HERRAMIENTAS PARA DISEÑO DE REVESTIMIENTOS CERÁMICOS BASADAS EN TÉCNICAS DE ESTRUCTURACIÓN DE MOTIVOS HISTÓRICOS
José María Gomis Martí (1); Margarita Valor Valor (2)

(1) Universidad Politécnica de Valencia
Dpto. de Expresión Gráfica en la Ingeniería.
Camino de Vera s/n, 46022, Valencia - Spain.
Tel.: 96 / 387 70 00, ext. 5140 - Fax: 96 / 387 75 19
E-mail: jmgomis@degi.upv.es

(2) Universidad Politécnica de Valencia
Dpto. de Expresión Gráfica en la Ingeniería.
Paseo del Viaducto s/n, 03801, Alcoy - Spain.
Tel.: 96 / 652 84 00, ext. 8476 - Fax: 96 / 652 84 09
E-mail: mvalor@degi.upv.es

RESUMEN

El propósito de esta comunicación es presentar el trabajo desarrollado dentro de un proyecto de investigación en el ámbito de la catalogación y rediseño de revestimientos cerámicos que está siendo desarrollado en la actualidad por los autores.

Dentro del ámbito de la catalogación dicho proyecto se ve estimulado por la necesidad de recuperar el patrimonio cerámico existente. La información y documentación que aportan los revestimientos cerámicos producidos a lo largo de los siglos, es una labor poco explotada en el diseño y en la producción actual de estos productos. La necesidad de tener perfectamente accesibles todas las fuentes históricas existentes, así como la tenencia de referencias precisas, constituyen los prerrequisitos que permiten, por un lado conocer y explotar los recursos que la historia y la propia experiencia pueden deparar, y por otro reutilizar vocabularios formales, no como mimesis de motivos históricos, sino como nuevos diseños con referencias autóctonas.

La estructura del trabajo es la siguiente:
Desarrollo de una base de datos con contenidos gráficos y de datos acerca de los diversos productos existentes.
Definición de una herramienta gráfica que permite la creación o modificación de diseños.
Desarrollo de una herramienta gráfica que permite obtener las posibles composiciones diferentes asociadas a un determinado producto.
Desarrollo de una herramienta que posibilita la simulación de la solución adoptada dentro de un determinado ambiente predeterminado.
INTRODUCCIÓN
La aplicación que se plantea tiene dos fines básicos, uno de ellos es catalogar productos existentes y el otro es aprovechar los datos que ofrecen los productos catalogados para rediseñar y reclasificar nuevas soluciones.
En referencia a la clasificación de los productos existentes, esta tiene por base la estructura geométrica del motivo, o figura visible, asociado al producto, así como las distintas disposiciones regulares que este producto puede dar lugar en el momento de su aplicación. Además, y en un principio, se clasifican los distintos productos según aspectos tan variados como: fecha de producción, lugar de la producción, materiales empleados en su fabricación, tipo de acabado del producto, numero de colores y nombre de los mismos, tipo de figura que determina el diseño, etc., teniendo la oportunidad de introducir cualquier otro aspecto importante en la clasificación en función de las particulares características del usuario.
En referencia al aspecto de rediseño y reclasificación, se ofrecen las transformaciones necesarias integradas en la aplicación que permiten investigar acerca de las nuevas disposiciones que un único producto tiene, con tal de poder de alguna manera individualizar, de cara al futuro consumidor, las soluciones viables que cada uno de los distintos productos puede tener. Este hecho de que sea el mismo consumidor el que de alguna manera "seleccione" su solución, hace necesario también plantear dentro de la aplicación, la visualización de la solución compositiva adoptada dentro de un ambiente predeterminado, es decir el cliente puede ver mediante una imagen virtual, cómo la solución seleccionada resulta integrada en el ambiente conveniente.

De todo lo anteriormente expuesto, se puede decir que la aplicación consta de los siguientes módulos, entendiendo por módulos las diferentes áreas de funcionalidad de la aplicación: entorno de la aplicación, módulo de detección de simetrías, módulo de reducción del patrón, módulo de análisis de las simetrías, módulo de generación de nuevos patrones, base de datos y módulo de tratamiento de imágenes

Las funciones disponibles en la aplicación son las típicas de las aplicaciones estándar. La disposición de éstas funciones, dentro del entorno de la aplicación, es semejante a la que aparece en cualquier aplicación de uso general con el objetivo de que el entorno sea lo más intuitivo posible. Un entorno intuitivo permite una utilización fácil de la aplicación por parte del usuario final. No obstante, el conocimiento de los hábitos de trabajo del usuario final así como de los paquetes informáticos utilizados en la actualidad puede proporcionar una información valiosa a la hora de una posible reestructuración del entorno de la aplicación.
Se expondrá de forma sucinta cada uno de los módulos o bloques en que debe estar dividida la aplicación para conseguir, en conjunto, mostrar el objetivo del proyecto. Sin embargo no se profundiza en conceptos teóricos considerados con tal de no extender en exceso la comunicación. Se expondrán por lo tanto aquellos conceptos básicos que permitan entender la lectura.
ANTECEDENTES
La complejidad que muchas veces supone el descubrir las isometrías presentes en un diseño con tal de localizar el esquema geométrico que lo desarrolla, la necesidad de recopilar cuantiosos datos con tal de tener material que analizar y la fascinación que ofrece la teoría de grupos de simetría para desarrollar composiciones inéditas, son las consideraciones iniciales del trabajo que se esta desarrollando. Estas consideraciones llevan a la estimación de tres temas diferentes pero coligados entre sí: la detección de simetrías, el reconocimiento de formas semejantes y la generación de los distintos grupos de simetría.

La detección de simetrías es un tema ampliamente estudiado desde la década de 1970 en que se inicio el desarrollo de la visión artificial. Cabe destacar, siguiendo un orden cronológico y con tal de exponer el interés que aun hoy en día sugiere el tema, los siguientes trabajos, que son el soporte de la detección automática de simetrías que se propone: Zahn y Roskies (1972) desarrollan un método para el análisis y síntesis de curvas cerradas en el plano usando descriptores de Fourier, de manera que la rotación y la simetría axial están relacionadas directamente con propiedades sencillas de estos descriptores; Wolter y otros (1978) presentan algoritmos que detectan simetrías tanto para polígonos como para conjuntos de puntos; Atallah (1985) desarrolla un algoritmo de detección de ejes de simetría de figuras planas (n puntos, segmentos, círculos, elipses, etc.); Highnam (1987) propone un algoritmo para localizar los ejes de simetría de un conjunto plano de puntos así como un algoritmo para encontrar simetrías de rotación; Eades (1988) recopila la información existente acerca de los algoritmos para detectar simetrías de objetos geométricos; Alt y otros (1988) consideran el problema de calcular isometrías (rotación, traslación y reflexión); Marola (1989) determina un algoritmo para encontrar todos los ejes de simetría de imágenes planas tanto para imágenes digitales como para curvas planas; Llados y otros (1997) desarrollan un algoritmo para detectar simetría rotacionales de formas definidas por su contorno poligonal y una modificación del mismo algoritmo para detectar simetrías de reflexión; Kiryati y Gofman (1998) estudian la detección de simetrías de reflexión en imágenes digitales; Dinggang y otros (1999) presentan un método para detectar tanto simetrías por reflexión como por rotación de imágenes digitales; y Sun y Si (1999) presentan un algoritmo para detectar simetrías de reflexión empleando la imagen digital original y la información del gradiente de la imagen.

Todos estos trabajos detectan y determinan simetrías de rotación y simetrías de reflexión en una determinada imagen, pero en todo caso se trata de una imagen aislada, es decir determinan las isometrías que integran el grupo de simetría puntual de la imagen analizada, en ningún caso se plantea el análisis de las isometrías que integran un grupo de simetría del plano. Ante este hecho, si consideramos que estamos trabajando con imágenes planas en donde existe una repetición, el conocer el grupo de simetría puntual de las distintas formas que integran el diseño es un dato importante y necesario pero no decisivo para determinar las isometrías del diseño total. Por lo tanto, basándonos en los algoritmos existentes que detectan isometrías (rotación y reflexión) de formas aisladas, desarrollamos un método que permite determinar que grupo de simetría del plano tiene el diseño analizado, o lo que es lo mismo enumerar que isometrías son las que constituyen el grupo de simetría del plano.

Otros temas coligados a la detección de simetrías son: orientación de una forma, reconocimiento de formas semejantes y reconstrucción de formas. Son imprescindibles en nuestra propuesta con tal de poder distinguir formas iguales en un diseño y poder determinar las distintas orientaciones en que una forma puede estar presente en el mismo. Existen numerosos antecedentes que sirven como fundamento del trabajo que se propone, de ellos cabe destacar las siguientes investigaciones: Leou y Tsai (1987) determinan un algoritmo que permite analizar la simetría de rotación y la orientación de una forma curva cerrada, considerando que la orientación de la forma se determinar tras haber comprobado el orden de simetría de rotación de la misma; Tsai y Chou (1991) estudian la detección automática de los ejes principales de formas dadas con propiedades conocidas de simetría, de manera que los ejes de simetría se emplean para definir la orientación de la forma; Lin y otros (1992) están interesados en detectar la orientación de formas simétricas rotacionalmente, proponiendo puntos específicos de la forma mediante los cuales se puede detectar la orientación de formas simétricas rotacionalmente (cíclicas y dihedrales); Zabrodsky y otros (1995) tratan de determinar el grado de simetría de una forma, con tal de poder reconstruir formas ocultas o borrosas; Kauppinen y otros (1995) orientan su estudio hacia el reconocimiento de formas basándose en los descriptores de Fourier; y Stein (1996) plantea la detección y organización de conjuntos con contenido perceptual similar utilizando criterios de organización perceptual tales como, proximidad simetría, paralelismo y cierre, tratando de determinar la diferencia de objetos muy similares pero con propiedades geométricas diferentes.

Y como ultimo tema básico de nuestro planteamiento esta la teoría de grupos de simetría, ampliamente estudiado y cuya referencia fundamental la encontramos en el trabajo de Grünbaum y Shephard (1987). No podemos olvidar, dentro del campo especifico de los grupos de simetría del plano, el trabajo de Schattschneider (1978) que analiza de manera especialmente depurada la teoría al respecto y que, posteriormente, Abas y Salman (1992) manejan para obtener su aplicación informática.
3. ESQUEMA DE LA APLICACION
Figura 1	Figura 2
4. DESCRIPCIÓN DE LOS DISTINTOS MÓDULOS

A continuación se describe de manera sucinta los distintos módulos, indicando en cada uno de ellos los siguientes aspectos: entrada en el módulo, proceso en el módulo, salida del módulo y conexión con otros módulos. Para la descripción de los módulos se utiliza, a modo de ejemplo, un diseño constituido por un modelo de baldosa hidráulica, sobre el cual se expresa gráficamente las distintas fases que se van produciendo.
4.1.- MÓDULO DE DETECCIÓN DE SIMETRÍAS

Este módulo pretende detectar automáticamente las isometrías que tienen todas y cada una de las distintas formas elementales que integran el diseño. Su objetivo es establecer la estructura geométrica básica que configura el diseño.

ENTRADA al módulo.- El dato de entrada será siempre un fichero de mapa de bits conteniendo la imagen plana de un diseño (FIG.1).
PROCESO en el módulo.
1-. Caracterización de las unidades formales.

Este proceso tiene por objetivo sustituir las formas elementales por puntos con todas sus características. Por forma elemental se entiende aquella constituida por contornos cerrados con una determinada unidad cromática. Cada forma elemental que constituye el diseño lleva asociada una serie de características que la determinan.
Las características de cada forma elemental vienen definidas por:
Curvas determinantes de los contornos
Coordenadas (x,y) del centroide
Orientación de su dirección principal
Dirección y número "n" de superposiciones por rotación
Dirección y número "m" de superposiciones por reflexión
Atributo cromático

Del diseño que se presenta como ejemplo pueden extraerse siete formas distintas cuyas características se describen en la Tabla 1.
Tabla 1
Conociendo las características formales de cada una de las formas que integran el diseño, pueden ser sustituidas las mencionadas formas por puntos con tal de obtener un primer esquema geométrico del diseño analizado. Cada una de las siete formas quedara representada por un punto situado en el centroide de la forma y una orientación correspondiente a la dirección principal de la forma. En la FIG.2 que se presenta se ofrece una superposición de las siete formas junto a los puntos y orientaciones que posteriormente sustituirán a cada una de ellas.
2. Formación de tramas puntuales.
Mediante la selección de centroides con caracterización idéntica, situados en el plano según sus coordenadas, se obtienen distintas tramas. Cada trama estará integrada por una única forma elemental que estará dispuesta según varias orientaciones. Para ejemplificar esta descomposición en tramas distintas, la FIG.3 ofrece el esquema de puntos obtenido por sustituir cada forma por un punto y una orientación. Junto a este esquema se presenta en la FIG.4 las distintas tramas obtenidas del anterior esquema al considerar formas con características idénticas a excepción de la orientación (son formas iguales con orientaciones distintas).
Cada una de las tramas obtenidas tendrá una determinada pauta de disposición. Si se considera como parámetros que definen la trama las distancias existentes entre puntos vecinos, se obtiene una retícula con un numero finito de parámetros (distancias o vectores) y propiedades geométricas (ángulos entre vectores) que están definiendo estructuralmente el diseño. Así, en cada una de las tramas obtenidas previamente, puede originarse uniendo aquellos puntos con igual orientación, lo que denominamos paralelogramo fundamental, que es aquel que por desplazamientos según las dos direcciones marcadas por sus lados cubre el plano sin dejar huecos y sin producir solapes. El paralelo-gramo fundamental será aquel determinado por cuatro puntos, alineados dos a dos, con distancias entre los ellos, tales que son las dos mínimas posibles. La FIG.5 muestra las distintas retículas de cada trama que determinan el paralelogramo fundamental.
Cada uno de estos paralelogramos fundamentales contiene en su interior y/o en sus lados un número concreto de formas iguales pero con orientaciones distintas respecto a la forma que determina el paralelogramo fundamental, Nunca en el interior del paralelogramo fundamental aparecerá una forma con orientación igual a la que lo determina. Igualmente, existirán unos parámetros que se repetirán en la pauta de disposición, es decir existirán unas distancias entre puntos de la trama que son idénticas y que en algunos casos serán determinantes a la hora de fijar el grupo de simetría del plano que tiene el diseño analizado. La FIG.6 muestra una imagen de cada trama, con indicación del paralelogramo fundamental, puntos interiores y parámetros de cada una (los parámetros iguales se distinguen en el gráfico mediante colores iguales).

Figura3.		Figura 4.	Figura 5.	Figura 6.

Para determinar cual de las tramas es la que verdaderamente determina el grupo de simetría del plano del diseño analizado, hay que considerar dos aspectos:

1.- Si existen, y es lo habitual, distintos tipos de grupos de simetría puntual en las distintas formas del diseño, debe iniciarse la catalogación considerando las tramas asociadas a formas con grupo de simetría puntual menos restrictivo, es decir, aquellas formas cuyo grupo de simetría puntual tenga un orden menor (el orden de un grupo de simetría es el numero de isometrías que contiene el grupo). Las formas más restrictivas serán aquellas cuyo orden sea alto, por ejemplo un grupo de simetría dihedral D1 (orden 2) es más restrictivo que el grupo de simetría cíclico C1 (orden 1). En caso de existir una igualdad de orden, como por ejemplo ocurre con C2 (orden 2) y D1 (orden 2), basta considerar una cualquiera de ellas, catalogarla y extrapolar los resultados obtenidos.
2.- Si existe una repetición del diseño, necesariamente el paralelogramo fundamental que contengan las mayores distancias entre puntos con igual orientación será el que determine el paralelogramo fundamental del diseño total. Por lo tanto debe analizarse únicamente este paralelogramo, catalogarlo y efectuar posteriormente las comprobaciones necesarias con tal de verificar que la introducción de las restantes formas verifica la catalogación obtenida. En caso de existir una igualdad de distancias entre puntos con igual orientación en las distintas tramas, es decir, si la dimensión del paralelogramo es idéntica sea cual sea la trama que se considere, basta considerar una cualquiera de ellas, catalogarla y extrapolar los resultados obtenidos.

En el ejemplo que nos ocupa, existen dos tipos de grupo de simetría puntual en las distintas tramas: C1 y D1, por lo que tomamos el caso de una trama con formas C1, observando (FIG.6- zonas punteadas) que las cinco tramas correspondientes a este tipo de grupo de simetría puntual tienen paralelogramos fundamentales idénticos en dimensión y forma. Bastara, por lo tanto tomar uno cualquiera de ellos, efectuar la catalogación y verificar posteriormente que la catalogación obtenida es valida para la totalidad del diseño de las tramas.

SALIDA del módulo. - Existen dos tipos de documentos de salida: fichero del diseño, pudiendo tener o no la indicación gráfica del paralelogramo fundamental y/o de los puntos que caracterizan cada forma elemental y fichero del paralelogramo fundamental, pudiendo tener o no la indicación gráfica de la región mínima y/o de los puntos que caracterizan cada forma elemental.

CONEXIÓN con otros módulos.- Módulo previo: Tratamiento de imágenes. Módulo posterior: Análisis de simetrías
4.2.- MÓDULO DE ANÁLISIS.

Para catalogar un patrón y asignarle un grupo de simetría del plano es necesario estudiar primero las isometrías del patrón y posteriormente, mediante un análisis de estas isometrías, realizar la catalogación del mismo. Por otra parte, la aplicación debe permitir la generación de nuevos patrones tomando como base una región mínima determinada y por lo tanto se requiere conocer las isometrías de esa región mínima con tal de determinar los posibles patrones a generar. La detección de simetrías debe ser efectuada automáticamente por la aplicación, ya que se entiende que inicialmente puede ser complejo por parte del usuario la detección de las distintas simetrías que caracterizan estructuralmente el diseño correspondiente.

ENTRADA al módulo.- El dato de entrada será un documento de salida del módulo de detección, a saber: paralelogramo fundamental identificado según los puntos que caracterizan cada forma elemental que lo compone.

PROCESO en el módulo.- Existen dos tipos de procesos simultáneos o alternativos, por un lado esta la catalogación del patrón, y por otro la catalogación de la región mínima.

Para proceder a catalogar el diseño, atendiendo al grupo de simetría del plano, se toman como referencias básicas el paralelogramo fundamental definido en el módulo anterior y la clasificación que efectúa Grünbaum y Shephard (1987) de los distintos patrones de puntos.

Los valores precisos para entrar en la catalogación que se propone son los siguientes:

Grupo de simetría puntual de la forma elemental que define el paralelogramo fundamental.
Numero y tipo (rotación y/ o reflexión) de posiciones distintas que la forma elemental tiene en el paralelogramo fundamental.
Características geométricas del paralelogramo fundamental. La forma del paralelogramo fundamental obtenido se corresponderá con uno de los siguientes tipos: paralelogramo cualquiera, paralelogramo formado por triángulos isósceles, paralelogramo formado por triángulos equiláteros, rectángulo cualquiera, cuadrado, rombo cualquiera o rombo formado por triángulos equiláteros., que son los distintos tipos de celosía que distinguen tanto Schattschneider (1978) como Abas y Salman (1992).
Número de formas elementales situadas tanto en el interior como en los lados del paralelogramo fundamental.
Número de parámetros o distancias diferentes que existen entre las formas elementales semejantes que definen el paralelogramo fundamental.
Orientaciones relativas entre isometrías de la forma elemental y el paralelogramo fundamental.

Cada uno de estos seis valores considerados elimina un número de opciones relativas al posible grupo de simetría del plano del diseño analizado. Las tablas 2 y 3 muestran las posibles soluciones.

Utilizando las tablas 2 y 3, la catalogación de un diseño en el que exista repetición según su grupo de simetría del plano es automática y única considerando los valores a, b, c, d y e descritos anteriormente, ahora bien, existen once casos señalados en la tabla en donde, la verificación del grupo de simetría del plano necesita la comprobación del valor f, por existir dos tipos de grupo distintos. Como ejemplo de esta comprobación se presentan el caso A y el caso I:
Caso A: c1 / 2R / R / I0, L2 / DPP16 / 2 parámetros/ posibles grupos PG y PM

PG.- Existe una reflexión con deslizamiento pasando por los puntos medios de lados opuestos y paralelos del paralelogramo fundamental.
PM.- Existen dos reflexiones paralelas entre ellas y perpendiculares a un lado del paralelogramo fundamental, y que pasan por dos puntos situados, respecto a los vértices que limitan el lado al que son perpendiculares, a 1/4 de la longitud del mencionado lado.

Tabla 3.
Caso L• d1 / 1 / C / I0, LO / DPP41 / 1 parámetro / posibles grupos PM y CM.

