Resumen del Proyecto: La Base de Producción Brilliance BMW Shenyang es un modelo de la "Industria 4.0" alemana, en sintonía con la fabricación inteligente de China, impulsando eficazmente el desarrollo de la economía local y la cadena de la industria automotriz. Este artículo toma como ejemplo el proyecto de impermeabilización de cubiertas del Taller de Mecanizado Sur, perteneciente al proyecto de construcción de la planta de motores Brilliance BMW Automotive Co., Ltd., para presentar la aplicación de un sistema de techado monocapa con membrana impermeable de polímero TPO en la cubierta de una planta automotriz.
El proyecto, unifamiliar, del Taller de Mecanizado Sur abarca una superficie de 14.677,2 m², con un edificio principal de una sola planta y entrepiso parcial. La altura del edificio desde la planta baja hasta la parte superior del parapeto es de 12,85 m. La estructura principal está diseñada para una vida útil de 50 años y su clasificación de resistencia al fuego es de Clase II. El edificio principal de la planta consta de una estructura de armazón y cerchas de acero, y la cubierta utiliza una membrana aislante compuesta de chapa metálica perfilada (Figura 1).
Figura 1. Proyecto de planta de motores de Brilliance BMW Automotive Co., Ltd.
2. Diseño de impermeabilización y aislamiento de techos
2.1 Capas de la Estructura del Sistema de Techo. El proyecto de impermeabilización de techos del Taller de Mecanizado Sur de la Planta de Motores Brilliance BMW adoptó el sistema de fijación mecánica de techo monocapa TPO de Oriental Yuhong. En este sistema, la membrana impermeabilizante TPO se instala mediante fijaciones puntuales y debe soportar todas las cargas externas (viento, deformación por contracción, etc.) para garantizar la impermeabilización y la protección del sistema. El diseño estructural del sistema de techo monocapa TPO se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Diseño del sistema de techado
2.2 Requisitos de parámetros de la capa de construcción del sistema
1) El principal material impermeabilizante para el sistema de techo es una membrana impermeable de TPO, es decir, una membrana impermeable de poliolefina termoplástica. Este material ofrece buena flexibilidad a bajas temperaturas, resistencia a la intemperie, durabilidad y buen rendimiento de soldadura por aire caliente, y se integra fácilmente con diversas estructuras de aislamiento para formar un sistema de aislamiento e impermeabilización. En este proyecto se utiliza una membrana impermeable de TPO reforzada con poliéster, de 2,0 m de ancho y 1,5 mm de espesor, con soldadura por aire caliente para las juntas de solape.
2) La capa aislante utiliza lana de roca incombustible de clase A. Con una resistencia a la compresión de 60 kPa, la relación de compresión de la lana de roca no supera el 10 %; bajo una carga puntual de 500 N, la deformación no supera los 5 mm. Durante la construcción, la lana de roca se coloca en capas dobles con juntas al tresbolillo para evitar juntas pasantes y se fija a las crestas de la placa base de acero perfilada mediante manguitos y tornillos. En este proyecto se utilizan paneles aislantes de lana de roca de 70 mm de espesor, colocados en capas dobles con juntas al tresbolillo.
3) The vapor barrier uses a 0.3 mm thick polyethylene (PE) film with a vapor permeability ≤25 g/(m²·d). Adjacent PE films overlap by 10 cm, and the overlap seams are sealed with 10 mm wide, 1 mm thick butyl tape and compacted with a pressure roller to prevent air bubbles. The overlap seams of the vapor barrier at parapet walls, roof access points, pipes, and other joints are also sealed with butyl tape to ensure complete isolation of indoor air and prevent indoor moisture from entering the upper insulation layer.
4) La placa base de acero perfilada es una chapa perfilada de acero galvanizado de doble cara, de una sola capa y con un espesor de 0,8 mm, específica para techos.
