Fibra PAN (Marca Michem) ofrece mejores resultados que el refuerzo de malla de acero en aplicaciones de hormigón proyectado, ya que elimina la pérdida por rebote asociada a la fibra de acero —se alcanza un rebote de 15–30% con la malla de acero, frente a menos de 5% con la fibra PAN— —, proporciona un control tridimensional uniforme de las grietas sin el laborioso proceso de instalación de mallas de alambre soldadas y mantiene la integridad estructural a temperaturas superiores a los 200 °C. Esto resulta fundamental en situaciones de incendio en túneles, donde la malla de acero se corroe bajo estrés térmico y la fibra de PP, que se funde a tan solo 160 °C, pierde de forma catastrófica su capacidad de refuerzo.
La fibra de PAN (poliacrilonitrilo) actúa como un sistema de microrrefuerzo que se dispersa uniformemente por toda la matriz del hormigón proyectado durante el proceso de mezcla y proyección. A diferencia de las fibras de acero, que tienden a aglomerarse y requieren equipos de dosificación especializados, la fibra de PAN fluye sin problemas a través de los sistemas estándar de bombeo y boquillas para hormigón proyectado. Los millones de filamentos individuales por metro cúbico crean una red tridimensional que frena la propagación de grietas y que comienza a actuar en la fase de microgrietas, mucho antes de que estas sean visibles o tengan importancia estructural. Este control de grietas en las primeras fases es especialmente valioso en aplicaciones de hormigón proyectado, donde se producen contracciones plásticas y tensiones térmicas durante las primeras 24 horas tras la colocación. Además, la resistencia inherente a los álcalis de la fibra de PAN —especialmente en el tipo recubierto y resistente a los álcalis de Michem— garantiza una durabilidad a largo plazo en entornos húmedos de túneles, donde la composición química de las aguas subterráneas puede degradar el refuerzo convencional a lo largo de décadas de vida útil.
El hormigón proyectado es uno de los materiales de construcción más utilizados para el soporte del terreno en túneles, la estabilización de taludes, las operaciones mineras y las infraestructuras subterráneas. El gasto mundial en construcción de túneles supera los $130 mil millones al año, y la calidad del refuerzo con fibras determina directamente la seguridad estructural, los intervalos de mantenimiento y los costes totales del ciclo de vida del proyecto. Elegir un sistema de refuerzo inadecuado provoca agrietamientos prematuros, filtraciones de agua, desprendimientos por corrosión y, en el peor de los casos, fallos catastróficos del revestimiento.
El método tradicional de refuerzo con malla de alambre soldada plantea un problema fundamental: la malla es un plano de refuerzo bidimensional que deja zonas sin reforzar entre capas, requiere una gran cantidad de mano de obra para su colocación en perfiles de túnel curvos y genera un efecto de sombra durante el pulverizado que produce huecos detrás del refuerzo. La fibra de acero se introdujo para resolver algunos de estos problemas, pero conlleva su propia serie de inconvenientes: elevadas tasas de rebote que desperdician entre un 15 % y un 30% de material, desgaste de la bomba y la boquilla debido a los filamentos de acero abrasivos, y riesgo de corrosión a largo plazo en entornos con aguas subterráneas agresivas.
La fibra PAN de Michem resuelve todos estos modos de fallo de forma simultánea. Al proporcionar un micro-refuerzo tridimensional que se dispersa uniformemente por toda la matriz del hormigón proyectado, elimina las limitaciones planas de las mallas y el desperdicio por rebote de la fibra de acero. Para los promotores, ingenieros consultores y contratistas que especifican el refuerzo del hormigón proyectado en túneles, estabilización de taludes y obras subterráneas, la elección de la fibra influye directamente en la velocidad de construcción, el coste de los materiales, la durabilidad estructural y —lo más importante— el comportamiento frente al fuego durante la fase operativa.