PM.- Existe una reflexión pasando por los puntos medios de lados opuestos y paralelos del paralelogramo fundamental.
CM.- Existen dos reflexiones con deslizamiento paralelas pasando por los puntos medios de lados contiguos del paralelogramo fundamental.

En el ejemplo planteado, el paralelogramo fundamental esta definido por una forma con grupo de simetría puntual C1, que se repite en el interior del paralelogramo según tres orientaciones distintas correspondientes a rotaciones de 90°, 180° y 270º respecto a la que esta determinando el paralelogramo. Así mismo el paralelogramo es concretamente un cuadrado. Considerando estos datos e introduciéndolos en la tabla se obtiene un grupo de simetría del plano para el diseño analizado P4. Para verificar que realmente este es el grupo de simetría del plano que se tiene, hay que comprobar que: añadiendo el resto de formas distintas del diseño, se mantienen las isometrías que definen el grupo obtenido. Así, este grupo de simetría del plano requiere tener un centro de rotación de orden 4 (0°, 90°, 180º y 270º) en el punto preciso marcado en el paralelogramo, lo cual se observa en la FIG.7.

Para obtener la región mínima (aquella contenida en el paralelogramo fundamental, y que mediante distintas isometrías es capaz de generar el paralelogramo fundamental), basta considerar el generador de cada uno de los 17 grupos de simetría del plano que plantean tanto Schattschneider (1978) como Abas y Salman (1992). En el ejemplo que nos ocupa, donde el grupo de simetría del plano es P4, la región mínima será un cuadrado cuyo lado tendrá una longitud igual a la mitad de la longitud del lado del paralelogramo fundamental (FIG.7).

Si se sustituyen los puntos contenidos en la región mínima por las formas asociadas a cada uno de ellos se obtiene la imagen de la baldosa que produce el diseño original (FIG.8).

Figura 9.

La catalogación de la región mínima es un proceso de comprobación automático de isometrías (únicamente rotaciones y reflexiones) existentes en la región. En el caso que nos ocupa la única isometría existente en la región mínima obtenida es un giro de 360º, por lo tanto sé corresponderá con un grupo de simetría Cl.
SALIDA del módulo.- Existen tres tipos de documentos de salida: patrón, paralelogramo fundamental y región mínima, pudiendo tener o no la indicación gráfica de las isometrías que genera cada uno.
CONEXIÓN con otros módulos.- Módulo previo: Detección. Módulos posteriores: Base de datos y/o Generación.
4.3.- MÓDULO DE GENERACIÓN DE NUEVOS PATRONES.

En este módulo se pretende producir el mayor número de soluciones compositivas distintas que es posible obtener a partir de una región mínima extraída de un patrón inicial. La generación de estos nuevos patrones se realiza aplicando transformaciones elementales a la región mínima con tal de crear nuevos paralelogramos fundamentales, y así posteriormente, por repetición sucesiva de este distinto paralelogramo fundamental, generar el inédito patrón.
ENTRADA en el módulo.- El dato de entrada será la región mínima obtenida en el módulo de análisis.
PROCESO en el módulo.- Para la generación de los nuevos patrones se plantean dos modos diferentes de generación, aquel basado en la aplicación de isometrías en puntos predeterminados de la región mínima, fundamentado en los embaldosados marcados isohedrales de Grünbaum y Shephard (1987), y aquel basado en la consideración de los tipos de retículas básicas asociadas a cada uno de los 17 grupos de simetría del plano, fundamentado en los generadores de grupo que plantean Schattschneider (1978) y Abas y Salman (1992).
En el primer caso, cada región minina puede ser objeto de determinadas transformaciones en puntos concretos de su perímetro, y generar un número limitado de patrones en los que las simetrías de la región mínima son simetrías del patrón. Un estudio de este caso puede verse en Gomis y Valor (1996), y una ampliación del mismo en Valor y Gomis (1996). Así, en el ejemplo propuesto partiendo de la región mínima con grupo de simetría C1, los patrones que pueden generarse son los representados en la FIG.9, estando indicadas en cada caso las isometrías aplicadas.
En el segundo caso, tomando una porción cualquiera del paralelogramo fundamental o de la región mínima, se genera un patrón inédito. La ventaja de este caso estriba en el infinito numero de patrones que pueden generarse, pero al mismo tiempo presenta la desventaja de que las formas elementales no pueden respetarse íntegramente, ya que la selección de una porción cualquiera que se efectúa, necesariamente tiene una figura externa integrada por líneas rectas que seccionan, la mayoría de veces, las formas elementales. Así del diseño propuesto podrían obtenerse, a modo de ejemplo, diseños ofrecidos en la FIG.10.
SALIDA del módulo.- Existen dos tipos de documentos de salida: los distintos patrones que pueden generarse y un determinado patrón.

CONEXIÓN con otros módulos.- Módulo previo y posterior: Análisis

4.4.- BASE DE DATOS.

La base de datos tiene por finalidad almacenar toda la información relativa a las imágenes catalogadas. Toda la información que acompaña a los patrones guardados se determina de dos maneras distintas: aquella que puede ser obtenida de forma automática (formato, tamaño, colores, grupo de simetría, etc.), y por otra parte aquella que debe ser introducida por el usuario (localización, fabricante, componentes, etc.).

La base de datos dispone de las funciones necesarias para: guardar nuevas imágenes y su información asociada, recuperar la información de las imágenes guardadas, editar la información de las imágenes guardadas, eliminar registros y realizar búsquedas en función de una serie de criterios expuestos por el usuario.

Para estructurar la base de datos se efectúa la distinción entre muestra y pieza. Por muestra se entiende la totalidad de la imagen que es representativa de la totalidad del diseño, y por pieza se entiende aquellas unidades independientes que configuran la muestra. La estructura de datos para la base que se plantea es la siguiente:
—DATOS DE LA MUESTRA

Muestra del diseño: conteniendo tanto el patrón, el paralelogramo fundamental, como la región mínima.
Localización de la muestra: con indicación de la dirección completa del lugar de donde ha sido extraída la muestra así como del tipo de uso (paramento horizontal o suelo, paramento vertical o pared, paramento horizontal o techo).
Fabricante: nombre de la empresa y dirección.
Fechas a destacar: la fecha de aparición del diseño, así como la fecha en que se produjo la aplicación practica concreta a la que se refiere la muestra.
Obtención de imágenes: medio empleado para su obtención (fotografía tradicional con posterior escaneado, fotografía digital, escaneado de libro, de folleto o cualquier otro tipo de documento), y en todo caso la fecha de obtención de la imagen.
Piezas distintas que integran la muestra: con indicación del numero de piezas distintas, ya sea por formato (en referencia a su forma perimetral), ya sea por la forma total (diferencias de forma, tamaño, color y/o textura).
Grupo de simetría del plano de la muestra.
Color predominante: determinando la paleta de la muestra (colores originales de la muestra).
—DATOS DE LA PIEZA

Tipo de producto cerámico: puede tomarse la clasificación de Brongniart (1844): tierra cocida, producto lustroso, producto barnizado, producto esmaltado (mayólica común), mayólica fina, gres cerámico, porcelana dura, porcelana blanda natural y porcelana blanda artificial.
Forma perimetral o formato: se consideran dos grandes grupos: polígonos convexos y polígonos cóncavos (estrellas). Cada uno de estos grupos se subclasifica en función del tipo de lado del formato: lados rectos, lados curvos o lados mixtos.
Tamaño o dimensión: hay que determinar tres características: longitud de los lados en centímetros, diámetro de la circunferencia circunscrita a la pieza en centímetros y grosor de la pieza en milímetros.
Color predominante: determinando la paleta de la pieza (colores originales de la pieza) y paleta transformada (transformación de la paleta de la pieza a una paleta general prefijada).
Acabado superficial: distinguiendo dos tipos: táctil (liso-suave; rugoso-desigual; en relieve-moldeado, troquelado, rebajado, grabado, impreso; incrustados) y visual (mate, brillante)
Forma contenida: hace referencia al motivo representado en la pieza. Para definir la forma contenida es necesario subdividir la información en los siguientes apartados:

Configuración formal: distinguiendo entre: forma simple (una única forma), forma múltiple (composición de formas iguales), forma compuesta (composición de formas diferentes).
Tipo de figura: con relación a la manera en que es expresada o representada la forma, pudiendo ser: manuscrita (creadas a mano alzada), orgánica (curvas libres y suaves, en donde están minimizadas las señales del movimiento de la mano), geométrica (construidas matemáticamente y con medios mecánicos), rectilínea (limitada por líneas rectas no relacionadas matemáticamente), irregular (limitada por líneas y rectas curvas) o accidental.
Grupo de simetría puntual.
Representación: distinguiendo entre abstracta y figurativa. Las formas abstractas tienen dificultad de subclasificación ya que es imposible determinar con palabras algo que ya por su misma condición de no sugerir nada, por lo tanto la subclasificación es función del tipo de figura según se ha descrito anteriormente. Por el contrario las formas figurativas pueden subclasificarse en: naturales o artificiales, pudiendo en cada una de ellas ir creando subapartados más concretos conforme va produciéndose la introducción de piezas. Así por ejemplo las formas figurativas naturales, pueden ser animales, plantas, algas u hongos.
Esta estructura primitiva de la base de datos (primitiva por la posibilidad de reducción o ampliación, supresión o añadidura de datos), con una exhaustiva definición de características particulares de cada muestra y pieza, permite la realización de abundantes consultas: Los objetivos pretendidos con cada consulta variaran en función de los resultados que se pretendan, así por ejemplo es posible conocer desde el numero de diseños diferentes que ofrece un fabricante, hasta saber que tipo de forma o color es el más empleado, o incluso averiguar cual es la disposición regular más empleada, o que tipo de formatos son los predominantes.
4.5.- MÓDULO DE TRATAMIENTO DE IMÁGENES.

El hecho de querer dar a la aplicación la posibilidad de editar diseños existentes así como crear otros nuevos, hace necesario incluir en ella funciones típicas de tratamiento de imágenes.

ENTRADA al módulo.- El dato de entrada será siempre un fichero conteniendo la imagen de un diseño. La procedencia de este fichero puede ser interna o externa a la base de datos, e incluso de nueva creación

PROCESO en el módulo.- Dentro de este módulo de la aplicación se distinguen diferentes herramientas que permiten crear nuevas imágenes o modificar imágenes existentes. Las herramientas básicas introducidas son: herramientas de dibujo y atributos, visualización, operaciones con ficheros., herramientas de edición y modificación, herramientas del color y vectorización.

SALIDA del módulo.- El dato de salida será un fichero conteniendo una imagen.

CONEXIONES con otros módulos.- Módulo previo: Consulta base de datos. Módulo posterior: Detección.
4.6.- MÓDULO SIMULACIÓN.

En este módulo se pretende obtener una imagen virtual del patrón seleccionado en un ambiente predeterminado.

ENTRADA en el módulo.- El dato de entrada será siempre un fichero conteniendo la imagen de un diseño. La procedencia de este fichero puede ser interna o externa a la base de datos.

PROCESO en el módulo.- Existen dos procesos factibles en este módulo de simulación, aquel basado en la simulación sobre una imagen de mapa de bits, y aquel que toma como soporte para la simulación una imagen vectorial tridimensional. En ambos casos, las imágenes sobre las que se aplica la simulación del diseño elegido, son preparadas con tal de determinar las áreas, en los ficheros de mapas de bits, y superficies, en los ficheros vectoriales, sobre las cuales debe introducirse el diseño con tal de producir una imagen realista de la solución adoptada.

SALIDA del módulo.- El dato de salida será el archivo de una imagen en donde se visualice el diseño seleccionado integrado en un determinado ambiente.

CONEXIONES con otros módulos.- Módulo previo: Consulta base de datos. 5. CONCLUSIONES

La elevada oferta ha hecho que se produzca una continua evolución en los productos, lo que reduce el ciclo de vida de los mismos y esto implica un necesario esfuerzo en desarrollo de nuevos o diversificación de los ya existentes. Todo esto, además, implica que el desarrollo de estos nuevos productos se haga de forma rápida y eficiente. Asumir estas premisas por parte de las empresas proporcionará a éstas características singulares que se deriven en ventajas competitivas.

El desarrollo del proyecto permitirá la obtención de una herramienta informática que logre un ahorro en el tiempo de diseño y diversificación de productos dirigidos al sector cerámico. El proyecto también incluye la posibilidad de catalogar no solo los diseños de nueva creación sino los diseños ya existentes con lo que se da la posibilidad de estructurar toda la información existente, que permita una fácil obtención de la información necesaria en un tiempo viable. En éste sentido, el tiempo necesario para la creación de nuevos diseños así como la obtención de variantes a partir de otros ya existentes se reduce, aminorándose el ciclo de desarrollo de los productos.

La posterior utilización de los diseños generados sobre escenarios virtuales permitirá una visión más exacta del resultado final del producto a realizar, pudiendo realizar multitud de prototipos y llevando únicamente a la práctica aquellos que se consideren más viables, reduciendo así el coste de realización de muestras y prototipos físicos. Por otra parte, el uso de las técnicas de diseño virtual puede ser aplicado no solo por los diseñadores en la realización de nuevos productos, sino que también pueden ser usadas por agentes en el último eslabón de la cadena de distribución pudiendo mostrar de una manera más exacta el resultado de un determinado producto al cliente final.


INFLUENCIA DE LOS POLÍMEROS DE HEMC Y EVA EN ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS MORTEROS DE COLOCACIÓN EN SECO
Silva, Denise Antunes da; Roman, Humberto Ramos; Alarcon, Orestes Estevam
Laboratório de Materiais - LabMat
Universidade Federal de Santa Catarina - Brasil
e-mail denise@npc.ufsc.br
RESUMEN

Los morteros adhesivos de colocación en seco empleados en la colocación de baldosas cerámicas son modificados normalmente con polímeros vinílicos y celulósicos para mejorar algunas propiedades. Para evaluar la influencia de estos polímeros, se mezclaron morteros con diferentes proporciones de polímeros y cemento (EVA y HEMC). Se midieron la retención de agua y la consistencia del mortero fresco, así como la resistencia a la compresión y a la separación, y el módulo de elasticidad de los morteros endurecidos. Los resultados obtenidos indican que pequeñas cantidades de ambos polímeros pueden producir cambios importantes en estas propiedades.

1. INTRODUCCIÓN

Los morteros de colocación en seco han sido empleados de forma generalizada en la colocación de pavimentos y revestimientos cerámicos en todo el mundo. Dichos morteros están compuestos básicamente de morteros modificados con polímeros, con aproximadamente la siguiente composición: 24% de cemento Pórtland, 73% de áridos (arena muy fina y, dado el caso, cal de molturación muy fina) y hasta un 3% de polímeros (resinas vinílicas o celulósicas). Según WAGNER (1973), se emplean los morteros modificados con polímeros en Europa y en los Estados Unidos desde los años 60 para la colocación de baldosas cerámicas, y la metilcelulosa ha sido el polímero más utilizado debido a su gran capacidad de retención de agua. La utilización de otros polímeros solubles al agua, como la hidroxietilcelulosa y el alcohol polivinílico, empezó en los años 70. Actualmente, algunos morteros brasileños de colocación en seco se modifican con la hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) y el copolímero etileno de vinilacetato (VAE o EVA).

Según OHAMA (1984), los morteros modificados con polímeros tienen una comatriz monolítica, en la cual las matrices poliméricas y de cemento hidratado se homogeneizan. Sus propiedades dependen de esta comatriz, que se caracteriza por una estructura reticular donde se produce la interpenetración de la fase de cemento hidratado y la fase polimérica, uniendo los áridos en una única masa. Se añaden pequeñas cantidades de polímeros a los morteros de colocación en seco para mejorar su viscosidad y capacidad de retención de agua. Las partículas poliméricas, juntas con las burbujas de aire arrastradas durante el proceso de amasado, potencian el deslizamiento entre las partículas de cemento y los áridos, mejorando la docilidad del mortero. Estos efectos son mayores con contenidos más elevados de polímeros y la fuerza de adherencia es mayor sobre los materiales porosos debido a la formación de una película polimérica en la interfase entre ambos (SAKAI y SUGITA, 1995).
Debido a su elevada actividad superficial, el polímero genera una mayor plasticidad y arrastre de aire, así como un tiempo de fraguado más largo. Según el tipo de polímero, la resistencia mecánica de los morteros modificados con polímeros puede aumentar o disminuir en comparación con los morteros convencionales. Según OHAMA (1984), el látex polimérico (inclusive los vinílicos) son responsables de la mejora de la resistencia a la tracción y a la flexión, mientras que los polímeros solubles al agua (inclusive los celulósicos) producen una reducción genérica de la resistencia
Con relación a la composición de los morteros, RAMAKRISHNAN (1992) afirma que la influencia de la relación polímero / cemento en las propiedades del mortero es más pronunciada que la relación agua / cemento, a causa de la interacción entre el cemento hidratado y los polímeros, y a su efecto en la interfase entre la pasta de cemento y los áridos. Evidentemente, otros factores como la distribución granulométrica de los áridos, relación cemento / materiales secos, así como las condiciones de mezclado y curado también afectan las propiedades de los morteros.
Se han estudiado catorce morteros diferentes para evaluar la influencia de la relación polímero / cemento. Se estudiaron los efectos del contenido y tipo de polímero en las propiedades de los morteros (estados endurecidos y frescos). Se realizó la determinación de la capacidad de retención de agua, consistencia, resistencia a la separación y a la compresión, y módulo de elasticidad. Se determinó así mismo también la fuerza de adherencia sobre las baldosas cerámicas.

2. 2. MATERIALES
Se emplearon los siguientes materiales en las mezclas: cemento pórtland brasileño Tipo I-S (con hasta un 5% de cal molturada), arena cuarzosa lavada y cal dolomítica de molturación fina. Las tablas 1 a 4 presentan la caracterización completa de los materiales. Se emplearon dos tipos de polímeros: hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) y el copolímero etileno/vinilacetato (EVA). Ambos polímeros se adicionaron en forma de polvo seco a los morteros durante el mezclado (previamente a la incorporación del agua).

Se utilizó una mezcladora rotacional de baja velocidad. Se mezclaron primero los materiales secos (cemento, arena, cal molturada y polímeros) durante 60 seg. Estos se adicionaron a continuación al agua y la composición resultante se mezcló de nuevo durante otros 120 seg. Los siguientes pasos se realizaron de acuerdo con las recomendaciones descritas en la Norma Europea CEN TC67/ WG3 N.62 ("Adhesivos para baldosas cerámicas - Determinación del tiempo abierto”).
Se empleó la siguiente proporción de materiales: 1:2.8:0.2 en peso (cemento: arena: cal molturada). La relación agua/materiales secos se mantuvo constante (0.18), así como la relación agua/cemento (0.72). En la tabla 5 se presentan los contenidos de polímeros para los morteros ensayados.


Masa específica (g/cm3)
3.12

Superficie específica (m2/kg)
333

Finura (residuo sobre tamiz de malla # 75 µm) (%)
1.06
Caracterización
Tiempo de fraguado
Inicial (min)
181
física

Final (min)
258

Expansibilidad en caliente (min)
0.25

Resistencia a la compresión
3 días (MPa)
28.4


7 días (MPa)
34.3


28 días (MPa)
41.6

Pérdida de poder calorífico
3.44

Residuo insoluble
0.56

Al203
4.28
Caracterización
sic),
19.59
Química ((Yo)
Fe203
2.60

CaO
62.12

MgO
4.31

SO 3
2.42

Cal libre
2.03

Na2O N.
0.71
Tabla 1. Caracterización físico química del cemento pórtland.

Tamaño característico máximo (mm)
0.60
Módulo de finura
2.20
Masa específica (picnómetro) (kg/dm3)
2.61

Tamiz # (mm)
% retenido
% retenido acumulado

1.2
0.08
0.08
Distribución
0.6
2.25
2.33
granulométrica
0.3
28.84
31.17

0.15
55.69
86.86

Fondo
13.14
100.00
Tabla 2. Caracterización de la arena lavada.


CaO
29.70
MgO
21.14
Si02
3.24
Al203
0.03
Fe203
0.08
Ti02
0.08
Tabla 3. - Análisis químico de la arenisca molturada (fluorescencia de rayos X- %)

[5] COMITÉ EUROPÉFN DF NORMALISATIoN. Ceramic Tile Adlresives - determination of open time. CEN/TC 67, april 1993.

Diámetro de grano (µm)
Volumen (% acum.)
2.000
96.83
5.000
90.08
10.00
81.77
25.00
53.12
45.00
23.72
62.00
12.75
75.00
7.91
100.0
2.84
125.0
0.609
150.0
0.035
Tabla 4. Distribución granulométrica de la cal molturada (difracción por láser)
Tabla 5. Contenidos de polímeros en los morteros (í, sobre el peso del cemento).
El efecto del EVA se estudió tomando como referencia el mortero con un 0.5% de HEMC (M3). Se conformaron también los morteros M10 hasta M13 (sin HEMC) con el propósito de evaluar la influencia del EVA sobre los morteros en estado fresco.

