Membranas sintéticas impermeabilizantes: composición, clasificación y aplicaciones

Una membrana es una interfase o barrera física semipermeable que separa dos fases y actúa como barrera selectiva regulando el transporte de materia. La tecnología de membranas se ha desarrollado ampliamente para llevar a cabo procesos de separación y concentración de mezclas líquidas o gaseosas. Existen distintos tipos de criterios asociados a la clasificación de membranas, según sus características y propiedades.

Clasificación y tipos de membranas

Las membranas de origen natural son más habituales debido a su bajo coste, sin embargo, tienen poca aplicación industrial. Membranas Biológicas. Son aquellas barreras permeables selectivas que están presentes en seres vivos. Son bicapas de moléculas lipídicas autosellables y flexibles que incorporan proteínas y azúcares en su estructura. No biológicas. 1.2. Las membranas sintéticas son las más utilizadas a nivel industrial en procesos de separación en sectores como el farmacéutico, alimentario, industria química o automovilístico. Inorgánicas. Poseen gran estabilidad mecánica, química y térmica. Se pueden clasificar según su origen en: metálicas, cerámicas, de zeolitas o de vidrio. Entre las aplicaciones más destacadas se encuentra el tratamiento de aguas, la separación de los lixiviados, catálisis de reacciones gaseosa, eliminación de bacterias y purificación de efluentes, entre otras. Poliméricas. Se obtienen a partir de polímeros orgánicos como acetato de celulosa, poliamida, polisulfona, polipropileno, fluoruro de polivinilideno, entre otros. El desarrollo de polímeros hechos a medida se ha estado investigando debido a su alta selectividad y permeabilidad en comparación con los materiales de membrana comerciales disponibles actualmente. Los métodos de preparación incluyen inversión de fase (más utilizada comercialmente), reacción interfacial, coating, estiramiento, evaporación, etc.

Membranas porosas, densas y estructuras

Entre las clasificaciones por estructura se encuentran:

• Porosas o microporosas. Son estructuras con una pequeña distribución de tamaño de poros, muy similares en estructura y función a un filtro convencional. Se caracterizan por tener una estructura rígida y muy ligera, una distribución aleatoria y poros interconectados. La separación se produce principalmente en función del tamaño molecular y la distribución de tamaño de poro. La fuerza impulsora responsable del flujo de permeado es una diferencia de presión.
• Densas/no porosas. Estructuras sin poros que están formadas por una película densa a través de la cual las sustancias permeantes son transportadas por difusión bajo un gradiente de presión, concentración o eléctrico. Los procesos que utilizan este tipo de membranas son la ósmosis inversa y la nanofiltración.
• Simétricas o isotrópicas. Las membranas simétricas se caracterizan por tener poros uniformes y misma resistencia al flujo a lo largo de la membrana. Pueden ser porosas, densas o cargadas eléctricamente.
• Asimétricas o anisotrópicas. Están constituidas por estructuras laminares o tubulares con tamaño de poro variante. Este tipo de membranas permiten obtener mayores flujos.

La estructura macroscópica hace referencia a la geometría de las membranas y su posición en el espacio en relación con el flujo del flujo de alimentación y del permeado. Las membranas poliméricas de fibra hueca se preparan por extrusión de una solución polimérica a través de una hilera anular y un fluido de perforación que fluye en el centro anular. El tamaño del canal central es inferior a 1 mm. Dichas membranas son muy sensibles al ensuciamiento por lo que requieren una manipulación de las fibras muy controlada, en cambio, presentan elevada relación superficie/volumen de filtrado pudiendo llegar a 30.000 m2/m3.

Aplicaciones y materiales

Existen varios tipos de membranas sintéticas para impermeabilizar techos y superficies:

• ETileno-propileno-dieno-monómero (EPDM): es un tipo de caucho sintético muy utilizado en la impermeabilización de techos. Es duradero, resistente a los rayos UV y a los efectos del viento. Estas membranas están hechas de caucho sintético y son muy eficientes para resistir la humedad y los cambios de temperatura.
• Membranas de cloruro de polivinilo (PVC): son impermeables y resistentes a los rayos ultravioleta. Se pueden encontrar en láminas que se sueldan entre sí para formar una barrera continua. Se aplican en forma líquida sobre el techo, quedando una capa impermeable flexible cuando se seca. Existen diferentes membranas líquidas de acuerdo a los materiales que la componen (p. ej., poliuretano, acrílico o silicona).
• Membranas sintéticas en general: PVC, TPO o EPDM, como alternativas modernas frente a las membranas asfálticas. Puesto que pueden contener poliuretano, acrílico o silicona, y su vida útil varía según el tipo.

El desarrollo de polímeros hechos a medida se ha estado investigando debido a su alta selectividad y permeabilidad en comparación con los materiales de membrana comerciales disponibles actualmente. Los métodos de preparación incluyen inversión de fase, reacción interfacial, coating, estiramiento, evaporación, etc.

Instalación, ventajas y consideraciones

El proceso de instalación varía según el tipo de membrana:

• El método más simple de todos los tipos de membranas impermeabilizantes para techo es la aplicación de la membrana líquida.
• Las membranas asfálticas deben ser instaladas por profesionales para que cumpla con su función. De lo contrario, se puede correr riesgos de filtraciones en muy poco tiempo.
• Las membranas sintéticas que también vienen en rollo son más simples de instalar y el techista no corre riesgo en su salud.

Beneficios generales de las membranas sintéticas:

• Durabilidad: pueden durar más de 20 años con el mantenimiento adecuado.
• Resistencia a Rayos UV: formuladas para resistir la degradación por rayos ultravioleta.
• Facilidad de Instalación: soldadura por calor y técnicas modernas de fijación permiten una instalación rápida y efectiva.
• Flexibilidad: capacidad para adaptarse a movimientos estructurales y a condiciones climáticas extremas.
• Compatibilidad: se pueden aplicar sobre diversas superficies, incluyendo hormigón, madera y metal.

Desventajas y consideraciones importantes:

• Costo inicial: puede ser más alto en comparación con otros métodos.
• Reparaciones: pueden requerir equipos y materiales especializados.
• Sensibilidad a la instalación: una instalación incorrecta puede comprometer la eficacia del sistema.

Aplicaciones comunes y mantenimiento

Aplicaciones típicas incluyen cubiertas planas y de baja pendiente, cubiertas verdes e instalaciones comerciales e industriales.

El mantenimiento regular es crucial para prolongar la vida útil del sistema de impermeabilización. Esto incluye inspecciones periódicas, limpieza de desagües y canaletas, y reparaciones inmediatas de cualquier daño detectado. Es esencial que la instalación sea realizada por profesionales calificados para asegurar su eficacia a largo plazo.

Formación y recursos

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