Fibra PAN La integración comienza en la dosificación, donde su baja densidad (~1,18 g/cm³) y la geometría de los filamentos permiten una dispersión uniforme sin los problemas de aglomeración que afectan a las fibras de acero. La relación de aspecto —entre 200:1 y 1 200:1, dependiendo de la longitud— equilibra la calidad de la dispersión con el anclaje mecánico en la matriz de cemento. Durante el bombeo, los filamentos de PAN se alinean parcialmente con la dirección del flujo, lo que reduce la fricción en las tuberías, a diferencia de las fibras de acero rígidas, que forman puentes a lo largo de la sección transversal de las mangueras y provocan obstrucciones. Los filamentos flexibles se desplazan a través de un flujo turbulento a alta velocidad sin el desgaste abrasivo que las fibras de acero provocan en los rotores, estatores y tuberías de impulsión de la bomba.
En la boquilla, las propiedades físicas del impacto distinguen fundamentalmente a la fibra de PAN de la fibra de acero. La fibra de acero, con su alta densidad (7,85 g/cm³) y rigidez, aporta una energía cinética considerable a la zona de impacto a una velocidad en la boquilla de 30-40 m/s. Una gran parte de esa energía se devuelve de forma elástica —la fibra rebota en lugar de incrustarse—, lo que produce la tasa de rebote de 15–30% característica del hormigón proyectado con fibra de acero. Los filamentos de fibra de PAN, que pesan fracciones de un miligramo cada uno, transportan una energía cinética varios órdenes de magnitud menor. En combinación con la flexibilidad de los filamentos, que permite que se adapten a la textura de la superficie del hormigón proyectado fresco, la probabilidad de incrustación supera el 95%. La tasa de rebote inferior al 5% supone un ahorro directo en el coste de los materiales, la mano de obra de limpieza y la eliminación de residuos en la obra.
La seguridad contra incendios en túneles se rige por normas como la curva de incendio de Rijkswaterstaat (RWS), que especifica un rápido aumento de la temperatura hasta los 1.200 °C en cuestión de minutos, que se mantiene durante un máximo de dos horas. En estas condiciones, los materiales de refuerzo convencionales se enfrentan a distintos modos de fallo:
Propiedad | Fibra PAN (Michem) | Fibra de acero | Fibra de PP (TenaBrix®) |
Densidad (g/cm³) | ~1.18 | 7.85 | ~0.91 |
Resistencia a la tracción (MPa) | ≥500 (HM: ≥800) | 800–1,200 | ≥500 |
Módulo de elasticidad (MPa) | ≥4.000 (HM: ≥8.000) | 200,000 | 3,500–4,000 |
Tasa de rebote | <5% | 15–30% | <5% |
Resistencia al calor | ≥200 °C | ~1 400 °C (se funde) | 160 °C (se funde) |
Resistencia a la corrosión | Inerte (resistente a los álcalis) | Propenso a la corrosión | Inerte |
Desgaste de la bomba | Bajo | Alta | Bajo |
Distribución 3D | Excelente | Bueno (con cuidado) | Excelente |
Dosificación (kg/m³) | 0.9–1.8 | 25–40 | 0.9–1.8 |
La comparación pone de manifiesto que la fibra de PAN ocupa una posición única: iguala la facilidad de manejo y el bajo rebote de la fibra de PP, al tiempo que supera con creces su rendimiento térmico, y se acerca a la contribución mecánica de la fibra de acero, eliminando al mismo tiempo el riesgo de corrosión y la complejidad de la instalación. Para aplicaciones de hormigón proyectado en túneles, donde la seguridad contra incendios es imprescindible, la fibra de PAN ofrece el mejor equilibrio entre rendimiento mecánico, durabilidad y protección pasiva contra incendios.
Los revestimientos subterráneos de hormigón proyectado están expuestos a aguas subterráneas que contienen sulfatos, cloruros y un pH variable. El acero se corroe mediante mecanismos electroquímicos, y los productos de la corrosión ocupan entre 2 y 6 veces el volumen original, lo que genera una presión interna que provoca el desprendimiento del recubrimiento de hormigón. La fibra de PAN, al ser un polímero químicamente inerte, es inmune a la corrosión electroquímica. El tipo resistente a los álcalis de Michem cuenta con un recubrimiento patentado que resiste la solución intersticial del cemento de alto pH (pH 12,5-13,5), lo que preserva las propiedades de la fibra durante toda la vida útil prevista de la estructura.