Para los ensayos de la fuerza de adherencia se empleó un tipo de baldosas de gres, con una absorción de agua media de 3.67 % (de acuerdo con la norma ISO 10545-3/1995).H
3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
3.1 PROPIEDADES DEL MORTERO FRESCO

Se determinó la capacidad de retención de agua y la consistencia. Se realizó el ensayo de capacidad de retención de agua de acuerdo con el método MR-4 (1982) recomendado por la RILEM Dicho ensayo consiste básicamente en el contacto entre el mortero y un papel secante durante un tiempo determinado. El mortero se pesa antes y después del contacto. Para la determinación de la consistencia de los morteros, se empleó el método descrito en la norma ASTM C 230/1998  (ensayo del banco de flujo).

Todos los ensayos se realizaron a una temperatura y humedad relativa constantes, de 23°C y 70% respectivamente.

3.2 PROPIEDADES DEL MORTERO ENDURECIDO
Para la determinación del módulo de elasticidad, la resistencia a la separación y a la compresión, se conformaron probetas cilíndricas con un diámetro de 50 mm y un espesor de 100 mm, que se almacenaron en el ambiente del laboratorio hasta el día del ensayo (edad de 28 días).
La determinación de la resistencia a la compresión y a la separación se realizó de acuerdo con los métodos de ensayo recomendados por la norma ASTM C 780 / 1991. Se determinó el módulo de elasticidad de los morteros de acuerdo con el procedimiento descrito en la norma brasileña NBR 8522/83. Las deformaciones se midieron con unos extensímetros acoplados a los dos lados opuestos de cada probeta, conectados con un sistema de adquisición de datos, que registró la carga aplicada y los resultados de la deformación cada 1.5 seg. Se obtuvieron los resultados del módulo de elasticidad a partir de la media de los dos extensímetros.
3.3 FUERZA DE ADHERENCIA
El método recomendado por la CEN/TC 67 (1993) fue utilizado para la determinación de la fuerza de adherencia. Según esta norma, las baldosas cerámicas se instalan sobre una placa de hormigón normalizada. Después del proceso de colocación, las placas se guardaron en el ambiente del laboratorio durante 28 días, realizando entonces el ensayo de tracción. La carga se aplicó a una velocidad de 0.25 KN/s de acuerdo con la norma europea.
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 PROPIEDADES DEL MORTERO FRESCO
Los resultados de los ensayos demuestran la influencia del contenido del polímero celulósico (HEMC) en la capacidad de retención de agua del mortero. A medida que aumenta el contenido de HEMC, disminuye la pérdida de agua del mortero en contacto con los materiales porosos, es decir, la capacidad de retención de agua es mayor. La capacidad de retención de agua máxima (~100 %) se obtuvo en presencia de 0.5% de HEMC.

Figura 1. Capacidad de retención de agua (%) x contenido de HEMC (% sobre el peso del cemento).
Se observa que la incorporación de EVA en los morteros con 0.5% de HEMC no afectó su capacidad de retención de agua, como se puede apreciar en la figura 2, o el método de ensayo utilizado no tenía la sensibilidad de poder mostrar esta diferencia. En los morteros sin HEMC, el polímero EVA no influyó de forma significativa en la pérdida de agua del mortero; sin embargo se detectó un intervalo de datos dispersos (0 hasta 2% de EVA).
Figura 2. Capacidad de retención de agua de los morteros (%) x contenido de EVA ( sobre el peso del cemento)
La figura 3 muestra el efecto de HEMC en la consistencia de los morteros de colocación en seco. Con el aumento del contenido de HEMC, los morteros se hacen más plásticos debido al aumento de la viscosidad de la fase acuosa (OHAMA, 1984) y los resultados obtenidos en el ensayo del banco de flujo son menores. Para la relación agua/ cemento utilizada (0.72), el índice de consistencia normalizado (255 ± 10 mm, según la norma brasileña NBR 13276/95) corresponde a un contenido de HEMC entre 0.33 y 0.44 (valores obtenidos mediante interpolación lineal).
Figure 3. Índice de consistencia (Ci) de los morteros en función de la relación HEMC/cemento (en peso).

Los contenidos de EVA no tenían ningún efecto significativo en la consistencia de los morteros en comparación con los efectos de HEMC (figura 4). Sin embargo, se observó en los morteros con HEMC que el aumento del contenido de EVA generó una mayor consistencia en los morteros (menor Ci). Por otra parte, los morteros modificados con polímeros vinílicos presentaron una mayor extensión en el banco de flujo, que sugiere alguna interacción entre los polímeros con la presencia de agua o la pasta de cemento. La diferencia en el comportamiento presentada por los morteros modificados con 0.5% de HEMC y hasta un 2% de EVA, también parece indicar algún tipo de interacción.
Figure 4. Variación del índice de consistencia (Ci) en función de la relación EVA/cemento (en peso) en los morteros con un 0.5% de HEMC (a) y en los morteros sin HEMC (b).

4.2 PROPIEDADES DE LOS MORTEROS ENDURECIDOS

Los resultados de los ensayos de compresión indican una reducción significativa de la resistencia en los morteros con el aumento de la relación HEMC/cemento hasta el 0.5%. Contenidos superiores de HEMC tenían una menor incidencia (figura 5). La resistencia mecánica disminuye probablemente a causa del aire arrastrado dentro del mortero por los polímeros. Sin embargo, se puede observar que la razón resistencia a la separación/resistencia a la compresión aumenta hasta la incorporación de aproximadamente el 0.5% de HEMC (figura 6).

Figure 5. Resistencia a la compresión ac (a) y resistencia a la separación ut (h) en función de la relación HEMC/cemento (en peso).
Figure 6. Razón uf / ar en función del contenido de HEMC
Para los morteros que también contenían EVA, se observó una tendencia hacia el aumento de la resistencia a la tracción para contenidos de EVA superiores al 2% (figura 7). Esto puede ser debido a la alta resistencia a la tracción del polímero y a su efecto de puentear las microfisuras, impidiendo la propagación de éstas (OHAMA, 1984. Por otra parte, el polímero es responsable de una mayor adherencia entre el cemento y los áridos y de un cambio en la zona de transición, haciendo más difícil el crecimiento de las microfisuras (SAKAI y SUGITA, 1995). Sin embargo, el efecto es el contrario para la resistencia a la compresión (figura 7a). Los mayores contenidos de EVA generan valores inferiores de resistencia debido al arrastre de aire.

Figure 7. Resistencia a la compresión 6c (a) y resistencia a la separación ot (h) en función de la relación EVA/cemento (en peso) para morteros con 0.5% de HEMC.

La figura 8 presenta los resultados del módulo de elasticidad, obtenidos a partir de la media de dos probetas. Se observa una reducción marcada del módulo para los morteros con mayores contenidos de HEMC (la reducción es muy pronunciada hasta el 0.5% de HEMC). El mismo efecto se produce con la adicción de EVA, aunque no de forma tan marcada. El bajo módulo de elasticidad de los polímeros (0.001 hasta 10 x 103 MPa según OHAMA, 1984), y su forma de interacción con la estructura hidratada del mortero podrían ser los responsables de una mayor elasticidad de los morteros modificados con polímeros.

Figure 8. Módulo de elasticidad (E) de los morteros en función de la relación HEMC/cemento (a) y en función de la relación EVA/cemento en los morteros con un 0.5% de HEMC (0).

Figure 9. Fuerza de adherencia ft en función de la relación HEMC/cemento (a) y en función de la relación EVAlcernento para el mortero con un 0.5% de HEMC (b).

4.3. LA FUERZA DE ADHERENCIA
En la figura 9 se presentan los resultados de la resistencia adhesiva a la tracción en función de los contenidos de HEMC y EVA. De su análisis se desprende que existe un aumento de la fuerza de adherencia con mayores contenidos de HEMC en el mortero de hasta el 0.5%. Para los morteros que fueron también modificados con EVA, esta tendencia no se observa tan claramente (figure 9b).

Según AFRIDI et al. (1995), el contenido de monómeros etilenos en el copolímero EVA puede modificar la fuerza de adherencia. Por lo tanto, el comportamiento observado en la figura 9b podría estar relacionado también con el contenido de etileno en el EVA.
5. CONCLUSIONES

A partir de los ensayos realizados con los morteros de colocación en seco con contenidos diferentes de los polímeros de EVA y HEMC, se ha podido extraer las siguientes conclusiones:

El polímero de HEMC aumenta de forma pronunciada la capacidad de retención de agua de los morteros hasta un contenido de 0.5% sobre el peso del cemento. El efecto del EVA no es significativo en el intervalo de contenidos ensayados (0 hasta 7%).

El HEMC generó una reducción respectivamente del 46 y 62% en la resistencia a la separación y en la resistencia a la compresión. Por otra parte, existe un aumento de la razón cst/oc para contenidos de HEMC de hasta el 1%. El EVA dio lugar a una reducción de la resistencia a la compresión y un aumento de la resistencia a la separación en los morteros con más de un 2% de EVA, a causa de la mayor adherencia entre la pasta de cemento y los áridos, y a la prevención del crecimiento de las microfisuras.

La resistencia adhesiva a la tracción aumenta con mayores contenidos de HEMC. Sin embargo, los resultados son aproximadamente constantes para contenidos superiores al 0.5%. El EVA parece generar un aumento de los valores de resistencia, pero los resultados muestran una gran dispersión en el intervalo estudiado (0 hasta 7%).

Parece producirse algún tipo de interacción entre los polímeros de HEMC y EVA cuando están presentes en la misma disolución acuosa. Esta conclusión puede extraerse a partir de los ensayos realizados con el mortero fresco y endurecido, en los cuales se observó una fluctuación en los resultados de los ensayos sin otra causa aparente. En un futuro próximo se realizará la evaluación de esta interacción.

INFLUENCIA DEL GROSOR DEL MATERIAL DE REJUNTADO EN LA ADHERENCIA DE SISTEMAS DE REVESTIMIENTO CERÁMICO

Roman, Leslie M.F.; Roman, Humberto R.; Silva, Denise A., Alarcon, Orestes E. Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC
88040-900 Florianópolis SC Brasil
e-mail: leslie@npc.ufsc.br

RESUMEN

El presente trabajo describe la investigación realizada para determinar la influencia del grosor del material de rejuntado sobre los esfuerzos que se producen en los sistemas de revestimiento cerámico. Se llevó a cabo un programa experimental y se desarrollo un modelo de elementos finitos de dos dimensiones. El trabajo describe los principales resultados obtenidos con el modelo teórico. La anchura de junta estudiada era de 4 a 10 mm. Se observó que la modificación de la junta afecta tanto a los esfuerzos normales como a las fuerzas de cizalla.

1. INTRODUCCIÓN

El revestimiento de pared ha sido utilizado durante siglos por motivos estéticos y de durabilidad. Sin embargo, a menudo se producen problemas relacionados con el desprendimiento de las piezas cerámicas de los edificios en las primeras fases después de su instalación o después de un largo periodo de comportamiento adecuado.

A menudo los desprendimientos están relacionados con los movimientos diferenciales que pueden ser causados por al asentamiento del edificio o los cambios de temperatura. Los ciclos de calor-frío generan movimientos de dilatación o contracción en el sistema de revestimiento. La magnitud de los movimientos depende de las propiedades térmicas y mecánicas de los materiales presentes en cada estrato (base, mortero de regularización, mortero adhesivo y baldosa cerámica), y del nivel de los cambios térmicos. Ya que el coeficiente de dilatación térmica no es lo mismo a lo largo de todo el sistema, se producen movimientos diferenciales en cada estrato. Según Billi et al. (1995), el valor del coeficiente de dilatación térmica (CTE) de las baldosas cerámicas va desde 6 a 7 x 10-6 °C. Este valor es dos veces más bajo que el valor correspondiente de los materiales a base de cemento (CTE alrededor de 15 x 10-6 °C según Illston, 1994), en forma de morteros de regularización, adhesivos y materiales de rejuntado. Ya que la deformación libre de cada estrato está limitada por la unión entre las capas, se producirán esfuerzos de tracción y de cizalladura. Estos esfuerzos pueden dar lugar a una pérdida de adherencia, y se puede producir el despegue de la baldosa cuando dichos esfuerzos superan la resistencia adhesiva o por fatiga del material. El gradiente térmico desarrollado por el calentamiento no uniforme también es responsable de la formación de esfuerzos.

El material de rejuntado juega un papel muy importante en el sistema, ya que se encarga de absorber las deformaciones de la baldosa. Se investigó la sensibilidad del sistema de revestimiento cerámico a la variación del grosor del material del rejuntado mediante el análisis de las fuerzas de cizalla y de los esfuerzos normales (en la dirección del desprendimiento) producido por las variaciones térmicas en las interfases del sistema capa de regularización/adhesivo y adhesivo/baldosa. Se puede evaluar los esfuerzos que se producen en los diferentes estratos de un sistema de revestimiento cerámico expuesto a cambios de temperatura mediante la modelización numérica (Bowman and Banks, 1995, Silva et al., 1999). En el presente trabajo, se ha desarrollado un análisis elástico lineal de elementos finitos de 2-D para evaluar estos esfuerzos. Se han realizado ensayos experimentales para obtener los datos necesarios para calibrar el modelo. Los datos introducidos se refieren a la evolución de la temperatura a través de los estratos del sistema y a las propiedades físicas y mecánicas de los materiales. Se utilizaron los valores obtenidos por otros investigadores cuando no se pudo realizar los ensayos correspondientes.

2. SISTEMA DE REVESTIMIENTO CERÁMICO

El sistema de revestimiento cerámico considerado estuvo compuesto de cuatro estratos, como se puede observar en la figura 1. Cada estrato desempeña una función diferente y normalmente está hecho de materiales diferentes. El sistema puede ser aquel de una pared exterior, donde el estrato exterior está constituido por las piezas cerámicas con su rejuntado correspondiente, que protege la pared del ambiente y proporciona un acabado decorativo al edificio, o bien puede ser de una pared interior. En ambos casos, los movimientos debidos al calentamiento de la pared o al asentamiento pueden inducir a la aparición de esfuerzos. Las baldosas se colocan en la capa de material de agarre, que se encarga de adherir las baldosas a la pared. En la industria de la construcción se emplean tanto morteros modificados con polímeros como morteros sin modificar como materiales de agarre. La capa de regularización corrige las desviaciones de planitud y reduce los defectos superficiales y las irregularidades de la base. Esta capa está formada normalmente por ligantes cementosos. La base es la estructura subyacente a revestir, y puede estar construida de ladrillos, bloques de hormigón etc.

Figura 1. Sistema de revestimiento cerámico.

3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

3.1.- CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES

Se realizaron ensayos sobre la baldosa cerámica, el mortero adhesivo, el mortero de la capa de regularización y el material de rejuntado para obtener los datos necesarios de entrada para el modelo. La baldosa de cerámica utilizada era una pieza de gres, fabricada mediante prensado en polvo y doble cocción, que da lugar a un material de altas prestaciones. El adhesivo utilizado ha sido un mortero orgánico compuesto de cemento, arena, material de carga y el polímero de metilhidroxietil celulosa (MHEC). En la tabla 1 se presenta la mezcla de las proporciones de este mortero.

Tabla 2. Coeficiente de dilatación térmica media, módulo de elasticidad y coeficiente de Poisson para los morteros y la baldosa cerámica

Los valores característicos considerados para el mortero de regularización fueron los de una mezcla de cemento pórtland, arena de granulometría media y cal hidratada, en proporciones de 1:1:6 por volumen (cemento, cal, arena) y una relación de agua/cemento de 1.76 (Mohamad, 1998). El mortero de rejuntado utilizado estaba compuesto de cemento pórtland, arena fina y el polímero MHEC. Las proporciones utilizadas fueron 1:3:0.002 (en peso).

Se determinaron los coeficientes de dilatación térmica (CTE) de los materiales descritos anteriormente con unos analizadores termomecánicos de Shimadzu, modelo 50H y de Netzsch, modelo 202. Se determinaron así mismo el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson de los materiales. Se realizó el ensayo de compresión de los morteros de acuerdo con la norma brasileña NBR 8522 (1984). Se cortaron probetas con unas dimensiones de 35 x 35 x 8 mm a partir de la baldosa cerámica, que se sometieron también a ensayos de compresión. En la tabla 2 se presentan los valores del CTE, módulo de elasticidad y coeficiente de Poisson obtenidos para cada material.

4. PERFIL DE TEMPERATURA

Para realizar el programa experimental, se llevó a cabo un ensayo de laboratorio. Se construyó un tabique de ladrillos de 91 x 91 cm, que se revistió con piezas cerámicas de 45 x 45 cm, véase la figura 2. El tabique de ladrillos se cubrió con una capa de regularización de 2 cm, elaborada con un mortero de cemento: cal: arena en las proporciones 1:2:6. Los azulejos se colocaron sobre la capa de regularización con un adhesivo del tipo AC-II (según la norma NBR 14081:1998). Las piezas se colocaron con juntas de 6 mm y se realizó el rejuntado posterior con un material de rejuntado flexible industrial.

El tabique se colocó en la puerta de la cámara climática con las piezas cerámicas y las juntas de colocación orientadas hacia el lado interior de la puerta. Se instalaron termopares y extensímetros en el centro de los estratos y en la interfase de los estratos para registrar el gradiente de temperatura y las deformaciones a lo largo del sistema. La cara interna del tabique con las piezas cerámicas y las juntas de colocación se calentó desde 26°C (temperatura ambiente) hasta 62°C. En la figura 2 se puede observar el gráfico obtenido de la distribución de temperaturas en el sistema, cuando la superficie cerámica alcanza la temperatura máxima fijada (62°C). Estos valores también se utilizaban como datos numéricos de entrada para el modelo.

5. ELEMENTOS FINITOS 

5.1.- DESCRIPCIÓN DEL MODELO

Se obtuvieron los esfuerzos térmicos en las interfases del mortero adhesivo/baldosa cerámica mediante un modelo numérico, con un análisis de los elementos finitos de 2-D. El modelo consiste en una sección transversal de dos dimensiones del tabique de ladrillos revestido con dos baldosas cerámicas cuadradas de 45 x 45 cm, colocadas una al lado de la otra. La anchura de la junta de colocación analizada fue de 4, 6, 8 y 10 mm. El sistema de revestimiento cerámico se ha definido como un sistema compuesto de cuatro estratos (baldosa/adhesivo/capa de regularización/base), que se deforma de manera lineal bajo carga térmica. Se consideró que existía una cobertura adhesiva completa.

Se utilizó el programa COSMOS-M para modelizar el comportamiento del sistema bajo carga térmica positiva. Los materiales se consideraron isotópicos, con un comportamiento elástico lineal y una adherencia perfecta en las interfases. Las propiedades de los materiales adoptadas para ejecutar el modelo son las presentadas en la tabla 2. Se definió una reticulación fina basta mediante la utilización de los elementos de deformación de plano de cuatro nodos.

El sistema se consideró sin restricciones en el recorrido de la baldosa y el mortero adhesivo, con un soporte lateral sencillo en la capa de regularización y la base. En la figura 3 se muestra la geometría utilizada.

Se consideró que la superficie cerámica se calentase desde 26°C hasta 62°C, como con el panel ensayado. La temperatura a lo largo del sistema pasó de 62°C en la superficie de la pieza cerámica, hasta 26°C en la superficie exterior del tabique de ladrillos. Se utilizaron también los valores obtenidos a partir del experimento, como puede observarse en la figura 2. La temperatura se aplicó a los nodos. Se consideró una interpolación lineal entre los dos nodos más próximos para los nodos en los cuales se desconocía la temperatura.

Figura 2. Diagrama de la evolución de la temperatura

Figura 3. Geometría del modelo.

5.2.- ESFUERZOS DEBIDOS A LA VARIACIÓN TÉRMICA Y ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD.

En las figuras 4 a 7 (en la página siguiente) se muestran los resultados principales obtenidos para los esfuerzos normales y las fuerzas de cizalla. Aprovechándose de la simetría del modelo, se representó gráficamente únicamente la mitad del sistema. Para los esfuerzos normales, el signo positivo indica la compresión, mientras que el negativo representa el esfuerzo de tracción. La figura 4 muestra que, para todas las simulaciones, el esfuerzo normal en la interfase baldosa/adhesivo se encuentra muy próximo a cero. Existe un aumento en el esfuerzo normal cerca de la interfase baldosa/junta. El esfuerzo en el límite libre es el mismo, independientemente de la anchura de la junta. El esfuerzo normal observado en la junta era un esfuerzo de tracción para una junta de 4 mm que pasó a un esfuerzo de compresión al aumentar el grosor del material de rejuntado. Se puede observar también que el esfuerzo de compresión aumenta con el aumento del grosor del material de rejuntado, como muestra la figura 5. Por otra parte, los esfuerzos en el centro del material de rejuntado son de tracción en todos los casos, que disminuyen a medida que aumenta la anchura de la junta.