3. Análisis de métodos y desafíos de construcción para la impermeabilización y el aislamiento de cubiertas
3.1 Flujo del proceso: Limpieza de la capa base → Colocación de la barrera de vapor → Colocación del panel aislante de lana de roca de doble capa escalonada → Fijación mecánica del panel aislante de lana de roca → Colocación de la membrana impermeable de TPO → Fijación mecánica de la membrana impermeable de TPO → Soldadura de la membrana impermeable de TPO con aire caliente → Inspección y aceptación.
Este proyecto utiliza chapas de acero perfiladas monocapa específicas para cubiertas como losa base. Antes de la construcción, es necesario proteger el perímetro y las aberturas de la cubierta, limpiar la capa base y preparar la impermeabilización y el aislamiento de la cubierta.
3.2 Puntos Clave de la Construcción: La seguridad y la impermeabilidad del techo son dos indicadores fundamentales de un sistema de techo de alta calidad. Permean todo el proceso de construcción del techo, mientras que la construcción estandarizada es la garantía técnica y organizativa de la calidad del proyecto.
3.2.1 Seguridad del techo: El sistema de techo de una sola capa TPO depende de los sujetadores en las juntas de superposición de la membrana para resistir las cargas de viento, y la disposición de los sujetadores determina el nivel de resistencia a la carga de viento del techo.
En términos de diseño de carga de viento, este proyecto calculó y determinó con precisión el método de fijación para la capa de impermeabilización del techo según los estándares de cálculo de carga aceptados internacionalmente y los resultados de las pruebas de elevación del viento, lo que garantiza la seguridad del techo durante su uso.
La carga de elevación del viento de un techo de una sola capa está relacionada con varios factores, como la velocidad del viento, la altura del edificio, la ubicación del edificio, la pendiente del techo y la forma del edificio.
3.2.2 Estanqueidad de la impermeabilización Además de la calidad de la propia membrana impermeabilizante TPO, la calidad de la soldadura con aire caliente de las superposiciones de la membrana es crucial para la estanqueidad de la impermeabilización del sistema de cubierta.
Los solapes de la membrana impermeabilizante de TPO, incluyendo los solapes laterales largos y cortos, y la soldadura detallada de los nodos, son de suma importancia en la construcción de un sistema de cubierta monocapa de TPO. Se deben evitar problemas como soldaduras incompletas o falsas. Las soldaduras incompletas o falsas se refieren a soldaduras que no están firmemente soldadas; pueden parecer soldadas superficialmente, pero en realidad pueden romperse a mano, lo que las hace propensas a filtraciones. Se deben implementar medidas de construcción estandarizadas para prevenir las soldaduras incompletas o falsas abordando sus causas subyacentes.
1) La membrana de TPO que haya estado contaminada o expuesta al ambiente externo durante aproximadamente 7 días debe limpiarse antes de soldar con aire caliente. En el caso de superposiciones de membrana contaminadas, primero limpie el polvo y los residuos con un paño húmedo, luego séquelas con un paño limpio, luego limpie a fondo con un limpiador de membranas específico y, finalmente, seque con un paño blanco. La soldadura solo debe realizarse después de que el limpiador de membranas se haya evaporado por completo (aproximadamente de 15 a 30 minutos, dependiendo de la temperatura ambiente), y la velocidad de s
2) Antes de comenzar la soldadura formal o después de un cambio drástico de temperatura, se debe realizar una soldadura de prueba para determinar la temperatura y velocidad óptimas. La temperatura ambiente no debe ser inferior a -10 °C. La Figura 3 muestra el desgarro del cordón de soldadura a diferentes temperaturas y velocidades de soldadura (13-19 °C). En este proyecto se realizó una soldadura de prueba utilizando la combinación A de la Figura 3, es decir, una velocidad de soldadura de 2,5 m/min y una temperatura de 480 °C.
Figura 3. Prueba y ajuste de temperatura y velocidad de soldadura antes de la soldadura formal.