Fibra PAN — Marca Michem
Parámetro | Especificación |
Material | Poliacrilonitrilo (PAN) |
Diámetro | 14–18 μm |
Longitudes disponibles | 3 mm, 6 mm, 12 mm, 18 mm |
Resistencia a la tracción | ≥500 MPa |
Módulo elástico | ≥4.000 MPa |
Densidad | ~1,18 g/cm³ |
Resistencia al calor | ≥200 °C |
Resistencia a los álcalis | Alta (calidad con recubrimiento: retención de resistencia ≥95%) |
Certificaciones | ASTM C1116, EN 14889-2, ISO 9001:2015, GB/T 21120 |
Tres categorías de productos:
Grado | Resistencia a la tracción | Característica principal |
Fibra PAN de alto módulo | ≥800 MPa | Máximo control de fisuras para el hormigón proyectado estructural |
Fibra PAN resistente a los álcalis | ≥750 MPa | Superficie recubierta para túneles húmedos y exposición a las aguas subterráneas |
Atajo de fibra PAN | ≥700 MPa | Optimizado para hormigón proyectado en capa fina y morteros de reparación |
Fibra de PP (TenaBrix®) — Solo a título informativo
Parámetro | Especificación |
Diámetro | 30–32 μm |
Resistencia a la tracción | ≥500 MPa |
Punto de fusión | 160 °C |
Aplicación | Hormigón proyectado general (sin resistencia al fuego) |
La incorporación de fibra PAN a una mezcla de hormigón proyectado requiere un ajuste mínimo de los diseños de mezcla estándar. La fibra se añade en la fase de dosificación, ya sea a la mezcla seca antes de la mezcladora o a la mezcla húmeda en la planta de hormigón premezclado. A diferencia de la fibra de acero, no se requiere ningún equipo de dosificación especializado. La práctica habitual consiste en añadir la fibra de PAN como último componente, una vez que se han mezclado los áridos y los materiales cementosos, y mezclar durante 30 a 60 segundos más para lograr una dispersión uniforme.
Dosis recomendada según el uso:
Aplicación | Tipo de fibra PAN | Longitud recomendada | Dosificación (kg/m³) |
Revestimiento primario del túnel | De alto módulo | 12–18 mm | 1.2–1.8 |
Revestimiento secundario del túnel (resistente al fuego) | Resistente a los álcalis | 12 mm | 1.0–1.5 |
Estabilización de taludes | De alto módulo | 6–12 mm | 0.9–1.2 |
Hormigón proyectado para minería | De alto módulo | 12–18 mm | 1.2–1.8 |
Reparaciones en el túnel húmedo | Resistente a los álcalis | 6–12 mm | 1.0–1.5 |
Mortero de reparación de capa fina | Atajo | 3-6 mm | 0.6–0.9 |
El hormigón proyectado con fibra PAN debe someterse a un ensayo de contenido de fibra mediante el ensayo de lavado según la norma EN 14488-7: se lava una muestra fresca a través de un tamiz para separar y pesar el contenido de fibra, verificando así la dosificación real con respecto a las especificaciones (tolerancia de ±10%). Los ensayos de asentamiento y trabajabilidad deben confirmar que la adición de fibras no ha afectado negativamente a la reología: con una dosis de 0,9-1,8 kg/m³, la reducción del asentamiento suele ser inferior a 10 mm. Si es necesario realizar un ajuste, basta con añadir un superplastificante en una proporción de 0,2-0,5% en peso del material cementoso.
Se utiliza equipo estándar para mezcla en seco o en húmedo sin modificaciones. Mantenga la distancia de la boquilla entre 1,0 y 1,5 m, en posición perpendicular a la superficie de aplicación. El espesor de la capa aplicada desde arriba no debe superar los 50-75 mm por pasada para evitar el desprendimiento. El bajo índice de rebote reduce considerablemente la limpieza del exceso de pulverización, lo cual es fundamental en los túneles, donde la acumulación de material rebotado dificulta las operaciones posteriores.