Figura 4. Distribución del esfuerzo normal en la interfase baldosa/mortero adhesivo/material de rejuntado.

Figura 5. Distribución del esfuerzo normal cerca del límite de la baldosa/junta.

Las figuras 6 y 7 muestran la fuerza de cizalla en la interfase baldosa / mortero adhesivo a lo largo de la mitad del modelo y cerca del límite baldosa/material de rejuntado respectivamente. Se puede observar que los valores más altos de la fuerza de cizalla aparecen cerca del límite libre, con resultados relativamente más pequeños cerca de la interfase baldosa/material de rejuntado. También se puede observar que la cizalladura es prácticamente cero a lo largo de la baldosa. La figura 7 muestra que el aumento del grosor de material de rejuntado conduce a un aumento de la fuerza de cizalla en la interfase baldosa/mortero adhesivo. Por otra parte, en la interfase baldosa/material de rejuntado/mortero adhesivo, el comportamiento es el contrario, es decir, cuanto mayor sea el grosor del material de rejuntado, menor es la fuerza de cizalla. La fuerza de cizalla disminuye hasta cero en el centro del material de rejuntado en todos los casos. La figura 6 muestra que el valor más alto de cizalladura se encuentra próximo del límite libre, independientemente del grosor del material de rejuntado.

6. CONCLUSIONES

Del análisis de los resultados obtenidos se desprende que los esfuerzos normales debidos a la carga térmica pueden ser significativos, en función del tipo de mortero adhesivo utilizado, ya que los esfuerzos se producen en el intervalo aproximadamente de -0.5 MPa hasta + 0.2 MPa en la interfase baldosa/mortero adhesivo/material de rejuntado.

Figura 6. Distribución de las fuerzas de cizalla en la interfase baldosa/mortero adhesivo/material de rejuntado.

Figura 7. Distribución de las fuerzas de cizalla cerca del límite baldosa/junta.

Las fuerzas de cizalla han presentado un comportamiento diferente. Los valores obtenidos van desde cero en el centro de la junta de colocación hasta valores máximos en la interfase baldosa/mortero adhesivo/material de rejuntado. En todos los casos, las fuerzas de cizalla no eran muy elevadas, encontrándose en el intervalo desde 0.11 MPa hasta 0.24 MPa. Sin embargo, es importante notar la fuerza muy alta que aparece cerca del límite libre, independientemente del grosor del material de rejuntado.

Los resultados, tanto para los esfuerzos normales como para las fuerzas de cizalla, parecen indicar que el grosor del material de rejuntado no es un problema importante en la definición del nivel de esfuerzos en el sistema del revestimiento cerámico ensayado.


COLOCACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS SOBRE PAVIMENTOS JÓVENES

Dr. Rüdiger Braun & Mr. Markus Balleisen
Technischer Gescháftsführer der PCI Augsburg GmbH,
Piccardstr. 11, 86159 Augsburg / Germany,
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PCI Augsburg
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División Cerámica

INTRODUCCIÓN

La colocación de baldosas cerámicas sobre pavimentos jóvenes se puede realizar, en cuanto el pavimento esté endurecido y suficientemente seco. La norma alemana DIN 18157 "Colocación de revestimientos cerámicos en capa delgada" exige una edad mínima de 28 días del pavimento de mortero de cemento y en las recomendaciones del ZDB se exige hasta una humedad máxima del 2 % del pavimento, lo que significa un tiempo de secado todavía más largo, de varias semanas. La forma de construir de hoy en día no permite estos tiempos de espera, por lo que se ha desarrollado un mortero de agarre, que los reduzca considerablemente.

HIDRATACIÓN

Ahora la pregunta es: ¿Por qué se necesita morteros de agarre especiales para la colocación de baldosas cerámicas sobre pavimentos jóvenes?

Los argumentos son los siguientes:

Los pavimentos de mortero de cemento se retraen durante su fraguado. Estas retracciones son el resultado de la evaporación de agua sobrante.

Un pavimento de mortero de cemento fabricado con 300 kg de cemento/ m3 y una relación a/ c de 0,6 precisa 180 1. de agua de amasado/ m3. Aproximadamente un 40 % hidrata con el cemento. El resto es agua sobrante que se evapora.

Si la relación a/ c del mortero es de 0,7, el agua sobrante por m' de mortero son 90 1. La evaporación del agua sobrante y la consiguiente pérdida de volumen conducen finalmente a la retracción del pavimento.

RETRACCIÓN DEL PAVIMENTO

El coeficiente de retracción depende de las condiciones del secado. En secados lentos, cuando se protege por ejemplo la superficie del pavimento frente a una rápida deshidratación mediante colocación de una lámina o con alta humedad relativa, el coeficiente de retracción se sitúa alrededor de 0,4 mm/ m.
En secados rápidos, generados habitualmente de forma artificial con un calentamiento del pavimento o corriente de aire, se pueden observar retracciones hasta aprox. 0,7 mm/ m.
Durante el secado no solamente se observa una disminución del recrecido de mortero sino también un efecto tortuga. El motivo es, que el excedente de agua se evapora más rápidamente en las capas más próximas a la superficie, que en la zona inferior. Con ello se originan en el interior del recrecido diferentes tensiones.
En ensayo llevado a cabo en nuestros laboratorios, se instaló un recrecido de mortero de formato 400 x 200 cm y en la superficie se colocaron puntos de medición en reticulado de 50 cm.
Durante el secado del pavimento se estuvo observando la deformación por medio de un aparato de nivelación por láser. 28 días después de la instalación del pavimento, es decir llegado el momento en que se considera por regla general la posibilidad de colocar cerámica, los bordes del pavimento se habían levantado más de 5 mm. El pavimento contenía todavía un 4 % de humedad.
Si se colocaran baldosas cerámicas sobre un recrecido de mortero de cemento secado regularmente y se secara la humedad en las capas inferiores del mortero, resultaría una pérdida adicional de volumen del pavimento y sus consiguientes tensiones.
La consecuencia sería una deformación convexa (efecto tortuga).

Recrecido de mortero de cemento sin baldosas cerámicas (medición tras 28 días).
Al levantarse el pavimento en la parte central, los bordes ejercen presión sobre la capa aislante inferior, que cede, de forma que los bordes se hunden.

Los rejuntados entre suelo y pared se fisuran. Incluso masillas de rejuntado elástico que permiten una expansión de hasta un 25 %, no son capaces de absorber estos movimientos y se rompen.

Esta problemática planteada se da sobretodo en pavimentos de secado rápido. En secados lentos, como se ha comentado anteriormente, hay una clara disminución tanto en el coeficiente de retracción como en el comportamiento de deformación. Además debe mencionarse, que la calidad del pavimento se ve incrementada en secados lentos, en cuanto a resistencia a presión y flexo tracción se refiere. El secado lento se consigue ante todo con un buen curado.

El curado de los pavimentos se puede efectuar con la colocación de un yute húmedo o lámina de polietileno. Una humedad alta contribuye también a un buen curado. El curado se efectúa por lo menos durante una semana. Como alternativa a estos métodos tradicionales, se ofrece una colocación de baldosas cerámicas.

Con la colocación de cerámica se consigue proteger el pavimento frente a una evaporación rápida del agua, ya que éste solamente puede evaporar a través de las juntas. Con ello se ralentiza el proceso de secado.

ABSORCIÓN DE TENSIONES MEDIANTE MORTERO DE AGARRE

Mediante ensayo de laboratorio en el que se realizó la colocación de baldosas cerámicas sobre un pavimento de mortero de cemento tras 2 días de su elaboración, se pudo comprobar, que es posible evitar la deformación del pavimento mediante este método. Tras medición efectuada nuevamente a los 28 días, no se observó deformación alguna en el pavimento. Para la colocación de cerámica se utilizó un mortero de agarre en base de resinas en dispersión altamente deformable, que se desarrolló especialmente para el uso en estos casos.

Mediante la colocación de baldosas cerámicas, se reduce al mínimo el coeficiente de retracción. Para estas retracciones se requiere sin embargo un mortero de agarre con alta capacidad de deformabilidad, que pueda absorber las tensiones ocasionadas por el secado, de forma que no decaigan sus propiedades en la zona de contacto entre el mortero de agarre y la cerámica.

Pavimento de mortero de cemento revestido con baldosas cerámicas, tras 2 días. Medición tras 28 días.

No todos los morteros de agarre son lo suficientemente deformables. La capacidad de absorción de tensiones de los diferentes morteros de agarre se dictaminó en PCI Augsburg, observando las tensiones en la superficie.
Durante otro ensayo se utilizó una probeta de hormigón en la cual se colocó en una cara un azulejo y se le ejerció una tensión en superficie mediante una prensa. Se percibió en qué medida era capaz de absorber la tensión el mortero de agarre usado para la colocación de cerámica.
La tabla muestra la capacidad de absorción de tensiones que poseen los diferentes tipos de morteros de agarre. Comparando el mortero de agarre en base de resinas en dispersión altamente deformable (desarrollado especialmente para este uso) con una lámina de fricción (valor teórico) y un adhesivo en dispersión (que se usa exclusivamente para paredes), se llega a la conclusión que éste posee las mejores propiedades de deformabilidad.
Naturalmente el pavimento se debe elaborar según las normas vigentes. Superficies de mayores dimensiones se subdividen a ser posible, mediante juntas de movimiento.
El tamaño de cada celda no supera un máximo de 40 m2. La longitud máxima por cada lado de celda es de 8 m y la proporción de lado no supera el 1:2.
Resumiendo se puede decir, que la colocación de baldosas cerámicas sobre pavimentos jóvenes no sólo es posible, sino que también es deseable; ya que con ello se evita un secado rápido del pavimento con las consiguientes retracciones y deformaciones. Dependiendo del formato de cerámica colocado y sus correspondientes juntas, el secado de la humedad restante dura unos 2 ó 3 años, según hemos podido observar.
Suponiendo un tiempo de secado de 2 años y un excedente de agua de 60 1/m3 (=31/m2 en pavimentos de 5 cm de espesor), resulta una cantidad de evaporación de agua de 4 m1/ m2 / día.

RESULTADO

Se han confirmado en la práctica estas consideraciones teóricas.

Se han colocado con éxito alrededor de 1,3 millones de m2 de baldosas cerámicas sobre pavimentos jóvenes, utilizando los sistemas de colocación con alta capacidad de deformabilidad de PCI.

De esta manera se han podido elaborar revestimientos cerámicos funcionales sin tiempos de espera costosos.

SISTEMAS AUTOPORTANTES EN RESTAURACIÓN DE AZULEJERÍA

Jaume Coll* y Antonio Perla**
*Director del Museo Nacional de Cerámica
Arqueólogo
**Técnico en conservación del patrimonio
Historiador del Arte

INTRODUCCIÓN

La cerámica de revestimiento arquitectónico se convirtió en una componente esencial de la arquitectura española, al menos desde su aplicación sistemática en Al-Andalus. Las tradiciones entonces iniciadas tuvieron una directa continuidad en los reinos cristianos de la Península, tanto con la aplicación de elementos cerámicos sueltos, en el caso de azulejos, platos o piezas especiales; como en el de paneles o grandes composiciones. En algunas ocasiones, en estas últimas instalaciones fue necesario recurrir a soluciones técnicas para su aplicación en bloque como conjuntos previamente formados.

Por otra parte, y quizás ya más en relación con el tema que pretendemos abordar, surgió con el tiempo la necesidad de la preservación y conservación de estos conjuntos cerámicos, tanto en los propios edificios como en las colecciones o museos donde algunos de ellos fueron a parar. Nacía así un nuevo reto, pues había de resolverse la cuestión de cómo facilitar la exposición, la conservación y movilidad de las composiciones.

ANTECEDENTES DE LOS SISTEMAS AUTOPORTANTES PARA LA APLICACIÓN DE REVESTIMIENTOS CERÁMICOS EN ARQUITECTURA

Históricamente, la aplicación de revestimientos cerámicos en la arquitectura ha seguido diversos procedimientos desde su más remoto origen, incluyendo el recurso a los sistemas que podemos denominar como autoportantes. En líneas generales, pueden señalarse como antecedentes de estos sistemas autoportantes los apliques en masa de paneles o elementos formados por placas o bloques ensamblados o compactos que luego eran unidos a los paramentos. Tal es el caso de los revestimientos realizados a través de un elemento de soporte, generalmente una malla de tejido vegetal, que fueron utilizados ya en la pirámide de Djeser en Sakkara (c. 2.700 a. C.) y cuya invención es atribuida a Imhotep. El revestimiento cerámico era cosido al soporte mediante unos anclajes previstos previamente, siendo después todo el conjunto recibido sobre el paramento. Se trata pues de un procedimiento muy similar al utilizado en la aplicación de los mosaicos remontados en malla.

De hecho, una variante de este procedimiento es el que se utilizó en el mundo antiguo para la confección del mosaico, puesto que los grandes talleres musivarios fabricaban en taller los emblemas, o escenas centrales, que luego eran posteriormente aplicados a la construcción. Muchos de estos elementos viajaban de un lado a otro del Mediterráneo como un bien comercial más. Para su fabricación, el mosaico se montaba invertido sobre el dibujo patrón, posteriormente se vertía una lechada de mortero de agarre para unir todas las teselas y finalmente un mortero en una capa más gruesa para conformar el panel.

Los musulmanes adoptaron un procedimiento similar para aplicar el mosaico, tal y como podemos verlo en el mihrab de la mezquita de Córdoba. También lo emplearon en la preparación y colocación de los alicatados que hoy podemos contemplar en la misma mezquita o en la Alhambra de Granada. El alicatado se montaba en taller o a pie de obra, pero no directamente sobre el muro, cada una de las piezas geométricas que luego formarían la composición se recortaban sobre placas cerámicas de diversos colores, para, una vez completado el panel, ser aplicado al paramento. En el caso de algunas fuentes de patios andalusíes -como en las dos encontradas en el Palacio de Altamira de Sevilla o en la conservada en el Museo Nacional de Cerámica procedente de Valencia-, por la composición y conformación de los substratos que forman la base, puede deducirse que fueron montadas de forma independiente y luego instaladas en su ubicación definitiva. Ya que el substrato (con el que se conservan) contiene diversas camas horizontales de ladrillos, dispuestos de forma regular y separados por capas de mortero, que soportan los revestimientos cerámicos -que en ocasiones es alicatado recortado como en Altamira y en otras azulejo geométrico aplantillado como en Valencia-, pensamos que esta solución pudo haber funcionado perfectamente como sistema portante.

La misma técnica fue reproducida en el mundo cristiano por los azulejeros valencianos que instalaron los florones alicatados del pavimento del claustro del Monasterio de Poblet, embutidos en el suelo de ladrillo.

Ya en el renacimiento italiano, tanto la saga de los Della Robbia como el taller de los Buglioni, en Florencia, utilizaron en ocasiones soportes de cañizo y mortero para facilitar la aplicación a los paramentos de sus relieves y tondos cerámicos. De hecho, muchos de los productos realizados, en especial por el segundo taller, viajaban preparados para su instalación.

PRIMERAS EXPERIENCIAS EN CONSERVACIÓN DE REVESTIMIENTOS DE AZULEJERÍA

Entre finales del siglo XIX y principios del XX se empleó, con relativa frecuencia, dentro del mundo del coleccionismo de la azulejería y ya con clara intención de ser usado como elemento de soporte portante, el entramado de madera o cañizo y esparto con escayola o yeso. Este sistema se ciñó únicamente a la conservación de paneles en colecciones, puesto que no parece que se utilizara en las intervenciones arquitectónicas, en las que de forma sistemática los azulejos se aplicaron directamente sobre los paramentos. No obstante, aún sin poder confirmarlo de forma rotunda por no haber tenido acceso directo a la obra, parece ser que Ricardo Velázquez Bosco (gran conocedor de la antigüedad) utilizó, en la restauración de la portada del mihrab de la mezquita de Córdoba, un sistema autoportante cuya solución técnica desconocemos pero que actualmente es visible a través de los grandes tornillos que asoman entre algunas de las teselas y de las deformaciones sufridas que marcan la conformación y las dimensiones de las placas. La aplicación de este sistema es muy probable que corriese a cargo de Daniel Zuloaga, aunque este punto todavía está en estudio. De lo que sí tenemos total seguridad es de que en 1888, en el Palacio de Cristal del Parque del Retiro de Madrid, ambos autores recurrieron a una especie de sistema autoportante para el montaje de los azulejos en las enjutas del primer cuerpo. La solución les vino impuesta por la necesidad técnica, ya que había de montarse una enjuta de azulejería sobre una estructura de hierro diáfana. La solución consistió en montar un bastidor de platina de hierro en L, con la forma de la enjuta, anclada al resto de la estructura del edificio. Dentro de la misma se colocó un panderete de ladrillo destinado a soportar los azulejos, recibidos con un mortero de cal.
El montaje de paneles móviles con cerco metálico y cama de ladrillos, fue usado de forma sistemática en algunas importantes colecciones, como en la instalación de la azulejería de la Fundación Gulbenkian, en Lisboa. En el Museo Nacional de Cerámica creado por Manuel González Martí en 1954, los paneles se montaron sobre mallazo y perfil metálico en L, sujetándose no obstante al muro anclado por garras soldadas a la propia estructura. En otros casos, el perfil abrazaba un panderete de ladrillos. En el caso de este museo los paneles perdían su movilidad quedando fijados a los muros. Para paneles menores, diseñados para poder ser desplazados, los azulejos eran pegados con yeso y clavos sobre un soporte formado por rejilla o tela de gallinero y el propio marco de madera.
Cuando Manuel dos Santos Simóes se planteó la instalación del Museu Nacional de Azulejo, en Lisboa, se cuestionó los sistemas utilizados hasta entonces sin encontrar una solución satisfactoria. Los procesos que brevemente hemos señalado arrastraban problemas que, incluso empeoraban, las condiciones de los métodos tradicionales de colocación: incompatibilidad de materiales, inestabilidad de las composiciones, limitación a superficies de pequeño tamaño para evitar fracturas por movimientos de flechado y torsión y, sobre todo, por el excesivo peso de las soluciones. Estos problemas se vieron acrecentados cuando además se llegó a la substitución de los yesos y escayolas por morteros de cemento, armados en muchos casos con mallazos metálicos. Desgraciadamente existen intervenciones recientes en las que, haciendo caso omiso de la experiencia, se han seguido utilizando estos procedimientos.

LA EXPERIENCIA RECIENTE

Las necesidades que día a día surgen ante la conservación de revestimientos cerámicos varían inevitablemente según las situaciones, pero sobre todo, pueden llegar a diferir considerablemente según se trate de bienes descontextualizados, conservados en museos, o de bienes mantenidos "in situ", máxime si se refiere a exteriores. No obstante, las soluciones aplicadas en cada uno pueden llegar a ser en ocasiones similares sino iguales a pesar de su idiosincrasia. En cualquier caso las prioridades y pautas necesarias para su conservación sí que nos marcarán diferencias según se trate de uno u otro supuesto.

Por otra parte, la evaluación de las recientes experiencias que citaremos a continuación, nos permitirán conocer la validez técnica de cada una de ellas así como su diferente adecuación, en función de los costes económicos, a la solución del problema planteado.
Durante las últimas décadas se ha venido experimentando el montaje de azulejería sobre superficies portantes con un considerable número de experiencias que parten de la búsqueda de resultados idóneos debiendo satisfacer unas exigencias básicas, entre las que cabe enumerar la estabilidad de los materiales, la resistencia de los mismos a la flexión y torsión, la resistencia a las alteraciones físico químicas, la reversibilidad de los materiales empleados, la compatibilidad con los materiales de agarre y el bajo peso específico.

A principios de los años ochenta se empezó a emplear el metacrilato como superficie autoportante. Las posibilidades de contemplar el reverso de las piezas que ofrecía lo señalaban como una solución idónea, especialmente en los casos en los que existían siglajes originales o reposición de piezas. El adhesivo de unión empleado en estos montajes fue la silicona transparente, considerándose adecuada por su elasticidad y supuesta adherencia a la superficie lisa del metacrilato. Siguiendo estas pautas se montaron conjuntos como el Panel del Pelícano del Museo Ruiz de Luna, depositado entonces en el Museo de Santa Cruz de Toledo (Amitrano, Revista de restauración del MC). El sistema fue usado también de forma sistemática en el montaje de los fondos del Museu Nacional do Azulejo de Lisboa y en numerosas intervenciones que este centro realizaba para otros museos locales. No obstante, los problemas surgidos en la adhesión de la silicona con la superficie cristalina del metacrilato, le obligaron al mismo museo a sustituir, igualmente de forma sistemática, todos los montajes realizados con tal técnica. En efecto, se ha comprobado que además de los problemas propios de las siliconas (hongos, excesiva aportación grasa a los bizcochos), solucionados en gran parte por las de nueva generación, existe el del deslizamiento que se produce con el peso sobre la superficie lisa del metacrilato. Desgraciadamente en una intervención recentísima hemos podido comprobar que las experiencias previas no han sido evaluadas convenientemente.