3) Solo cuando todas las condiciones de construcción del techo cumplan con los requisitos, se podrá proceder a la siguiente etapa de construcción (salvo en circunstancias especiales), procurando completarla de una sola vez. "Terminar de una sola vez" significa completar las grandes superficies, los detalles y los toques finales en el menor tiempo posible. Si esto resulta difícil de lograr, se debe implementar una protección adecuada y limpiar a fondo la membrana en la zona de soldadura antes de soldar.
4) Las placas de aislamiento deben colocarse antes de soldar los bordes superpuestos de la membrana, y también después de soldar para garantizar que la porción de inserción del soplete de soldadura esté correctamente soldada (Figura 4).
Figura 4. Placas de aislamiento colocadas antes y después de soldar el borde superpuesto del material en rollo.
5) Para las uniones laterales cortas del material del rollo, el material del rollo inferior debe cortarse en ángulo o con una muesca como se muestra en la Figura 5 (izquierda); al soldar, se debe colocar una placa divisoria para garantizar la calidad de la soldadura y evitar quemaduras en el material del rollo inferior (Figura 5 (derecha)).
Figura 5. Puntos clave a tener en cuenta para la superposición del lado corto
6) Al final de cada jornada laboral o durante el tiempo lluvioso, se deben tomar medidas de sellado para evitar que el agua de lluvia y la humedad penetren en la capa de aislamiento.
7) En las uniones en T, los rollos de membrana deben cortarse para garantizar la eficacia de la soldadura.
8) Después de soldar los rollos de membrana, se debe utilizar un gancho especial para inspeccionar las soldaduras rápidamente. Cualquier soldadura débil o sin soldar debe repararse de inmediato para garantizar una soldadura eficaz.
3.3 Análisis de las Dificultades de Construcción. Este proyecto involucra el taller de mecanizado y el taller de ensamblaje de motores de una fábrica de automóviles. El propietario y la unidad de gestión tenían altos requisitos para el diseño detallado del sistema de impermeabilización de la cubierta. Existen numerosas losas de pasarela conectadas a la cubierta mediante vigas H, lo que resulta en numerosas columnas de vigas H que sobresalen de la cubierta, lo que dificulta la impermeabilización. Antes de la construcción de la impermeabilización, según las condiciones del sitio, se refinaron las juntas de las columnas de vigas H que sobresalían de la cubierta. Se soldó un borde de goteo a las columnas de vigas H para asegurar el sellado impermeable en esta ubicación, solucionando así el problema de impermeabilización. El método específico se muestra en la Figura 6.
Figura 6 Método de impermeabilización para columnas de acero en forma de H
4. Aplicación de nuevas tecnologías e innovación
4.1 Aplicación de nueva tecnología El sistema de techado monocapa TPO fijado mecánicamente adoptado en este proyecto es una de las nuevas tecnologías de impermeabilización de edificios promovidas por las autoridades nacionales de construcción y tiene las siguientes ventajas significativas:
1) Reduce la capa protectora, haciendo que el techo sea más liviano y ahorrando una cantidad significativa de materiales de construcción; La membrana impermeable TPO es un material ecológico y respetuoso con el medio ambiente, que se puede reciclar después de alcanzar su vida útil, lo que reduce los desechos de la construcción.
2) Reduce el consumo energético en el interior del edificio, ahorrando energía y reduciendo emisiones.
① El sistema de techado monocapa de TPO de color claro utilizado en este proyecto es un sistema de techado frío. Su alto índice de reflectancia solar y tasa de retención permiten que la membrana refleje una gran cantidad de radiación solar, reduciendo la conducción de calor hacia abajo, bajando la temperatura interna de la fábrica en veranos calurosos, reduciendo el consumo de energía de los equipos de refrigeración y cumpliendo con el concepto de diseño de edificación sostenible.
② El sistema de techado monocapa utiliza manguitos y tornillos para la fijación mecánica, sin comprimir ni separar la capa aislante, lo que reduce los puentes térmicos y proporciona un excelente aislamiento.
