¿Tejido Cuatriaxial o fibra Mat 450?: Lo que dice la ciencia

¿Qué investigaron?

El estudio, liderado por la Dra. Lorena Deleanu de la Universidad "Dunarea de Jos" de Galati (Rumania) en colaboración con el Instituto Nacional de Investigación Aeroespacial INCAS de Bucarest, comparó cuatro configuraciones de compuestos de fibra de vidrio sometidos a ensayos de tracción bajo diferentes velocidades de carga. Los investigadores fabricaron laminados con 8 capas de tejido cuatriaxial de fibra de vidrio (orientación 0°/+45°/90°/−45°) combinados con dos tipos de resina: una resina epoxi y una resina de poliéster insaturado.

Los ensayos se realizaron según la norma ISO 527-4:2021, a cuatro velocidades (10, 200, 500 y 1000 mm/min), evaluando resistencia a la tracción, módulo de Young, deformación en rotura y energía absorbida antes de la falla.

¿Por qué importa para sus tanques?

Aquí es donde los resultados se vuelven relevantes para el sector de hidrocarburos en Colombia. El estudio documentó valores que permiten una comparación directa con los materiales que típicamente se utilizan en revestimientos de tanques en estaciones de servicio:

Resistencia a la tracción

El compuesto con tejido cuatriaxial alcanzó una resistencia máxima de 280 MPa (con resina poliéster) y 255 MPa (con resina epoxi). Estos valores son consistentemente superiores a los reportados en la literatura para compuestos fabricados con fibras tipo Mat 450 (fibras cortas dispuestas aleatoriamente), que según estudios previos compilados en el mismo artículo alcanzan entre 200 y 250 MPa con orientación 0/90, pero caen a 130–150 MPa en configuraciones con fibras cortas tipo mat — una diferencia de hasta un 85% en resistencia mecánica.

Módulo de Young (rigidez)

Los compuestos con tejido cuatriaxial registraron valores de 12 a 17 GPa, mientras que los compuestos con fibras cortas tipo mat documentados en el estudio reportan valores de apenas 9 a 11 GPa. Mayor rigidez significa menor deformación del revestimiento bajo la presión del combustible y del suelo circundante — un factor crítico en tanques subterráneos que operan durante décadas.

Absorción de energía

El tejido cuatriaxial demostró una capacidad de absorción de energía antes de la falla de hasta 106 julios, comparado con valores significativamente menores en configuraciones con mat. Este parámetro es especialmente relevante ante cargas dinámicas: vibraciones por tráfico vehicular, movimientos sísmicos o impactos durante operaciones de descargue.

Comportamiento ante cargas dinámicas

Un hallazgo particularmente importante: los compuestos con tejido cuatriaxial mostraron baja sensibilidad a la velocidad de carga en resistencia y rigidez, pero aumentaron su ductilidad y absorción de energía a velocidades altas. Esto significa que el material se vuelve más tenaz cuando más lo necesita — exactamente lo que se requiere en un tanque subterráneo expuesto a cargas variables.

Gráfico comparativo de propiedades mecánicas: tejido cuatriaxial alcanza 280 MPa de resistencia a tracción frente a 150 MPa del Mat 450 convencional, según estudio Deleanu et al. 2025

¿Qué significan estos datos para el revestimiento de tanques?

La diferencia entre un tejido cuatriaxial de fibra de vidrio y una manta de fibras cortas Mat 450 no es solo una cuestión de especificación técnica — es una diferencia estructural fundamental:

El tejido cuatriaxial distribuye las fibras en cuatro direcciones controladas (0°, +45°, 90°, −45°), creando un laminado cuasi-isotrópico con propiedades mecánicas uniformes en todas las direcciones. Cada fibra contribuye estructuralmente de forma predecible.

El Mat 450 utiliza fibras cortas orientadas aleatoriamente, lo que genera puntos débiles impredecibles, menor transferencia de carga entre fibras y mayor dependencia de la resina como elemento estructural — precisamente el componente que más se degrada con el contacto prolongado con hidrocarburos.

Cuando a esta diferencia en refuerzo se le suma la diferencia en resina — una resina vinílica ecológica de alta resistencia química versus una resina de poliéster insaturado convencional — el contraste se amplifica aún más. La resina vinílica ofrece mayor resistencia a la saponificación (degradación por contacto con agua y combustibles), mayor adherencia al sustrato metálico y menor emisión de estireno durante la aplicación — un compuesto clasificado como Grupo 2B (posiblemente cancerígeno) por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC).

Diagrama comparativo de orientación de fibras: tejido cuatriaxial Rafibra con fibras en 4 direcciones controladas (0° +45° 90° −45°) versus Mat 450 con fibras cortas aleatorias sin orientación definida

La decisión va más allá del precio inicial

Los resultados de este estudio académico independiente confirman lo que la experiencia operativa en más de 9.000 tanques revestidos a nivel mundial por la tecnología Rafibra ya había demostrado: la inversión en materiales de mayor calidad técnica se traduce en mayor vida útil, menor riesgo de falla y menor costo total de propiedad.

En Colombia, la Resolución 40198 de 2021 del Ministerio de Minas y Energía establece además un incentivo regulatorio concreto: los sistemas de Revestimiento Doble Pared (RDP) con monitoreo intersticial quedan exentos de las pruebas de hermeticidad bianuales — un ahorro operativo recurrente que solo es posible con materiales certificados bajo normas europeas (EN 13160, UNE 53991, UNE 53935).

La próxima vez que compare cotizaciones para el revestimiento de sus tanques, recuerde que el precio más bajo en la columna del presupuesto rara vez es el costo más bajo en la vida del tanque.

Referencia científica completa:

Deleanu, L.; Pelin, G.; Chiracu, I.G.; Păduraru, I.; Constandache, M.; Ojoc, G.G.; Vasiliu, A.V. Rate-Dependent Tensile Behavior of Glass Fiber Composites Reinforced with Quadriaxial Fabrics, with or Without Coremat Xi3 Interlayer, for Marine Applications. Polymers 2025, 17, 2074.