En algunos casos se decidió la sustitución del metacrilato por placas de cloruro de polivinilo (PVC), probablemente por su menor coste respecto al metacrilato. La necesidad de un considerable espesor para lograr una mínima resistencia, y su relación de peso específico, desaconsejaron su empleo. La adhesión de las piezas al soporte con siliconas tampoco ofrecía mejores prestaciones en esta solución.

La búsqueda de soportes más ligeros desembocó en la utilización de un sistema empleado en ocasiones en el traslado de pinturas murales. Así, se llegó a la utilización de los primeros paneles tipo "sándwich" con celdilla de cartón y superficie por ambas caras de cartón o madera laminada. Con ellos seguían produciéndose problemas de resistencia en grandes superficies, aunque conseguían solventar la cuestión del peso al reducirlo considerablemente. En el mercado existen diferentes tipos de estos paneles, entre los que cabe destacar los formados por paredes de escayola y alma de cartón, madera o aluminio, fabricados en origen para la conformación de tabiquerías. Estos soportes han demostrado funcionar correcta y adecuadamente portando superficies de cerámica de tamaño medio, aunque ha de tenerse muy presente su escasa resistencia a la fractura.

En la reciente restauración del Palacio de Cristal se han sustituido los panderetes de ladrillo por una superficie estable capaz de absorber las posibles deformaciones de la estructura consistente en un sándwich de dos capas de poliéster y fibra de vidrio y una intermedia de celdilla de aluminio. Esta superficie se ha atornillado, con ojales, al bastidor original y sobre ella se han adherido los azulejos con un mortero epoxídico aplicado en puntos.
La dirección de la obra ha corrido a cargo de: José de la Dehesa, arquitecto; Carlos Jiménez Cuenca, arquitecto; Federico Prieto, aparejador; y Antonio Perla, técnico en conservación e historiador del arte.

Evidentemente, no nos referimos a los casos en los que van conformando paramentos, puesto que en éstos pueden perfectamente alicatarse como si de una pared más se tratara. De hecho, pueden emplearse como autoportantes con unas ciertas dimensiones incorporándoles una estructura de refuerzo por la parte posterior, aumentando así considerablemente su resistencia. Una de las ventajas que presentan este tipo de paneles es la posibilidad de utilizar morteros inertes -aconsejablemente con carga plástica- con un elevado grado de reversibilidad y, también elevada, capacidad de adhesión con la escayola. Evidentemente, tales soportes no son aconsejables en superficies exteriores, lo mismo que si su ubicación, aunque interior, es susceptible de sufrir la presencia de agua o humedad excesiva.

En 1989, cuando se comenzaba a abordar la restauración de los azulejos del Claustrillo Mudéjar, en la Cartuja de Santa María de Las Huertas de Sevilla, se planteó la necesidad de recurrir a un material totalmente inerte que pudiera ser empleado sin riesgos al exterior. Siguiendo las noticias de los soportes con los que se había experimentado recientemente en Italia para el traslado de soporte de pinturas murales, se decidió la adopción de los paneles tipo sándwich conformados por dos superficies de fibra de vidrio y resina epoxídica y alma de celdilla de nido de abeja de aluminio. Sus elevadísimas prestaciones vienen determinadas sin duda por el campo de aplicación para el que originalmente fueron creados, en el mundo de la aeronáutica, la automoción y la construcción como elementos estructurales. Su resistencia a la torsión y flecha, al corte en cizalla, al impacto y compresión y el escaso peso específico 131, a la par que su ductilidad y facilidad de manejo lo convierten en un material especialmente adecuado para la formación de soportes autoportantes. Las múltiples posibilidades de creación de enganches y soportes en el mismo panel junto a la superfluidad de creación de cualquier tipo de estructuras auxiliares para asegurar su estabilidad, son otros de los aspectos que avalan su idoneidad.

Se han seguido diversos procedimientos para el montaje de la azulejería en estos paneles portantes. Uno de ellos, llevado a cabo en La Cartuja, consistió en colocar en la parte posterior de los azulejos un mortero sintético exento de sales conformado a base de ligantes hidráulicos. La aplicación de este mortero adquiría una doble función, ya que unía y armaba todo el conjunto (reforzado por una tela de rejilla de poliéster) y funcionaba a su vez como capa de intervención para que, en caso de que fuera necesario, en el futuro pudiera eliminarse el montaje. Para unir los azulejos y el mortero al panel se empleó un adhesivo formado a base de resina epoxídica. Hasta la fecha el montaje ha demostrado comportarse de forma totalmente correcta y adecuada, aún encontrándose en el exterior.

Tanto en las composiciones del cuerpo de entrada del Palacio de Velázquez como en las enjutas del Palacio de Cristal, ambos en el Parque del Retiro de Madrid, los montajes sobre autoportantes se realizaron directamente con morteros epoxídicos con carga inerte.

 [3]	No incluimos los ensayos físicos sobre el material porque en el mercado existen actualmente al menos dos casas que comercializan productos similares, prácticamente idénticos, aunque con prestaciones técnicas que varían sensiblemente según se desprende de las pruebas de laboratorio aportadas por ambas. No obstante, sí que podemos señalar que el nivel de prestaciones de los diferentes paneles se encuentra por encima de las exigencias para el uso que planteamos.
[4] Existen en el mercado diversos morteros que responden a estas características aunque evidentemente las prestaciones e idoneidad de todos ellos no son las mismas.

La decisión de prescindir de una capa de intervención se tomó después de sopesar diversas circunstancias, entre las que primaron, en el primer caso, cuestiones de seguridad y en el segundo los condicionantes físicos del propio espacio en el que iban ubicados. Previamente se comprobaron las posibilidades de reversibilidad del proceso, demostrándose que ésta es factible aunque laboriosa. Del mismo modo se encargaron pruebas sobre el grado de resistencia a la tracción y deslizamiento del mortero empleado para asegurar su idoneidad.

Ante la laboriosidad del primer procedimiento descrito, se ha ensayado con el empleo de diferentes morteros, aplicados de forma directa sobre los azulejos, que ofrezcan mayor capacidad de reversibilidad que los morteros epoxídicos. De hecho, uno de los mayores retos de las superficies de fibra de vidrio y resina epoxídica es el de la adhesión, ya que se trata de superficies plásticas, impermeables, en las que los morteros que no llevan un considerable componente plástico tienen escasas posibilidades de sujeción. De ahí que en algunas de las experiencias llevadas a cabo los morteros hayan acabado desprendiéndose del panel. Para solventar éste problema se ha recurrido también a erosionar parcialmente una de las superficies de los paneles con el fin de facilitar la unión y, aunque en laboratorio se probó su resistencia, el resultado final ha presentado serias complicaciones y problemas de adherencia. En cualquier caso, creemos que una vez decidido emplear un soporte de éstas características, (no olvidemos que además tiene un considerable coste), no parece muy lógico mermar sus propiedades, aunque sea con escasa incidencia, mediante la erosión de las superficies.

Para las aplicaciones en interiores y sobre todo para los montajes en museos y ante el desarrollo que están teniendo la industria de las siliconas, creemos que sería posible y necesario hallar una con la suficiente resistencia que asegure una perfecta adhesión entre el azulejo y la superficie de los paneles que comentamos sin aportar grasa al bizcocho y protegida contra los hongos y el envejecimiento. Esto facilitaría tremendamente los montajes y sin duda contribuiría a su abaratamiento.

Para concluir con este tipo de superficies portantes, recordemos que los laterales de los paneles deben de quedar perfectamente protegidos y aislados para evitar el deterioro de las celdillas y su desprendimiento de las superficies de fibra de vidrio. Hacemos hincapié en este punto porque hemos comprobado que en algunas de las intervenciones no se ha tenido en cuenta, lo que sin duda podrá afectar al futuro de los montajes. La protección de los cantos puede hacerse de muy diversas formas, aunque las más sencillas consisten en la aplicación de un mortero de resina epoxídica en la canal que queda una vez aplastada ligeramente la celdilla o colocando una pletina de aluminio en U, sellada, dentro de la misma.

Aunque los soportes de fibra de vidrio y celdilla de aluminio se han mostrado como el sistema idóneo para el montaje de autoportantes, no podemos olvidar que existen otras posibilidades de montaje que pueden estar perfectamente en concordancia con las necesidades de cada caso, incluso, no lo olvidemos, con los recursos económicos de que se disponga.

Una de las posibilidades de montaje es la de recurrir a una superficie de tramex de acero inoxidable formado por pletina-pletina. En el caso de grandes composiciones que se mantuvieran sobre el soporte original de ladrillo, puede colocarse en la parte posterior del paramento armándola con fibra de vidrio y resina de poliéster o epoxi, más una serie de enganches verticales de seguridad entre el tramex y el ladrillo, con lo que conseguiríamos mantener la composición en bloque, con sus morteros originales (siempre que éstos se encuentren en perfecto estado) y su soporte igualmente original. Aunque hasta el momento no se ha llevado a la práctica ninguna experiencia en este sentido sobre azulejería, sí que podemos señalar que, en 1996, se puso en práctica en el montaje de dos pinturas murales recuperadas en A Coruña con una superficie de 2,50 metros de alto por 4 metros de ancho cada una, logrando mantenerlas en bloque en todo momento con su soporte original, tal y como se conservan en la actualidad. Sin duda, lo mismo podría hacerse con grandes superficies cerámicas.

Para superficies de menor tamaño también puede emplearse el tramex utilizándolo como armazón para un mortero (sintético a base de ligantes hidráulicos y exento de sales), sobre el que irían directamente los azulejos. Para reducir los problemas de peso, existe en el mercado un tramex de poliéster con prestaciones muy similares a los de pletina de hierro o acero inoxidable, aunque es difícil de localizar.

Una variante de este sistema es la que se empleó en 1997 en el montaje de un panel de la Fábrica de Salvatierra-Agurai (Álava), perteneciente a una colección particular. En este caso se creó un armazón de pletina en L de acero inoxidable con una estructura cruzada posterior de pletina del mismo material (el propietario tenía fácil acceso a este material). En la estructura de pletina se crearon una serie de anclajes verticales de fijación mediante tornillos y en la torta de mortero aligerado que se creó en la parte posterior de los azulejos, armado con una maya de fibra de vidrio, se dispusieron unos anclajes para albergar los tornillos y asegurar así la fijación al bastidor. En la actualidad se encuentra colgado en el portal de una vivienda.

Para terminar estas notas, que por supuesto no pretenden ser un decálogo, mucho menos completo, sobre las posibilidades de los sistemas de montaje autoportantes, recordaremos las posibilidades que ofrecen otros materiales tales como los tableros de madera prensada aglutinados con resinas de Densidad Media (DM) o los de maderas laminadas, que pueden ser aptos para determinados montajes, fundamentalmente de pequeñas dimensiones.

CONCLUSIONES

En muchas de las intervenciones recientes se ha tendido a centrar la atención en los materiales de mayores prestaciones, involucrando en ocasiones medios excesivamente costosos e innecesarios. Sin embargo, el análisis detallado de las soluciones adoptadas permite descubrir que existen actuaciones en las que tales prestaciones no son imprescindibles, pudiendo haberse optado por otras más económicas que igualmente garantizan la estabilidad y la conservación. El empleo de paneles de altas prestaciones para montajes de pequeñas composiciones puede resultar en ocasiones gratuito, o cuando menos innecesario, puesto que generalmente éstos no precisan de una elevada resistencia a las deformaciones. En cualquier caso, el uso de soportes sobredimensionados encarece igualmente el resultado final, lo mismo que el desconocimiento de las capacidades mecánicas de los paneles utilizados, que en ocasiones se refuerzan con estructuras que duplican o se superponen a sus condiciones técnicas de forma absolutamente innecesaria.
Queremos con ello concluir que es necesario analizar las necesidades que surgen en cada caso y buscar soluciones que se adapten a las posibilidades de intervención, no recurriendo necesariamente de forma irreflexiva a las usadas en anteriores actuaciones, aunque partiendo de su pleno conocimiento para poder elegir la más adecuada.

LÁMINAS

1- Anverso de un montaje de azulejos sobre bastidor de madera, rejilla y yeso, realizado
hacia 1950

2- Reverso del anterior

3- Anverso de un montaje de azulejos góticos sobre bastidor de madera y capa de escayola. Montaje realizado hacia 1950.

4- Reverso del mismo

5- Paneles cerámicos 1noutados sobre autoportantes de celdilla de aluminio y resina.

6- Sistema museográfico de almacenamiento de paneles autoportantes. Azulejoteca del Museo
Nacional de Cerámica.

EL CONCEPTO DE LA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO Y EL COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS CERÁMICOS

Campante, Edmilson Freitas* ; Sabbatini, Fernando Henrique**

*MSc (Civil Eng.), Researcher, Aspirant to Doctor's Degree PCC/CPqDCC/EPUSP
**Prof. Dr. PCC/CPqDCC/EPUSP
Escola Politécnica - USP, Av. Prof. Almeida Prado, trae. 2,
Edifício de Engenharia Civil,
Cidade Universitária 05508 - 900, Sáo Paulo - SP
Phone: (011) 818 5422	Fax: (011) 818 5544
E-Mail: edcamp@pcc.usp.br

RESUMEN

En la fase actual de desarrollo de la industria de la construcción civil en Brasil, existen muchas deficiencias con respecto a los parámetros de seguridad que se aplican a los productos. En el caso concreto de los pavimentos cerámicos, se ha avanzado todavía poco en la investigación sobre la seguridad de estos materiales durante su uso. Esto contrasta con la importancia que se presta a este tema en otros países como los Estados Unidos, Italia, Gran Bretaña, Francia, Alemania, Australia y Japón, entre otros.

Considerando la ampliación de los conocimientos sobre los factores que inciden en la seguridad de los pavimentos cerámicos durante su uso, en el presente trabajo se ha realizado una investigación sobre los factores relacionados con el fenómeno del resbalamiento. El trabajo se ha basado en dos vertientes: en un estudio bibliográfico y en los ensayos realizados de acuerdo con la normativa internacional sobre este tema.

El análisis de los resultados obtenidos en estos ensayos y la comparación de las tesis con las asociadas en la bibliografía estudiada muestran claramente la importancia del conocimiento de las propiedades antideslizantes de los pavimentos utilizados en ámbitos residenciales. Por otra parte, los resultados también sirven como una primera aproximación a los pavimentos cerámicos con respecto a la forma en que cumplen con los requisitos de comportamiento y calidad.

1. INTRODUCCIÓN

El deslizamiento puede definirse como una disminución intensa del coeficiente de fricción estática entre el cuerpo en movimiento y la superficie de apoyo, que se produce de una forma muy rápida. Según SACHER (1993), el acontecimiento del deslizamiento puede definirse como una pérdida de equilibrio provocada por un resbalamiento del pie fuera de control, inesperado e imprevisto. Normalmente resulta ser el producto final de un coeficiente de fricción inadecuado.
Este investigador define el coeficiente de fricción como una propiedad inherente de la interfase de los materiales que están en contacto, dependiendo a su vez de la micro y macro-rugosidad de estos materiales, de la fuerza (ínter e intramolecular) de repulsión y atracción, e incluso de su viscosidad/propiedades elásticas. Por lo tanto, los factores como el área de contacto, tiempo de contacto antes de producirse el movimiento, velocidad del movimiento, o incluso la presión entre los materiales, representan elementos que influyen en el coeficiente de fricción.
Existen dos tipos diferentes de coeficiente de fricción: el coeficiente de fricción estática y el coeficiente de fricción dinámica. Ambos pueden ser definidos como el resultado de una relación entre las fuerzas normales producidas por la superficie de apoyo y las fuerzas de fricción, estáticas en el caso del coeficiente de fricción estática, y cinéticas en el caso del coeficiente de fricción dinámica.
La propiedad a través de la cual una superficie puede resistir o proporcionar protección al deslizamiento se define, según SACHER (1993) i'1, como su "resistencia al deslizamiento". Esto puede explicarse a través de varios parámetros, entre los cuales el coeficiente de fricción es probablemente el más importante.
La resistencia al deslizamiento es una propiedad que debe ser tratada con precaución, ya que no es una característica inherente del material superficial. Por otra parte, no es una constante en todas las condiciones de uso, ya que depende de una serie de factores relacionados con el material utilizado o con la manera en que el usuario interacciona con la superficie durante su uso.

2. MÉTODOS DE ENSAYO UTILIZADOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE PAVIMENTOS CERÁMICOS ANTIDESLIZANTES

Según STRANDBERG (1983) 121, los dos problemas principales relacionados con la evaluación de las propiedades antideslizantes de los pavimentos serían: en primer lugar, la falta de validez y fiabilidad de los resultados obtenidos mediante los ensayos realizados entre la suela del zapato y las superficies de tránsito. Y en segundo lugar, las dificultades en la determinación de criterios de seguridad apropiados y límites de fricción requeridos en las diferentes situaciones de uso de los pavimentos.
De esta forma, los equipos y los métodos utilizados en estas determinaciones deben reproducir las condiciones encontradas en las fases más críticas del movimiento de las personas al andar, especialmente pronto después del contacto del talón con la superficie. En base a la tribología y en experiencias prácticas, STRANDBERG (1983) 121 considera que el método para la determinación de las propiedades antideslizantes de un pavimento debe considerar las siguientes variables:
•	Tiempo de contacto con la superficie, que está relacionado con el tipo de superficie y su capacidad de evacuación de las sustancias contaminantes;
•	Ángulo del pie, que influye en la determinación de la parte más crítica del zapato;
•	Punto de aplicación de la fuerza de contacto sobre el zapato;
•	Fuerza vertical, que determina la presión correcta en aplicarla en la zona de contacto;
•	Velocidad de deslizamiento, que determinará la dinámica correcta de las fuerzas de fricción.

(1) La tribología es una parte de la ciencia que trata de la medición de la fuerza friccional (AURÉLIO ELECTRÓNICO, 1994)

Tabla 1. Comparación entre los métodos de medición del coeficiente de fricción dinámica utilizados en Europa (DE RICK, 1991).

Para BOWMAN (1992) 11, el desarrollo del método de ensayo debe pasar por las siguientes fases:

•	Selección de los criterios de los equipos del proyecto, en base a estudios exhaustivos de la bibliografía especializada;
•	Selección de uno o más materiales adecuados a utilizar en el elemento de ensayo;
•	Determinación de uno o más ambientes adecuados para la realización del ensayo con una precisión, estabilidad y reproducibilidad razonables de los resultados;
•	Creación de procedimientos de ensayo que permiten obtener valores precisos, válidos y reproducibles.

En la tabla 1, DERICK (1991) 141 realiza una comparación entre los varios métodos de ensayo utilizados normalmente en Europa para determinar el coeficiente de fricción de los pavimentos cerámicos.

(II) Norma Sueca SS 92 35 15: Pavimentos, Determinación de la resistencia al deslizamiento.

3. EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE LAS CARACTERÍSTICAS ANTIDESLIZANTES DE LOS PAVIMENTOS CERÁMICOS

En este punto, se evalúan y describen los resultados obtenidos durante la fase experimental del trabajo, obtenidos al realizar los métodos "A" y "B" de acuerdo con la NORMA INTERNACIONAL ISO (1995). Para una mayor comprensión de los resultados, y con vistas a una mejor comparación entre los valores obtenidos y los encontrados en el estudio bibliográfico, se consideró oportuno dividir los pavimentos cerámicos en cinco categorías básicas de acuerdo con la clasificación de CARANI et al. (1992). De esta forma, los pavimentos cerámicos se dividen en pavimentos esmaltados no antideslizantes, pavimentos esmaltados antideslizantes, pavimentos no esmaltados no deslizantes, pavimentos no esmaltados antideslizantes con textura superficial, y pavimentos no esmaltados antideslizantes con perfil superficial.
Los criterios utilizados para esta clasificación se basan en la información proporcionada sobre el uso recomendado para cada tipo de pavimento concreto por su fabricante. Por lo tanto, se consideró como un pavimento antideslizante únicamente el pavimento descrito de esta forma por el fabricante. Se llevaron a cabo ensayos también sobre pavimentos cerámicos "normales", es decir, con una absorción de agua del 3%, así como sobre dos materiales de origen italiano, un gres cerámico y un gres porcelánico. También se incluyeron otros dos tipos de pavimento que compiten con los materiales cerámicos en unos usos específicos: la piedra de Goiás (en playas de piscinas) y el hormigón plano (en salidas y escaleras de emergencia en los edificios). La tabla 2 a continuación presenta esta clasificación.