3) La membrana impermeable TPO Oriental Yuhong cuenta con una capa de resina funcional especial en su superficie, que es lisa, resistente al color, fácil de limpiar y con baja absorción de polvo, lo que proporciona un ahorro de energía duradero. Además de garantizar el rendimiento de la soldadura de la membrana, también es más resistente al envejecimiento y a la lluvia ácida, lo que resulta en una mayor vida útil.
4) La construcción mecanizada ahorra tiempo. El proceso de construcción utiliza numerosas herramientas mecanizadas, incluyendo máquinas automáticas de soldadura de aire caliente, lo que garantiza eficazmente la calidad del proyecto de impermeabilización, a la vez que reduce la intensidad de trabajo de los trabajadores y mejora la eficiencia de la construcción.
5) Su confiable efecto impermeabilizante reduce los costos de mantenimiento. Gracias a la termoplasticidad del TPO, la membrana puede procesarse en diversas formas tras el calentamiento, lo que simplifica la construcción de juntas y permite diversos diseños especiales de techos para satisfacer las necesidades de construcción de detalles complejos, garantizando la ausencia de filtraciones en las tuberías y equipos del techo. Además, las membranas de TPO permiten una construcción sin llama, lo que las hace ecológicas.
6) Durante la construcción del sistema de techado monocapa de TPO fijado mecánicamente, la membrana se coloca suelta sobre la capa base, con fijación mecánica únicamente en las juntas de solape. La membrana homogénea utilizada en los nodos detallados presenta un alargamiento de rotura superior al 500%, lo que permite que el sistema se adapte a grandes deformaciones de la capa base. Se trata de un método de construcción completamente ensamblado sin obra húmeda, lo que resulta en una rápida construcción, ideal para edificios con estructura de acero de grandes luces.
4.2 Innovaciones de este Proyecto
4.2.1 Tratamiento de impermeabilización de columnas de acero en forma de H que dejan expuesta la cubierta
Para garantizar la impermeabilización, las columnas que sobresalen del techo del sistema de techado monocapa deben tener secciones transversales regulares, como columnas circulares o cuadradas de acero, evitando secciones irregulares como las de acero angular, acero acanalado y vigas H. Sin embargo, en este proyecto se utilizan con frecuencia columnas de vigas H, lo que supone un reto importante para la construcción y la impermeabilización de la membrana de TPO.
Tras numerosas pruebas y debates, la solución final fue sustituir las vigas H por acero rectangular para las juntas (véase "3.3 Análisis de las Dificultades de Construcción"). Este innovador enfoque resolvió los problemas de viabilidad e impermeabilización de las juntas de columnas de sección transversal irregular, sentando las bases para la seguridad de la impermeabilización de todo el sistema de cubierta.
4.2.2 La superficie del material en rollo tiene una capa fácil de limpiar. En los techos de grandes fábricas, la limpieza es un problema muy complejo. Un techo polvoriento no solo afecta la estética, sino que también reduce la reflexión de la luz solar, lo que aumenta el consumo energético en interiores.
Los materiales TPO generales tienen una superficie similar al caucho, relativamente rugosa y con un alto coeficiente de fricción. Una vez contaminada durante el uso, la superficie es difícil de limpiar, especialmente en zonas de solapamiento y uniones detalladas durante la construcción. Esto puede generar el riesgo de soldaduras incompletas, lo que puede provocar fugas posteriormente en el proyecto.
Para solucionar este problema, Oriental Yuhong desarrolló una membrana impermeable de TPO con una capa de fácil limpieza. Durante su uso, presenta mayor resistencia a los arañazos, resistencia a los disolventes orgánicos, propiedades de barrera contra gases y menor absorción de agua y coeficiente de fricción. Además, reduce la electricidad estática que atrae el polvo a la superficie. Al usar disolventes orgánicos para limpiar contaminantes de la superficie, es menos probable que se dañe la estructura y los contaminantes son más fáciles de eliminar.