Se aplican las prácticas habituales de curado del hormigón proyectado: curado en húmedo durante un mínimo de 7 días, o la aplicación de una membrana de curado inmediatamente después del fraguado final. La contribución de la fibra de PAN al control de las grietas por contracción plástica es más eficaz durante las primeras 24 horas, cuando la matriz de hormigón aún no ha desarrollado una resistencia a la tracción significativa. Mantener un curado adecuado garantiza que la matriz de cemento alcance la resistencia prevista, lo que permite que la fibra de PAN actúe como un sistema de refuerzo que puentea las fisuras a lo largo de toda la vida útil de la estructura.
Sí, en revestimientos de túneles, estabilización de taludes y aplicaciones mineras en las que el hormigón proyectado actúa principalmente a compresión y como capa de confinamiento del terreno. En el caso de elementos estructurales sometidos a momentos flectores significativos, la fibra PAN puede combinarse con armaduras de barras convencionales o nervaduras de acero. Consulte siempre al ingeniero estructural del proyecto para conocer los requisitos específicos del diseño.
La fibra de PAN mejora significativamente la bombeabilidad. Sus filamentos flexibles y de baja densidad fluyen junto con la matriz de hormigón en lugar de oponer resistencia a ella, lo que se traduce en presiones de bombeo más bajas y un menor desgaste de los componentes de la bomba. Las obstrucciones —un problema habitual con las fibras de acero— son poco frecuentes con la fibra de PAN.
Sí. El tipo de PAN resistente a los álcalis de Michem cuenta con un recubrimiento exclusivo que resiste la solución intersticial del cemento con pH elevado y ofrece resistencia a largo plazo frente a las aguas subterráneas. Este tipo se recomienda para todas las aplicaciones en túneles húmedos.
La fibra de PP se funde a 160 °C y no aporta ningún refuerzo residual; su función se limita a formar redes de poros que alivian la presión de vapor. La fibra de PAN mantiene su integridad a ≥200 °C, lo que permite que siga actuando como refuerzo para puentear las grietas durante las fases críticas iniciales del incendio, contribuyendo así a controlar el desprendimiento y a mantener la integridad del revestimiento.
La fibra PAN de Michem cuenta con la certificación según la norma ASTM C1116 (Especificación estándar para el hormigón reforzado con fibras), la norma EN 14889-2 (Fibras para hormigón — Fibras poliméricas), la norma ISO 9001:2015 (Sistemas de gestión de la calidad) y la norma GB/T 21120 (Fibras sintéticas para compuestos a base de cemento).
Fibra PAN de Michem representa la próxima generación en tecnología de refuerzo para hormigón proyectado: combina la facilidad de manejo y el bajo rebote de las fibras sintéticas con un rendimiento térmico que supera al de la fibra de PP y una resistencia a la corrosión que elimina la debilidad más crítica del acero. Para los ingenieros de túneles, contratistas mineros y especialistas en estabilización de taludes que exigen un refuerzo de hormigón proyectado resistente al fuego, duradero y rentable, la fibra PAN ofrece ventajas cuantificables a lo largo de todo el ciclo de vida del proyecto: una aplicación más rápida con menos mano de obra, menos desperdicio de material gracias a la reducción del rebote, una vida útil prolongada en entornos agresivos y un mayor rendimiento en materia de seguridad contra incendios cuando más importa.
Para comentar los requisitos específicos de su proyecto de hormigón proyectado, solicitar fichas técnicas o concertar el envío de muestras de material para realizar pruebas de dosificación, póngase en contacto con el equipo técnico de Michem.
Me llamo Tinna y llevo 15 años trabajando en el sector de los éteres de celulosa. Me encantaría compartir mi publicación con vosotros. Si tenéis alguna idea interesante, no dudéis en decírmelo.
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