Tabla 2. Clasificación de los pavimentos ensayados

Por lo tanto, para una mejor identificación, los pavimentos ensayados se dividieron en los siguientes grupos:
•	Grupo 1: pavimentos cerámicos esmaltados no antideslizantes, representados en las gráficas anexas con el color amarillo.
•	Grupo 2: pavimentos cerámicos esmaltados antideslizantes, representados en las gráficas anexas con el color verde.
•	Grupo 3: pavimentos cerámicos no esmaltados antideslizantes, representados en las gráficas anexas con el color rosa.
•	Grupo 4: pavimentos cerámicos no esmaltados no antideslizantes, gres cerámico, gres porcelánico, piedra de Goiás y hormigón plano, representados en las gráficas anexas con el color azul.

Para la realización de los ensayos se siguieron las directrices de la ISO (1995); en el caso de los ensayos dinámicos se utilizó el método "A" y se utilizó el método "B" para establecer los valores del coeficiente de fricción estática. Los valores obtenidos para el coeficiente de fricción dinámica bajo condiciones secas se presentan en el Anexo A. Los valores obtenidos bajo condiciones húmedas se presentan en el Anexo "B". El Anexo C presenta los valores obtenidos para el coeficiente de fricción estática bajo condiciones secas, mientras que los mismos valores obtenidos bajo condiciones húmedas se presentan en el Anexo D.

4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

Considerando los límites impuestos tanto por la ISO (1995) ]51 como por la ASOCIACIÓN BRASILEÑA DE NORMAS TÉCNICAS (1995) 17], para el ensayo estático, los pavimentos ensayados pueden clasificarse de acuerdo con los resultados presentados en la tabla 3, donde se detallan los totales de los materiales aprobados y rechazados de cada grupo de pavimentos.

Clasificación
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 4
Total ensayado
12
8
2
5
Total aprobado
0
6
2
3
Total rechazado
12
2
0
2

Tabla 3. Suma de los totales de los resultados del ensayo estático en condiciones Inimedas.

En esta tabla se puede observar que los totales de las muestras del Grupo 1 no alcanzaron los valores mínimos establecidos por la ISO (1995) 151. Con relación a los otros grupos, los valores obtenidos eran muy diferentes entre sí. En el Grupo 2, únicamente se llegó a rechazar un 25% de los pavimentos, mientras que no se rechazó ninguno del Grupo 3, en contra del 40% de los pavimentos del Grupo 4 que no alcanzaron el valor mínimo exigido.

De esta forma, considerando únicamente el método de ensayo estático, y teniendo en cuenta la división propuesta por la norma mencionada (clase 1 para pavimentos utilizados en locales normales y clase 2 para pavimentos recomendados para locales donde se exige una resistencia al deslizamiento), la clasificación de los pavimentos ensayados sería la siguiente:

•	En la clase 1 se encontrarían los siguientes pavimentos: C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C12, P1, P2, P3, P4, El, GRES y HORMIGÓN;

•	La clase 2 estaría compuesta por los siguientes pavimentos: C9, C10, C11, E2, E3, G1, G2, G3, G4, PORCELÁNICO y PIEDRA.

(II1) El valor mínimo del coeficiente de fricción dinámica es 0,4 (ISO, 1995). (1V) El valor mínimo del coeficiente de fricción estática es 0,5 (ISO, 1995).

En la tabla 4 se presentan los totales de los materiales aprobados y rechazados de cada grupo de pavimentos por el ensayo dinámico.

Clasificación
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 4
Total ensayado
12
8
2
5
Total aprobado
3
8
2
5
Total rechazado
9
0
0
0

Tabla 4. Los totales de los resultados obtenidos en los ensayos dinámicos bajo condiciones húmedas.
En esta tabla se puede observar que únicamente el 25% de las muestras ensayadas del Grupo 1 alcanzó los valores mínimos exigidos por la ISO (1995) 1'1. Con relación a los otros grupos, los valores obtenidos eran totalmente compatibles, o mejor dicho, en todos los casos, el porcentaje de aprobados era del 100%.

De esta forma, siguiendo únicamente el método dinámico, los pavimentos ensayados pueden clasificarse de la siguiente manera:

•	En la clase 1 se encuentran los siguientes pavimentos: C1, C2, C4, C5, C6, C7, C8, P1 y El;

•	En clase 2 se encuentran los siguientes pavimentos: C3, C9, C10, C11, C12, P2, P3, P4, E2, E3, G1, G2, G3, G4, GRES, PORCELÁNICO, PIEDRA y HORMIGÓN.

A partir de los análisis de los datos indicados anteriormente, se puede observar una diferencia entre ambas clasificaciones (estática y dinámica). Mientras que el método dinámico admite 18 pavimentos en la clase 2, el ensayo estático únicamente ha clasificado 11 pavimentos como resistentes al deslizamiento. Parece que el ensayo realizado de acuerdo con el método "B", especificado por la ISO (1995), es más riguroso que aquel descrito en el método "A".

Para una evaluación objetiva del comportamiento de los pavimentos cerámicos encontrados en el mercado brasileño, se observó que el total de las muestras que no cumplieron con los requisitos mínimos exigidos por la ISO (1995) 1'1 para el ensayo dinámico era bastante grande dentro del Grupo 1, y cero en los otros grupos. Inicialmente, este hecho induce a pensar que los pavimentos antideslizantes nacionales cumplen totalmente con los requisitos de la normativa, aunque la realidad resulta ser totalmente distinta. Incluso dentro de los límites de esta normativa, estos pavimentos representan un cierto riesgo en términos de seguridad, según la clasificación propuesta por BOWMAN (1992). Para este investigador, los pavimentos ensayados de acuerdo con el método dinámico en condiciones húmedas se ordenarían de acuerdo con la siguiente clasificación:

•	Pobre: C1, C2, C4, C5, C6, C7, C8, P1 y El;
•	Medio: C3, C12, P2, P3, P4, GRES, PORCELÁNICO y HORMIGÓN;
•	Bueno: C11, E2, G2 y G3;
•	Muy bueno: C9, C10, G1 y G4.

Las diferencias indicadas en la clasificación se deben al hecho que, en la actualidad, la ISO (1995) considera únicamente dos valores medios para el coeficiente de fricción dinámica, o mejor dicho, mayor y menor de 0,4 mientras que los criterios propuestos por este investigador son más estrictos, de acuerdo con los niveles anteriormente propuestos por la ISO misma, como se puede desprender del trabajo de CARANI et al (1992) 161, donde se presenta un total de cuatro clasificaciones para pavimentos. Por otra parte, en este trabajo se observa también que el valor mínimo aceptable para el coeficiente de fricción dinámica de un pavimento sería 0,5 para poderlo considerar un pavimento antideslizante. Además, de acuerdo con este trabajo, el valor mínimo aceptable para el coeficiente de fricción dinámica en pavimentos cerámicos sería 0,3, el cual excluye por tanto algunos de los pavimentos ensayados.

Según HARRIS; SHAW (1988), las superficies que presentan coeficientes de fricción inferiores al 0,2 se consideran inseguros, al igual que aquellos que presentan un coeficiente de fricción entre 0,2 y 0,4 se pueden considerar por debajo de niveles de seguridad aceptables. Por otra parte, los pavimentos que presentan valores del coeficiente de fricción entre 0,4 y 0,75, y los que presentan valores por encima de 0,75, se consideran satisfactorios para el uso normal y apropiados para locales donde se requiere un cuidado especial", respectivamente.

La inclusión del llamado método de ensayo estático según la norma ISO 10545-17 151, que trata específicamente de las mediciones del coeficiente de fricción para los materiales cerámicos, parece deberse, ante todo, al hecho que dicho método de ensayo ha sido utilizado durante largo tiempo en los Estados Unidos (desde el principio del siglo), y de esta forma representa un método tradicional, cuyos resultados se encuentran incluso incorporados en el derecho americano sobre la seguridad de los pavimentos en aplicaciones residenciales (PATER apud REDFERN; BIDANDA, 1994).

Sin embargo, existe una discusión entre varios investigadores que consideran que el método estático no proporciona valores válidos bajo todas las condiciones de uso, entre los cuales se encuentran STRANDBERG (1983) 12] y PERKINS; WILSON (1983). Para estos investigadores, los valores del coeficiente de fricción dinámica corresponden a una visión más próxima a la realidad de uso de los pavimentos y, de esta forma, proporcionan una evaluación más importante con relación a la posibilidad de resbalar sobre un pavimento.

De hecho, se puede decir que el deslizamiento normalmente sucede durante un movimiento y, de esta forma, la medición del coeficiente de fricción dinámica realmente sería más importante que el coeficiente estático. Sin embargo, teniendo en cuenta los resultados obtenidos en ambos métodos, se ha llegado a la conclusión que por lo menos en los pavimentos ensayados hasta la fecha, el método estático se ha demostrado más riguroso que el dinámico, además de emplear un equipo más sencillo.

Con relación a la presencia de elementos contaminantes, sobre los cuales se presentan datos en el trabajo de PROCTOR; COLEMAN (1988), la presencia de estos elementos en los pavimentos constituye un factor determinante en el acontecimiento del resbalamiento en el 56% de los casos investigados. Por lo tanto, la presencia de agua en los pavimentos interiores fue señalada en el 33% de los casos como un factor de peligro, y se clasificó en primer lugar, mientras que la presencia de hielo, nieve y agua en las zonas exteriores del edificio se clasificó en segundo lugar con un 15% de los casos de resbalamiento, justo por delante de la presencia de aceite en el pavimento con un 8% de los casos ocurridos con los factores de riesgo de resbalamiento. Estas cifras indican que el mantenimiento de las instalaciones del edificio constituye un factor de enorme importancia para la prevención de accidentes y por tanto resulta ser un factor de seguridad muy importante.

Esta opinión es también compartida por PROCTOR (1993), quien, en su trabajo, subraya la importancia de un mantenimiento adecuado del ambiente construido, para que se pueda preservar la seguridad de los usuarios, ya que según este investigador, aproximadamente el 40% de las caídas que se producen en un mismo nivel se deben al resbalamiento, lo que significa que este tipo de accidentes es perfectamente prevenible en la mayoría de los casos. Como ejemplo, está el caso de las zonas exteriores o cerca de entradas donde resulta importante la proyección de un sistema de drenaje efectivo para evitar el fenómeno del acuaplaning.

5. CONCLUSIONES

El llamado método estático se ha demostrado más riguroso en los resultados obtenidos que el método dinámico, ya que algunos pavimentos aprobados por el método "A" no lo fueron por el método "B", como se puede observar en los resultados presentados. Sin embargo, el intervalo de pavimentos ensayados no permite afirmar que esto sería un método de ensayo más exacto. De hecho harían falta un mayor número de determinaciones con muchas más muestras para poder llegar a una conclusión en ese sentido.
Con relación al cambio en la clasificación de los pavimentos descrita en la norma ISO (1995) 151, una de las razones podría tener que ver con el factor de las "ventajas de limpieza". Según los análisis de BOHNER et al (1991), cuanto mayor la rugosidad o incluso cuanto mayor la dureza del perfil superficial, tanto más difícil resulta la eliminación del material contaminante que se encuentra en el suelo.

En este caso, la determinación del grado de rugosidad de una superficie constituye un buen complemento a la investigación de las propiedades antideslizantes de un pavimento, como se ha podido observar a través de los análisis del trabajo de HARRIS; SHAW (1988), donde se considera que en situaciones húmedas, la condición de rugosidad es igualmente importante, ya que será el responsable del drenaje de los líquidos o de mantener un contacto efectivo entre la suela del zapato y la superficie de tránsito, además de servir como un buen indicador de su limpiabilidad.
Teniendo en cuenta el trabajo de CARANI et al (1992), se puede observar que los valores obtenidos en los ensayos realizados permiten pensar que la producción nacional no se encuentra muy lejos de la europea. Sin embargo, merece la pena recordar que los pavimentos nacionales que no presentan un comportamiento antideslizante, se han mostrado extremadamente peligrosos en ciertas circunstancias, además de presentar valores mínimos del coeficiente de fricción por debajo del 0,3. En algunos casos se encontró una reducción entre el coeficiente de fricción dinámica en húmedo y en seco, con diferencias superiores al 50% entre los valores.

6. ANEXOS

Figura 1. Coeficientes de fricción dinámica bajo condiciones secas

Pavimentos ensayados

Figura 3. Coeficientes de fricción estática bajo condiciones secas.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL DE REJUNTADO EN LA PISCINA

Mike Wheat

Director Técnico
Norcros Adhesives, Reino Unido

INTRODUCCIÓN

En cualquier comunidad, la piscina pública es un activo importante como complejo social de ocio y fuente de ingresos. Cuando la piscina municipal sufre un cierre forzoso por motivos inesperados, no tardan en aparecer las protestas de los vecinos en los periódicos locales, emisoras de radio locales y juntas del ayuntamiento. El tema se calienta y puede dar lugar a todo tipo de rumores, incluso que el cierre se debe a motivos de salud pública.
En muchos casos, el cierre de la piscina tiene que ver con una pobre ejecución, especificación incorrecta de los materiales, o incluso, más a menudo, con una gestión de piscina ineficaz, especialmente con relación a la química del agua de la piscina. En los últimos años se han dado varios casos de grandes piscinas municipales en el Reino Unido que han tenido que cerrar por serios problemas de erosión o ataque del material de rejuntado.
El trabajo presenta un estudio de algunos de los factores claves del diseño y funcionamiento que pueden afectar el comportamiento del material de rejuntado en la piscina, con una comparación de las experiencias recogidas al respecto en muchos países de Europa.

TIPOS DE PISCINA

El complejo típico de la piscina comprende un número de zonas diferentes de superficies revestidas de cerámica, que se dividen en las siguientes grandes categorías:

(a)	Estructuras para la retención de agua/superficies sumergidas.
(b)	Zonas húmedas de tránsito
(c)	Zonas secas de tránsito.

Las piscinas pueden variar de un simple vaso hasta complejas combinaciones de tipos de zonas de agua y experiencias.
Existen básicamente cuatro grandes categorías de piscinas cuando consideramos los criterios de diseño. Estos son:
• Las piscinas de competición - un vaso rectangular tradicional para la natación, normalmente con una longitud de 25 o 50 metros.
•	Piscinas de ocio - existe una variedad de formas de piscinas con estilos de forma libres.
•	Piscinas de hidroterapia - utilizadas para proporcionar ejercicios ortopédicos y fisioterapia en los hospitales y clínicas deportivas.
•	Instalaciones en clubes de salud, hoteles e instalaciones privadas - instalaciones con tipos de usuarios específicos.

La química del agua de las piscinas y las temperaturas de funcionamiento de los diferentes tipos de piscinas varían, y como consecuencia, la especificación y el comportamiento del material de rejuntado pueden verse afectado. De la misma manera, cualquier instalación o elemento incorporado en la piscina debe contemplarse en la fase de diseño cuando se elige el material de rejuntado. Se trata de elementos como:
•	Suelos móviles
•	Brazos de extensión
•	Bloques de salida
•	Instalaciones acuáticas (máquinas de oleaje, cascadas)
•	Bancos con calefacción
•	Asientos con burbujas
•	Deportes acuáticos (piragüismo, actividades subacuáticas)

REQUISITOS PARA EL FUNCIONAMIENTO SATISFACTORIO DE LA PISCINA

La selección de los métodos de construcción y la especificación de los materiales asociados a la estructura del acabado cerámico de la piscina y las zonas auxiliares es amplia y variada, sin embargo los objetivos a alcanzar para una instalación satisfactoria son:

1.	Seguridad en el uso.
2.	Durabilidad en el comportamiento de los acabados.
3.	Comportamiento técnico de una instalación especializada.
4.	Comportamiento estético.

Se puede decir con razón, que el material de rejuntado puede jugar un papel o influir en todos estos cuatro factores. Para alcanzar el nivel de aspecto exigido, es esencial asegurar que la calidad de la ejecución y los materiales asociados cumplen con los niveles exigidos.

Existen cuatro factores principales que contribuyen a la calidad del acabado cerámico. Estos son:

•	La calidad de la colocación de las baldosas
•	La calidad de la realización del rejuntado
•	La calidad del material de rejuntado
•	La superficie de la baldosa

En el revestimiento cerámico, el replanteo inadecuado, la mala alineación y piezas fuera de nivel inciden de forma negativa en su aspecto estético. Una colocación de calidad empieza con el aseguramiento de la adecuada preparación de la superficie y condición de la base de colocación, de acuerdo con las recomendaciones. La utilización de las herramientas correctas, especialmente las llanas dentadas en la aplicación del material de agarre influye en la nivelación de la superficie del revestimiento. También es importante la selección del material de agarre más apropiado, en función del substrato, la pieza cerámica y las condiciones de uso. De la misma manera, la selección del método de colocación adecuado, especialmente para el pavimento, juega a menudo un papel importante en el aspecto final de las juntas de colocación. Los huecos en la capa de agarre debajo de las piezas cerámicas tendrán como consecuencia el hundimiento del material de rejuntado en las juntas, que, a su vez, genera una fuente de acumulación de suciedad, una situación que se empeora con una superficie de rejuntado irregular y mal acabada. Otros aspectos para alcanzar un buen nivel de ejecución incluyen el replanteo, corte, alineación de juntas y nivelación del plano del acabado cerámico.

Hemos visto todos como un mal rejuntado y una mala calidad de los acabados de las juntas puede estropear el aspecto incluso de las piezas más atractivas. Cabe recordar que hace muchos años, Derek Johnson, entonces Presidente de la empresa H&R Johnson Tiles, se quejaba siempre que los pobres materiales de rejuntado y la mala ejecución del rejuntado estropeaban sus preciosas baldosas - y normalmente tenía razón.

El efecto visual final es la clave para la evaluación de la calidad del rejuntado, y en este sentido, la uniformidad de las juntas de colocación y las propiedades y composición del material rejuntado son factores esenciales del éxito. Las ventajas que proporcionan los sistemas de un solo componente pueden ayudar a asegurar una calidad constante, y la aplicación, limpieza y alisado son aspectos críticos.

COMPORTAMIENTO Y CALIDAD DEL MATERIAL DE REJUNTADO

Naturalmente, la calidad y el aspecto global del material de rejuntado por sí mismo, así como su capacidad de mantener el aspecto original "recién terminado" a lo largo de las sucesivas operaciones de limpieza y mantenimiento, son factores críticos.

La presencia de sales que generan eflorescencias, el efecto de la calidad del agua (dura/blanda), la construcción rápida, etc., son todos factores que influyen en el aspecto y la durabilidad. El comportamiento inherente del material de rejuntado es lo que estamos tratando realmente en este trabajo. Por primera vez en la historia de Europa, tendremos pronto las Normas Europeas (EN) para los materiales de rejuntado de baldosas cerámicas.

La Norma describirá los requisitos mínimos de comportamiento para la resistencia a la flexión, resistencia a la compresión, contracción, resistencia a la abrasión y absorción de agua superficial.
El ensayo de deformación transversal, que se muestra aquí y que mide la deformabilidad de una película colada de un producto, es aplicable a los materiales de rejuntado cementosos al igual que a los materiales de agarre, y existe una gran probabilidad de que se introduzca un sistema de clasificación para la deformabilidad del material de rejuntado.
Evidentemente, son importantes también, especialmente en las duchas y piscinas, otras propiedades como la resistencia al agua y la absorción de agua. La resistencia a los hongos y a las bacterias también es una cuestión clave, y la capacidad del material de rejuntado de funcionar adecuadamente en un amplio intervalo de anchuras de juntas es otro factor. Otros parámetros de comportamiento incluyen el color, el acabado superficial y la capacidad de resistir a las manchas.

En las siguientes tablas podemos observar los requisitos de comportamiento que se van a establecer en la Norma Europea para el material de rejuntado.

Especificación para los materiales de rejuntado cementosos
la Características fundamentales

Característica
Requisito
•	Resistencia a la abrasión
2000 mm3
•	Resistencia a la flexión bajo condiciones normalizadas
? 3.5 N/mm2
•	Resistencia a la flexión después de ciclos de hielo-deshielo
3.5 N/mm2
•	Resistencia a la compresión bajo condiciones normalizadas
? 15 N/mm2
•	Resistencia a la compresión después de ciclos de hielo-deshielo
15 N/mm2
•	Contracción
2 mm/m
•	Absorción de agua después de 30 minutos
<_ 5g
•	Absorción de agua después de 240 minutos
10g
Tabla 1.
Especificación para los materiales de rejuntado cementosos
1 b Características adicionales

Característica
Requisito
•	Alta resistencia a la abrasión
1000 mm3
•	Reducida absorción de agua después de 30 minutos
<– 2g
•	Reducida absorción de agua después de 240 minutos
< 5g
Tabla 2.
Especificación para los materiales de rejuntado de resinas de reacción

Características fundamentales



Característica
Requisito
Método ensayo
de
•	Resistencia a la abrasión

250 mm3
EN 12808-2

•	Resistencia a la flexión bajo condiciones normalizadas

30 N/mm¿
EN 12808-3

•	Resistencia	a	la	compresión	bajo	condiciones
normalizadas
?
45 N/mm2
EN 12808-3

•	Contracción

1.5 mm/m
EN 12808-4

•	Absorción de agua después de 240 minutos

0.1g
EN 12808-5

Tabla 3.
Clasificación y denominación
Símbolo
Descripción
Tipo
Clase

CG
1
Material de rejuntado cementoso normal
CG
2
Material de rejuntado cementoso mejorado con características adicionales (alta resistencia a la abrasión y reducida absorción de agua)
RG
1
Material de rejuntado de resinas de reacción
Tabla 4.
Existen requisitos fundamentales u obligatorios para la resistencia a la abrasión, resistencia a la flexión y la compresión, contracción y absorción de agua, pero al igual que con los materiales de agarre, existe también una categoría de prestaciones superiores para la resistencia a la abrasión y absorción de agua que refleja las propiedades mejoradas obtenidas mediante la modificación polimérica. Existe únicamente un solo conjunto de requisitos de comportamiento fundamentales para los materiales de rejuntado de resinas de reacción, reconociendo que estos materiales son esencialmente productos de altas prestaciones.
Estos grupos de requisitos proporcionan un sistema de clasificación mucho más sencillo que el sistema para los materiales de agarre, con dos clases de materiales de rejuntado cementosos y una para los materiales de rejuntado de resinas de reacción.
Evidentemente, la capacidad de la superficie de la baldosa de mantener su aspecto con el tiempo, a lo largo de las operaciones de limpieza y mantenimiento, también constituye un factor importante. Cuando se trata de la especificación del material de rejuntado en la piscina, se suele prestar menos atención al tipo de material de rejuntado más adecuado para el tipo de agua y las condiciones de uso previsibles de la piscina. En muchos casos, la decisión recae en un material de rejuntado cementoso básico de la clasificación CG1 de la Norma Europea.
Tradicionalmente, la mayoría de la gente ha utilizado un cemento blanco y aseado como composición de rejuntado, pero su contracción y rigidez lo hacen inviable para el ambiente de hoy. En los últimos años hemos visto el desarrollo de una gama de materiales de rejuntado de las diferentes casas productoras, con cementos especiales y una tecnología de polvos poliméricos con capacidad de redispersión, además de una amplia gama de sistemas a base de resinas epoxi, especialmente los limpiables con agua (que presentan, facilidad de limpieza durante la aplicación).

FACTORES QUE INCIDEN EN LA SELECCIÓN DEL MATERIAL DE REJUNTADO EN LA PISCINA

Cuando hay que instalar baldosas en la piscina, es importante que el material de rejuntado resista los efectos del agua de la piscina y los otros productos químicos que entran en contacto con el revestimiento cerámico. Si no se presta una consideración adecuada a este requisito, se arriesga la durabilidad de la instalación a largo plazo. Incluso cuando el material de rejuntado cumple estos requisitos sigue siendo necesario que el agua de la piscina se mantenga en una condición no agresiva. La selección del material de rejuntado utilizado en la piscina está determinada por los siguientes factores:

•	Tipo de baldosa a utilizar
•	Calidad del suministro de agua de la red
•	Tratamiento del agua de la piscina
•	Índice del balance del agua de la piscina
•	Productos químicos empleados para la limpieza y mantenimiento
• 	Diseño de la piscina, equipos incorporados y ubicación del revestimiento cerámico TIPO DE BALDOSA

Las baldosas utilizadas en las piscinas deben tener una baja absorción de 3% o menos, clasificadas como tipo Al (EN121- obtenidas por extrusión) o B1 (EN176 - prensadas en seco). Las baldosas para zonas de playa poco profundas, escaleras y rampas, deben cumplir una clasificación adecuada para el coeficiente de fricción, por ejemplo la clasificación C, cuando se ensayan de acuerdo con el ensayo de la rampa de la norma alemana DIN 51 097-1992. Esta clasificación se mantendrá únicamente con el uso de un régimen de limpieza adecuado.

Los mosaicos utilizados en las piscinas suelen ser piezas de cerámica completamente vitrificadas o piezas de vidrio.
Cuando se selecciona un material de rejuntado para su uso con estas piezas, cuanto más baja sea la absorción de agua tanto más urge la utilización de un producto modificado con polímeros, ya que tendrá una adherencia mejorada a los bordes de la baldosa.

QUÍMICA DEL AGUA DE LA PISCINA

Es evidente que cada vez más países se han dado cuenta del ataque potencial de los materiales de rejuntado cementosos por el agua de la piscina y los productos químicos utilizados para el agua de piscina. La gestión del agua de piscina es una parte tan compleja y vital para la seguridad y durabilidad de la piscina, que en el Reino Unido, un grupo conocido como el Grupo Asesor del Tratamiento del Agua de Piscina (PWTAG) ha publicado un libro exhaustivo de unos 23 capítulos y más de 140 páginas, que trata únicamente del tema del control y gestión de la química del agua de piscina. Los temas tratados incluyen:

•	Normas de agua
•	Contaminación e higiene
•	Desinfección
•	Circulación del agua
•	Filtración
•	Valor del pH
•	Balance del agua
•	Infecciones - natación saludable
•	Seguimiento microbiológico
•	Productos químicos del agua de piscina
•	Mantenimiento de la instalación
•	Limpieza

La mayoría de los factores anteriores pueden tener una influencia, directa o indirecta, sobre el comportamiento del material de rejuntado en la piscina. Dos de los elementos más importantes son la naturaleza y la calidad del agua de la red de suministro y la utilización de los productos químicos en el agua de la piscina.
En particular se trata del nivel de calcio / dureza del agua entrante y del control y proporción de los productos químicos con contenidos de sulfatos adicionados al agua de la piscina.

SUMINISTRO DE AGUA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN

La composición y las propiedades del agua de la red de suministro dependen generalmente de la naturaleza geológica de la fuente de agua. El agua se obtiene de perforaciones profundas, pozos poco profundos, manantiales, lagos de tierras bajas, presas, ríos y corrientes de tierras altas. La naturaleza de la roca o del suelo en contacto con el agua determina su contenido mineral. Con el granito, el agua disuelve muy poco en términos de dureza, alcalinidad o sales minerales con lo que se produce el agua blanda. En muchas partes del Reino Unido y Escandinavia se encuentra este tipo de agua. La cal o formaciones calizas, y los ríos de tierras bajas tienden a proporcionar las sales cálcicas que se encuentran en el agua dura.

En algunos países, y ciertamente en Inglaterra, el suministro del agua de la red de distribución puede variar de un día a otro en función de la organización de la distribución. En algunas zonas es muy normal tener un suministro de agua dura durante unos períodos de tiempo y de agua blanda en otros momentos, e incluso a veces una mezcla de las dos.

Para el tratamiento del agua de la piscina, la dureza normalmente se conoce como dureza total (la suma de los contenidos de calcio y magnesio), expresada como el carbonato cálcico. Diferentes países tienen límites diferentes para clasificar el intervalo de agua desde muy dura a muy blanda. Se presentan dos ejemplos que muestran las diferencias entre el Reino Unido y Alemania.

Característica
Dureza (mg/I CaCo3)
Muy blanda
UK
Alemania
<70
<72
Blanda
UK
Alemania
-
>72, <144
Ligeramente dura
UK
Alemania
>70<140
>144 <216
Moderadamente dura
UK
Alemania
>210 <280
>216 <343
Dura
UK
Alemania
>280 <420
>343 <540
Muy dura
UK
Alemania
>420
>540
Tabla 5.

Los principios básicos son los siguientes:
1.	Cuanto más alto el contenido de calcio, tanto mayor es el potencial de deposición de cal.
2.	Cuanto más bajo el contenido de calcio, tanto mayor es el potencial de corrosión y erosión del material de rejuntado.

Se puede observar que el Reino Unido y Alemania coinciden que debajo de 70mg/l de CaCo, (28mg/l de Ca2), el agua se clasifica como muy blanda y por consiguiente agresiva. Por lo tanto, en zonas de agua blanda, es aconsejable aumentar la dureza con el contenido de calcio, mediante la incorporación de compuestos de calcio como el hipoclorito cálcico, como agente desinfectante. Sin embargo, sería prudente utilizar un material de rejuntado de resina epoxi en estas circunstancias.

BALANCE DEL AGUA

Mientras que la pérdida del material de rejuntado en la piscina y en la playa de la piscina es un fenómeno conocido en presencia de agua agresiva (muy blanda), está claro que se producen más problemas con el material de rejuntado a raíz del uso excesivo de aditivos químicos y productos químicos de limpieza.

Cuando se utilizan desinfectantes alcalinos, se suele corregir el valor del pH mediante la adición de una material acídico, por ejemplo una solución de bisulfato sódico (ácido seco). Un exceso de sulfato o la utilización de un procedimiento de dosificación equivocado (bajar un cubo de bisulfato sódico directamente en el agua de piscina) puede provocar serios problemas de corrosión. Inicialmente, esto afectará al material de rejuntado, pero al final el material de agarre, la capa de regularización, el hormigón e incluso el esmalte de la baldosa misma pueden verse afectados. Se suele aceptar un valor de 300mg /1 (expresados como SO3, equivalente a 360mg /1 de SO4) como la concentración máxima permitida de sulfato soluble en el agua de piscina. Esto es un nivel máximo, y el nivel en el agua de piscina debería de mantenerse lo más bajo posible, ya que la velocidad y los efectos del ataque de sulfatos dependerán de la concentración.

Es interesante comparar las experiencias de países de toda Europa con respecto al efecto de los niveles de dureza y uso de los productos químicos sobre el comportamiento de los materiales de rejuntado de baldosa cerámicas.

Las experiencias en Europa muestran una buena correlación entre las zonas geológicas desde el norte hasta el sur. Observamos que existe una clara tendencia hacia un mayor aumento de los materiales de rejuntado a base de resina epoxi, especialmente en las piscinas públicas. Se calcula que la utilización de un material de rejuntado epoxi en vez de un material cementoso aumentará los costes globales del revestimiento y del rejuntado en un 10-15% para una piscina de 25 metros. Este coste adicional podría ser menor que el coste químico del aumento artificial de la dureza. Además, si se añade una durabilidad a largo plazo y se reducen los costes de reparación y mantenimiento, podría resultar una medida muy rentable.
Otros productos químicos que pueden incidir negativamente en el comportamiento del material rejuntado son los productos químicos fuertemente acídicos de limpieza, que se emplean a menudo en las playas de la piscina. Estos materiales deberían utilizarse de una forma diluida, pero a veces, especialmente con el fin de eliminar manchas persistentes, se aplican de una forma concentrada; esto da lugar al ataque de los materiales de rejuntado cementosos.

Otros factores que pueden contribuir a la erosión del rejuntado son los asociados a las fuerzas mecánicas como los efectos de las máquinas de oleaje, bajadas por las cataratas y las zonas de salida de bajo de os tubos. En estas zonas se suelen recomendar los materiales de rejuntado de resinas epoxi.

Los materiales de rejuntado pueden ser sujetos al crecimiento de algas en la superficie, especialmente en las piscinas exteriores o en las piscinas interiores expuestas a la luz del sol, en particular cuando la hidráulica de la piscina es reducida. La introducción de piraguas por ejemplo, puede dar lugar a algas e incluso los fosfatos utilizados en el tratamiento de las aguas de la red de suministro pueden provocar el crecimiento de algas. Es importante actuar enseguida cuando se producen indicios de crecimiento de algas. Sin nadie en la piscina, se debe proceder a cepillar y aspirar las algas, incrementar los niveles de desinfectante y filtrar las algas desprendidas. Si este tratamiento resulta insatisfactorio, hará falta utilizar un agente alguicida. El crecimiento de algas no debería ocurrir si la piscina está diseñada y funciona correctamente

PÉRDIDA DEL MATERIAL DE REJUNTADO EN PISCINA
PAÍS
FABRICANTE/ ORGANIZACIÓN DE
ENSAYO
EXPERIENCIA
RECOMENDACIONES ACTUALES
OTROS COMENTARIOS
Austria
A
(Organización de ensayo)
El ataque de materiales de rejuntado cementosos es muy conocido pero suele ser debido a un tratamiento de agua "equivocado" y al uso excesivo de productos químicos para el agua. Alguna lixiviación a causa del agua blanda.
En la mayoría de las piscinas públicas, se utilizan materiales de rejuntado de resinas de reacción. Algunas piscinas públicas utilizan epoxis alrededor de la línea del agua y materiales cementosos debajo de esta línea. Se emplean materiales cementosos en piscinas privadas.
No respaldan el endurecimiento artificial del agua, ya que se pueden producir manchas, calcificaciones, costras, etc. La solución más segura es la utilización de resinas de reacción.
Finlandia
B
Numerosos ejemplos de erosión de los materiales de rejuntado cementosos por el agua blanda. Experiencias similares con el agua blanda a los "fiordos" de Noruega.
Optiroc (antiguamente Partek) prohíben la utilización de materiales de rejuntado cementosos en piscinas.
Las zonas de agua dura en Finlandia no tuvieron problemas de erosión en el material de rejuntado con los materiales cementosos.
Francia
C
Un problema muy conocido en Europa pero debido solo en parte a la baja dureza. La mayoría de los problemas se produce por otros productos químicos. Se ha experimentado también la formación de bacterias y hongos a causa de la porosidad y el pH.
Se especifican materiales de rejuntado cementosos modificados con polímeros, cemento epoxi o epoxi para las piscinas públicas.
El agua pura resulta corrosiva para el cemento.
Alemania
D
El ataque del material de rejuntado principalmente de los productos químicos agresivos y movimiento de las olas pero no por el agua blanda.
Se recomiendan generalmente materiales de rejuntado epoxi para una resistencia al agua y al desgaste mejorada.
Muchos problemas ± 20cm de la línea del agua.




Los niveles de 50mg/lit son demasiado altos. El coste de mantener este nivel sería superior al uso del material epoxi ya desde un principio.

E
El agua con un 20-40 mg/lit de calcio se clasifica como agresivo para el hormigón y materiales cementosos. Con el Ca++ por encima de 70, el riesgo es pequeño, pero puede haber problemas en la cabeza de la piscina yen los canales.
Se recomienda generalmente el material de rejuntado epoxi pero si el Ca++ está por encima de 70, se emplea el cementoso con excepción de la cabeza de la piscina y en los canales.


F
Por debajo de 50-60mg/lit problemas de Ca++ pueden surgir con los materiales de rejuntado cementosos.
Se requiere dureza >60mg/lit de Ca++, el agua debe tener un equilibrio de cal – CO,, pH 7.2-7.6
Los productos cementosos blancos y grises son adecuados en condiciones de terminadas.

G
iii Problemas de pérdida de material de rejuntado son infrecuentes. Cuando surgen, los productos químicos acídicos suelen ser la causa. Baja Ca++ sale del material de rejuntado al cabo de un determinado período de tiempo:
Los materiales de rejuntado cementosos son adecuados a no ser que el agua sea muy agresiva.
En contra de altos niveles de Ca++, darán lugar a deposición (calcificación) sobre las baldosas, juntas, equipamiento, etc.
Holanda
H
No es un problema muy común en Holanda. No hay requisitos especiales para el agua de piscina.
. Se recomienda el epoxi como primer opción pero si es demasiado caro, un material cementoso modificado con polímeros.
Agua con 350mg/lit de Ca++ es demasiado dura. 72mg/lit se considera bastante dura
Italia
1
No se ha experimentado problemas con materiales de rejuntado cementosos en centenares de piscinas.
Materiales de rejuntado cementosos estándar.
Los problemas suelen estar asociados más probablemente a una limpieza agresiva/o productos químicos desinfectantes.
Suecia
J
Muy pocos problemas al cabo de 30 años con materiales de rejuntado cementosos. En una piscina, Cap' de 10mq/I sufrió erosión del rejuntado.
A veces se recomienda epoxi en la línea del agua; yen los demás lugares material cementoso.
El tema de las concentraciones de calcio apenas se ha considerado.
Suiza
K
Problemas ocasionales en zonas de agua blanda de Suiza.
Se emplean materiales de rejuntado cementosos pero se recomiendan generalmente los materiales epoxi.
Las normas alemanas DIN son utilizadas como referencia para los niveles de Ca".
Reino Unido
L
Pocos problemas relacionados directamente con el agua blanda. Muchos más problemas cuando el bisulfato sódico se adicionó directamente a la piscina.
Material de rejuntado cementoso o cementoso modificado con polímeros. Se emplean cada vez más los epoxi.
El valor de 350mg/lit Ca se considera demasiado alto. 200 mg/1 CaCo, (80 mg/1 Cap{) es aceptable.

M
Ejemplos de erosión de agua blanda en el Reino Unido
Aumentarla dureza Ca' del agua. A veces se recomienda epoxi.
Se propone la cifra de 200mg/litro de Ca".
Tabla 6.

CONCLUSIONES

Es evidente que con una gestión del agua de la piscina adecuada, realizada de forma eficaz, los materiales de rejuntado cementosos modificados con polímeros deberían funcionar a completa satisfacción en las piscinas convencionales. Sin embargo, en muchos países se ha reconocido, también por sus asociaciones profesionales correspondientes, que los responsables de la operación de estas instalaciones todavía tienen mucho que aprender acerca de la química del agua de la piscina, especialmente con respecto al control de la concentración de iones de sulfato. Mientras tanto, cada vez más personas prescriben y utilizan materiales de rejuntado de resinas epoxi como protección contra la gestión inadecuada del agua.

COLOCACIÓN DE GRES PORCELÁNICO CON ADHESIVOS PARA BALDOSAS CERÁMICAS MODIFICADOS CON POLVOS POLIMÉRICOS CON CAPACIDAD DE REDISPERSIÓN

Dr Hardy Herold
Technical Service Construction
Polymer Division
L-B-E-T5 / WB
Wacker Polymer Systems GmbH & Co. KG
Burghausen plant
D-84489 Burghausen, Alemania
Phone + 49-8677- 83 53 98 Fax + 49-8677- 83 50 90

RESUMEN

Tradicionalmente, los adhesivos para baldosas cerámicas eran sencillos morteros de cemento pórtland que se aplicaban con el llamado método de capa gruesa, es decir, el mortero se extendía primero en una capa de 10 a 25 mm en el reverso de las baldosas previamente humedecidas, y las baldosa se situaban a continuación a presión en la pared o el substrato.
Este método resultó bastante satisfactorio para las piezas de loza fina, que tienen una alta capacidad de absorción de agua. La cal pura de cemento podía penetrar una cierta distancia dentro de la superficie de la baldosa, formando de esta manera un anclaje entre la baldosa y el adhesivo.
Sin embargo este mecanismo no funciona con las baldosas cerámicas modernas (gres porcelánico), que absorben muy poca agua. Debido a su baja absorción de agua, estos materiales presentan una mayor resistencia a la abrasión y una mayor durabilidad, por lo que se emplean cada vez más en vez de las piezas de loza fina.
Para las baldosas vitrificadas, únicamente los adhesivos modernos para baldosas cerámicas (los llamados morteros de capa delgada) modificados con polvos poliméricos con capacidad de redispersión son capaces de asegurar una adherencia duradera sobre los substratos.
Los polvos poliméricos con capacidad de redispersión mejoran las propiedades de adherencia, así como la flexibilidad y la docilidad. Estos polvos desarrollan "zonas de resina" dentro del mortero y entre el mortero y las superficies del substrato y de la baldosa. El mecanismo de adherencia es por lo tanto diferente del mecanismo en los morteros no modificados.

Figura 1. Piezas de gres porcelánico espada

INTRODUCCIÓN

Los problemas relacionados con la colocación de piezas vitrificadas con valores de absorción de agua inferiores al 0.5% en peso han sido señalados repetidamente en diferentes estudios científicos, y por parte de conocidos fabricantes de adhesivos para baldosas. Por consiguiente, los fabricantes comercializan adhesivos "flexibles" especiales (adhesivos deformables modificados con polímeros) para estas baldosas.

España tiene una reputación mundial de excelencia por sus baldosas de alta calidad, lo cual explica la razón por el éxito de los fabricantes de baldosas españoles en la exportación de una proporción substancial de sus productos. El presente estudio trata de la colocación de piezas de gres porcelánico procedentes de tres conocidos fabricantes españoles (figura 1) con adhesivos para baldosas modificados con polímeros.

Rápidamente resultó evidente que estos tipos de baldosas, que absorben aún menos agua (prácticamente nada) que las baldosas de gres "normales", entrañan unas exigencias extremadamente altas para los materiales de colocación de las baldosas.

NORMALIZACIÓN DE LOS ADHESIVOS PARA BALDOSAS EN EUROPA
El Comité Europeo de Normalización ha acordado la utilización de la Norma Alemana DIN EN 12004 Hl para la normalización en Europa de los materiales utilizados para la colocación de los pavimentos cerámicos. Esta norma, que actualmente se encuentra todavía en forma de borrador, regula los requisitos y la clasificación de los adhesivos para baldosas. Se hace referencia a otras normas para los métodos de ensayo correspondientes. La nueva norma difiere de las normas anteriores para adhesivos de baldosas en el hecho que los adhesivos cementosos para baldosas se dividen ahora en dos grupos: los adhesivos estándar (C1) y lo adhesivos para requisitos especiales (C2). Además, el término "tiempo abierto" ha sido redefinido como la resistencia adhesiva a la tracción después del acondicionamiento durante 28 días bajo condiciones climáticas normalizadas, asentando las baldosas sobre una base de hormigón a intervalos diferentes a partir del tiempo de aplicación del adhesivo.

La siguiente tabla presenta un resumen de algunos de los requisitos exigidos por la norma.


EN 12004: Adhesivos para Baldosas Cerámicas, Definiciones y Especificaciones
Requisitos para la clase C1: 
Resistencia adhesiva a la tracción
- 28 días (di condiciones normalizadas (se)	> 0,5 N/mm resistencia inicial
7 d se + 21 d bajo agua > 0,5 N/mm2 inmersión en agua - 14 d sc 14 d a 70C + 1 d se	> 0.5 Nhntn' envejecimiento térmico
7 d se + 21 d bajo agua + 25 ciclos de hielo/deshielo 2, 0,5 N/mm= ciclos de hielo/deshielo
Tiempo abierto (resistencia adhesiva a la tracción)	> 0,5 N/mm'
> 20 min.tiempo de espera)

Requisitos para la clase C2: 
Resistencia adhesiva a la tracción
28 días (II) condiciones normalizadas (se) 5 1 N/mm resistencia inicial
7 d se + 21 d bajo agua 5 1 N/mm' inmersión en agua - 14 d se 14 d a 70C + 1 d .se	> 1 N mm'	envejecimiento térmico
7 d se + 21 d bajo agua + 25 ciclos de hielo/deshielo > 1 N'mm ciclos de hielo/deshielo
Tiempo abierto (resistencia adhesiva a la tracción)	> 0,5 Mmm
> 20... de espera)

ADHERENCIA DE BALDOSAS CON UNA ABSORCIÓN DE AGUA EXTREMADAMENTE BAJA (GRES PORCELÁNICO)

A continuación se presentan los resultados obtenidos de los ensayos de colocación con el gres porcelánico español.
Para investigar la influencia de los éteres celulósicos y polvos con capacidad de redispersión en las importantes propiedades de los adhesivos para baldosas modificados de esta forma, se ha utilizado una formulación que contiene un 35% de cemento pórtland (tabla 2).

Formulación del adhesivo de ensayo para baldosas
35
w t %
Cemento pórtland CEM I 32.5 R
64.6
w t %
Arena cuarzosa (< 0.5 m m)
0.4
w t %
Éter celulósico

INFLUENCIA DE LOS ÉTERES CELULÓSICOS

Los éteres celulósicos se utilizan en los adhesivos para baldosas para proporcionar la capacidad de retención de agua. Esto es necesario para asegurar que el agua de amasado se mantiene disponible para el adhesivo durante el tiempo suficiente, para que la mayor parte del adhesivo se hidrate. La hidratación del adhesivo es un requisito esencial para una fuerte adherencia. La alta capacidad de retención de agua también asegura una capacidad de humectación prolongada del adhesivo después de su peinado sobre el substrato (los colocadores siguen llamando este periodo de tiempo el "tiempo abierto"). Especialmente a altas temperaturas, o en condiciones de mucho aire, la fiabilidad de la unión aumenta si el adhesivo tiene una capacidad de humectación prolongada, ya que una vez que el adhesivo empieza a formar una película, la extensión superficial que realmente está adherida disminuye. Una función adicional de los éteres celulósicos es potenciar la resistencia al hundimiento del adhesivo para baldosas.

Hoy en día, los fabricantes de adhesivos para baldosas tienen una amplía gama de clases muy diversas de éteres celulósicos muy diferentes entre los cuales elegir. Estos difieren en sus pesos moleculares (viscosidades) y un gran número de sustituciones químicas (tipos y grados de eterificación). Los éteres celulósicos modernos pertenecen generalmente al grupo de los éteres de metilhidroxietilcelulosa (MHEC) o los éteres de metilhidroxipropilcelulosa (MHPC).

En el presente trabajo se ha estudiado la influencia de los éteres celulósicos modificados en diferente medida (tabla 3).

Para ensayar la resistencia al deslizamiento (la propiedad de resistir al hundimiento) de los adhesivos para baldosas, se utilizó el dispositivo de ensayo presentado en la figura 2, en lugar del dispositivo descrito en la norma correspondiente Hl. El dispositivo utilizado hizo posible cuantificar la resistencia al deslizamiento al aplicar una carga sobre la baldosa. La resistencia al deslizamiento se define como el peso al cual la baldosa de ensayo todavía consigue resistir al deslizamiento (sobre un substrato de gres porcelánico). El ensayo mismo se ha realizado de acuerdo con la norma 131.

Las propiedades de humectación se determinaron en base a la norma DIN EN 1347 1'], con la excepción que se utilizaron piezas de gres porcelánico de 5 x 5 cm2, a las cuales se aplicó en cada caso un peso de 2 kg durante 30 seg.

Figura 2. Determinación de la resistencia al hundimiento de los adhesivos para baldosas cerámicas.

Figura 3. Determinación de las propiedades humectantes de los adhesivos para baldosas cerámicas

Figura 4. Determinación de las propiedades humectantes de los adhesivos para baldosas cerámicas.

En la figura 4 y la tabla 4 se presentan los resultados obtenidos en estos ensayos. Como se puede observar, a menudo se obtiene una buena resistencia al deslizamiento a expensas de la formación relativamente rápida de una película (los ensayos se realizaron sin la adición de polvo con capacidad de redispersión - utilizando la misma cantidad de agua).

Los resultados también indican la importancia de la selección del éter celulósico que garantice la calidad requerida del producto.

Resistencia al hundimiento de acuerdo con la figura 2

Éter celulósico
Resistente al deslizamiento hasta 
A -1800 g 
B -1000 g 
C - 800 g

Tabla 4.

ADICIÓN DE POLVOS CON CAPACIDAD DE REDISPERSIÓN

Los polvos con capacidad de redispersión son dispersiones atomizadas que pueden ser añadidos fácilmente a los morteros ya mezclados para mejorar sus propiedades. Cuando el mortero se mezcla con agua, se reconstituye la dispersión que actúa de la misma forma que las dispersiones acuosas que se solían añadir a los morteros. Comparados con estas dispersiones anteriores sin embargo, los polvos con capacidad de redispersión no tienen las desventajas de la sensibilidad a la helada, difícil almacenaje, altos gastos de transporte, etc. Los ligantes en polvo existen ya en el mercado desde hace más de 40 años y por lo tanto constituyen un procedimiento habitual para la modificación de los morteros secos en la industria de la construcción. Para los ensayos descritos aquí, se han utilizado tres clases de polvos con capacidad de redispersión, que difieren en su temperatura de transformación de vidrio ("blandura) (tabla5).

Polvos con capacidad de redispersión utilizados

Tipo de polímero       Temperatura retransformación de vidrio        Comportamiento reológico

1	V a c /E	- 7 °C	neutral,
2	VC / E / VL	2 °C	neutral, hidrófobo
3	V A c / E	16 °C	neutral,
                                                  Tabla 5

TIEMPO ABIERTO

	Es bastante evidente que los adhesivos para baldosas que se caracterizan por la formación rápida de una película (por ejemplo la clase A de la figura 4) mostrarán una resistencia adhesiva a la tracción inadecuada poco después de ser peinados sobre el substrato. En otras palabras: el colocador debe presionar muy rápidamente las baldosas dentro del lecho fresco de adhesivo. Únicamente puede aplicar el adhesivo en un área muy pequeña del substrato, de otra forma estará tomando un riesgo demasiado grande. Este riesgo se puede reducir considerablemente mediante la adición del polvo adecuado con capacidad de redispersión. Estos polvos mejoran la capacidad del adhesivo de humedecer las baldosas y aumentan enormemente la resistencia adhesiva a la tracción incluso cuando la superficie humedecida es pequeña (esto aumentará la confianza del colocador - a quien, a fin de cuentas, se juzga por la calidad de su trabajo - y le permitirá trabajar mucho más rápidamente). La razón por la mejora de las propiedades se encuentra en el carácter aglutinante del polvo polimérico con capacidad de redispersión, que aumenta substancialmente la resistencia a la tracción de la matriz cementosa.

	El Comité de Normas para la normalización de los adhesivos para baldosas ha reconocido los problemas involucrados y ha definido el tiempo abierto en base a la resistencia adhesiva a la tracción después de un acondicionamiento de 28 días bajo condiciones climáticas normalizadas, asentando las baldosas en un substrato de hormigón a intervalos diferentes (véase la figura 3) desde el momento de la aplicación del adhesivo.
	La figura 5 muestra la importante influencia de la modificación polimérica sobre el tiempo abierto.

	Aquí, el tiempo abierto utilizado para la formulación de ensayo (adición de 0.4 % del éter celulósico A en cada caso) se determinó como una función de la cantidad del polvo 1 blando con capacidad de redispersión incorporada. El adhesivo para baldosas sin modificar tenía un tiempo abierto de menos de 10 minutos, que es demasiado corto. Las piezas de gres porcelánico de alta calidad, que absorben prácticamente nada de agua, no pueden adherirse adecuadamente sin la adición de polvo con capacidad de redispersión. Para obtener un tiempo abierto aquí de 20 minutos, como exige la norma 11, hace falta añadir aproximadamente un 5% de polvo de la clase 1.

Figura 5

	Se puede influenciar el tiempo abierto que se determina de esta forma, evidentemente, mediante la utilización de diferentes clases de polvo con capacidad de redispersión.

	En la figura 6, se ha utilizado el 6% del polvo con capacidad de redispersión de las clases 1 hasta 3 en cada caso, junto con el 0.4 % del éter celulósico B. Con el polvo blando de la clase 1, no se alcanzó la resistencia adhesiva mínima a la tracción de 0.5 N / mm7 después de un tiempo de asentamiento de 30 minutos. Con el polvo de la clase 3, este valor se alcanzó apenas. Con el polvo duro de la clase 2, el tiempo abierto es claramente superior a los 30 minutos.

Figura 6

RESISTENCIA ADHESIVA A LA TRACCIÓN DESPUÉS DEL ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO

	Las propiedades de un adhesivo para baldosas después de la inmersión en agua y exposición a condiciones alternas de hielo-deshielo, dependerán principalmente de las propiedades y de la cantidad de cemento utilizado. Bajo estas condiciones "húmedas", el cemento normalmente es capaz de hidratar suficientemente y a desarrollar la resistencia requerida. La adición de polvos con capacidad de redispersión solo tiene una influencia reducida en este caso.

	Por el contrario, las altas temperaturas como por ejemplo en las zonas climáticas más cálidas, y en el exterior de fachadas y sobre balcones y patios en el verano, tienen un efecto crítico sobre la resistencia adhesiva a la tracción de los adhesivos para baldosas. La norma CEN toma este dato en cuenta, al prescribir la determinación de la resistencia adhesiva a la tracción después del acondicionamiento térmico a 70 °C. Las altas temperaturas son críticas, ya que producen el secado excesivo tanto del adhesivo para baldosas como del substrato. Un problema adicional es, por supuesto, que el ligante cementoso mineral no podrá hidratar en la misma medida que lo haría bajo las condiciones climáticas tipo. El polvo orgánico con capacidad de redispersión tiene que asumir el papel del ligante de cemento.

	Como se puede observar en la figura 7, un adhesivo para baldosas sin modificar es totalmente incapaz de adherir las baldosas de alta calidad utilizadas en el presente estudio después del acondicionamiento térmico a 70 °C. Resulta posible adherir adecuadamente estas baldosas únicamente después de la adición del polvo con capacidad de redispersión. En este caso también, un polvo más duro (polvo de la clase 2) desarrolla generalmente una resistencia adhesiva a la tracción mayor que un polvo más blando (polvo de la clase 1).

Figura 7

FLEXIBILIDAD
	La importancia de la flexibilidad o deformabilidad del adhesivo para baldosas ya ha sido señalada en el apartado anterior ("Resistencia adhesiva a la tracción después del acondicionamiento térmico").
Existen diferentes métodos para determinar la flexibilidad de este tipo de mortero adhesivo:

	Según la norma CEN 191, la flexibilidad se termina mediante el llamado ensayo de flexión de la tira, que se realiza sobre una tira de adhesivo para baldosas con un grosor de 3 mm (véase la figura 8).

	En este experimento, el grado de flecha sufrido por una tira de mortero antes de la factura es la medida de su flexibilidad. Normalmente, la flecha se mide solamente a 23°C, después de acondicionar las tiras durante 14 días a una temperatura normalizada y >95% de humedad relativa, seguido de 14 días en un clima normalizado. Sin embargo, consideramos igualmente importante que un adhesivo para baldosas retenga la flexibilidad adecuada también a bajas temperaturas.

Figura 8

Figura 9

	Como se puede apreciar en la figura 9, la flexibilidad de los adhesivos para baldosas puede ser mejorada de forma importante, modificándolos con polvos con capacidad de redispersión. Cuando se realizan las mediciones a temperatura ambiente, la flexibilidad de las clases de polvo duro y blando resulta comparable, mientras que se obtienen valores algo más altos para el polvo más duro de la clase 3.

	Esto no es el caso cuando se realizan las mediciones a -10°C. (Figura 10). Las ventajas de las clases de polvos blandos y flexibles con capacidad de redispersión, ahora quedan claras. El polvo blando A proporciona una flexibilidad mucho mayor al adhesivo para baldosas.

Figura 10.

Otro método para ensayar la flexibilidad de los adhesivos para baldosas es el llamado ensayo de cizalladura descrito en la norma alemana DIN 53265 110] (figura 11).

Como estipula la norma, se adhieren dos baldosas por sus reversos, con un solapamiento, utilizando el adhesivo de baldosas a ensayar. Después del acondicionamiento durante 28 días en un clima normalizado, se someten las baldosas al ensayo de cizalladura. La deformación que se produce antes de la rotura del cuerpo sometido a la cizalladura se mide con sensores de distancia. Se observa que la flexibilidad aumenta con la proporción de polvo con capacidad de redispersión. Una vez más, el aumento es comparable para los polvos blandos y duros cuando las mediciones se realizan a temperatura ambiente (figura 12).

Figura 11

Figura12.

FUNCIONAMIENTO DE LOS POLVOS CON CAPACIDAD DE REDISPERSIÓN

Se ha realizado un número de estudios sobre la interacción del cemento y el polvo con capacidad de redispersión en sistemas de morteros modificados, por ejemplo.
La razón principal para las enormes mejoras en las propiedades obtenidas mediante la modificación de los adhesivos para baldosas con polvos con capacidad de redispersión (mejora del procesado, tiempos abiertos más largos, mayor adherencia y flexibilidad) es la formación de películas poliméricas (las llamadas "zonas de resina") en la matriz de cemento endurecido. Estas zonas producen una mayor cohesión interna del adhesivo de baldosas debido al "agarre" adicional del cemento endurecido y el material de carga (principalmente la arena cuarzosa) por medio del polímero, que posee una resistencia a la tracción superior al cemento.

La formación de estas películas poliméricas entre la matriz endurecida del adhesivo para baldosas y el substrato, y entre la matriz del adhesivo y la baldosa, es también de una importancia crucial para el aumento de la resistencia adhesiva a la tracción del adhesivo y del tiempo abierto.

En el caso de las baldosas de gres tradicionales, que tienen una alta capacidad de absorción, el cemento húmedo puede penetrar una cierta distancia dentro de la baldosa y producir un anclaje mecánico. El ligante mineral y la pieza de gres se funden literalmente con los cristales de cemento que crecen dentro de los poros abiertos de la baldosa (figuras 13, 14).

Por el contrario, en las baldosas modernas de alta calidad, que presentan una absorción pequeña o cero, este mecanismo ya no es efectivo. Aquí existe únicamente el efecto del anclaje físico del polímero mediante su contacto superficial con la baldosa que debe asegurar la resistencia adhesiva a la tracción adecuada. (Figura 15, figura 16).

Figura 13. Baldosa de loza fina (Imagen de microscopía electrónica)

Figura 14. Interfase baldosa de lo: afilfa - adhesivo para baldosas

Figura 15. Gres porcelánico (Imagen de alicroscopra electrónica)

Figura 16. Inferías ( adhesivo para baldosas - gres porcelánico)

CONCLUSIONES CON RESPECTO A LA FORMULACIÓN DE LOS ADHESIVOS PARA BALDOSAS DE ACUERDO CON LA NORMA EUROPEA.
Aquí debemos distinguir entre los adhesivos para baldosas estándar (C1) y los adhesivos que cumplen requisitos más estrictos (C2).

Los adhesivos Cl deben presentar una resistencia adhesiva a la tracción de > 0.5 N/mm2 después del acondicionamiento estipulado. En este caso, la flexibilidad tiene menos importancia. Como muestra nuestro estudio, especialmente los polímeros duros proporcionan un aumento rápido de la resistencia adhesiva a la tracción después del acondicionamiento bajo condiciones climáticas normalizadas y temperaturas elevadas. La tabla 6 presenta un ejemplo de un adhesivo tipo Cl, modificado con el polvo hidrófobo de la clase 2 con capacidad de redispersión.

Ejemplo para el adhesivo de baldosas Cl

Formulación de acuerdo con la tabla 2 con el éter celulósico 11
y 2% del polvo 2 con capacidad de redispersión. Resistencia adhesiva a la tracción 28 días (d) condiciones normalizadas (se)
1,28 N/mm'
7 d se + 21 d inmersión en agua
0,91 N/mm'
14 d sc 14 d a 70C + 1 d se
0,71N/mm'
25 ciclos de hielo/deshielo
0,55 N/mm'
Tiempo abierto. Resistencia adhesiva a la tracción (después de un tiempo de espera de 20 mil))
0,53 N/mm'

Tabla 6

Los adhesivos para baldosas C2 deben presentar una resistencia adhesiva a la tracción de > 1 N/mm2 después del acondicionamiento exigido en la norma. Lo ideal sería combinar la mayor resistencia adhesiva a la tracción con una flexibilidad maximizada. Para la mayoría de los expertos, los adhesivos para baldosas de la calidad C2 corresponden a los adhesivos para baldosas "flexibles" que todavía no están normalizados. Para obtener una flexibilidad máxima también a bajas temperaturas, los polímeros blandos han sido la solución ideal durante décadas. La tabla 7 presenta un ejemplo con un 4% del polvo blando de la clase 1.

Ejemplo para el adhesivo de baldosas C2

Formulación de acuerdo con la tabla 2 con el éter celulósico C
y 4% del polvo 1 con capacidad de redispersión. Resistencia adhesiva a la tracción 28 días (d) condiciones normalizadas (se)
1,39 N/mm'
7 d se + 21 d inmersión en agua
1,05 N/mm'
14dsc 14da7OC+ldsc
1,14N/mm'
25 ciclos de hielo/deshielo
1,06 N/mm'
Tiempo abierto. Resistencia adhesiva a la tracción (después de un tiempo de espera de 20 min)
0,51 N/mm'

Tabla 7

CONCLUSIÓN

Las baldosas modernas de alta calidad se caracterizan por una matriz cerámica muy densa y por tanto altamente resistente a la abrasión con una resistencia mecánica extremadamente alta. Como consecuencia, las baldosas son a menudo más grandes y más delgadas, pero su porosidad y capacidad de absorción de agua se encuentra más o menos a cero. Esto tiene la ventaja de proporcionar una muy alta resistencia a los ciclos de hielo-deshielo, pero la adherencia de estas piezas de gres porcelánico entraña los problemas ya descritos. Ya que el cemento húmedo no puede cristalizar en los poros del soporte cerámico, no se produce una unión adhesiva mecánica. Estas baldosas pueden ser adheridas de forma adecuada únicamente mediante los adhesivos para baldosas modernos de capa delgada modificados con polvos con capacidad de redispersión. Es el agarre adhesivo físico que se desarrolla dentro del sistema substrato-adhesivo para baldosas-baldosa que proporciona la flexibilidad y resistencia adhesiva a la tracción apropiadas de la unión.
