Resinas de poliuretano en la construcción

Inyección de resina base poliuretano expandible en contacto con agua. https://www.restic.cl/servicio/reparacion-de-filtraciones/

Las resinas de poliuretano constituyen un material de base orgánica empleadas en la reparación del hormigón. Son resinas que se obtienen por policondensación (poliadición) entre el grupo hidrófilo de un polialcohol y un disocianato. La policondensación puede hacerse por la reacción de los isocianatos con la propia humedad contenida en el aire, por lo que se pueden utilizar productos de un solo componente. Cuando se utilizan dos componentes, la reticulación es más lenta. En la construcción se utilizan estas resinas para ejecutar juntas, para realizar revestimientos de pequeño espesor y en suelos.

Una vez endurecidas la resinas, éstas pueden formar productos rígidos o flexibles. Además de tener una excelente resistencia a la abrasión y tracción, estas resinas pueden unir estructuras, formando uniones adhesivas resistentes a los impactos, que solidifican rápidamente y se pueden adherir a distintas superficies, incluyendo el hormigón. Además, son resistentes a productos químicos como los disolventes, aceites o grasas. Son además productos de alta durabilidad, resistentes al rayado y que forma una buena barrera que evita la carbonatación del hormigón. No obstante, presenta una elevada sensibilidad al fuego y es tóxico cuando se quema, por los gases generados por los cianatos.

Frente a las resinas epoxi, una de sus ventajas es que puede endurecer a temperaturas cercanas a 0º C, aunque es cierto que aumentan su viscosidad cuando desciende la temperatura, lo cual puede entorpecer su puesta en obra. Si se utilizan hormigones basados en resinas de poliuretano, su rápido endurecimiento (de 10 a 20 minutos), permiten una puesta en servicio muy rápida. Por su parte la resina de poliuretano, frente a la epoxi, es más expansiva (puede expandirse hasta 20 veces su tamaño) y por lo tanto más resistente a las quebraduras y más recomendada para aplicarse en el exterior, además se seca rápidamente una vez aplicada. Con carácter general, se utilizará una resina en base epoxi cuando se quiera reparar una fisura muerta y de carácter estructural, es decir, que transmita esfuerzos. Sin embargo, para fisuras vivas o con penetración de agua o humedad, se recomienda el uso de resinas acuoreactivas en base poliuretano. Sin duda, ante filtraciones de agua, la expansividad e impermeabilidad de las resinas acua-reactivas de poliuretano, junto su rapidez, permiten barreras impermeabilizantes y eliminan humedades por filtración en todo tipo de construcciones como obras subterráneas, canales, consolidación de terrenos, fisuras en el hormigón, juntas de dilatación, entre otras.

Os dejo a continuación la ejecución de un suelo de resina con poliuretano antideslizante para un pavimento industrial.

En este otro vídeo se observa cómo se pueden reparar grietas en paredes con resinas expansivas.

Referencias:

Fernández Cánovas; M. (1994). Patología y terapéutica del hormigón armado. 3ª edición, Servicio de Publicaciones del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

Pelufo, M.J. (2003). Caracterización del comportamiento mecánico y frente a la corrosión de morteros de reparación del hormigón estructural. Tesis doctoral. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil, Universidad Politécnica de Valencia.

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Las resinas epoxi en la reparación del hormigón estructural

Solución de anclajes con resina epoxi. https://teoriadeconstruccion.net/blog/resinas-epoxy-solucion-de-anclajes/

Las resinas epoxi constituyen uno de los materiales de base orgánica más utilizados en la construcción. Se han empleado en pavimentos industriales desde los años 60, sobre todo en Europa. Con este nombre se hace referencia tanto a los componentes como al producto final, ya curado. Se trata de un fuerte adhesivo termoplástico resultante de la mezcla de un polímero termoestable y un agente catalizador. Pero también puede llevar otros componentes que modifiquen su comportamiento antes o después del endurecimiento como diluyentes, agentes de curado y otros aditivos. Sin embargo, la composición más simple es la resina epoxi y un endurecedor. El curado de las resinas epoxi tiene lugar a temperatura ambiente, durante el cual se forman enlaces cruzados lo que da como resultado que su peso molecular sea elevado.

Las resinas epoxi pueden usarse puras o en forma de morteros y hormigones si presentan árido fino o fino y grueso. Normalmente se utilizan en trabajos de reparación, refuerzo, sellado de juntas y protección de estructuras de hormigón que se vean atacadas por agentes químicos, físicos o biológicos. La resistencia de la resina epoxi puede ser tan alta como la del hormigón, o incluso duplicarla, con la ventaja de que no presenta fisuras y es impermeable. No obstante, la resistencia aumenta si se añaden compuestos químicos específicos.

En el ámbito de la reparación estructural, las principales aplicaciones de las resinas epoxi serían las siguientes (Pelufo, 2003): reparación de grietas en el hormigón por inyección; unión de hormigón nuevo con el existente para reparar estructuras dañadas; unión de bandas metálicas de acero en refuerzos en hormigón estructural; mortero para relleno de grietas y coqueras, parcheos; hormigón para rellenos de grandes oquedades. Sin embargo, también se pueden utilizar como protección de revestimientos de superficies

En cuanto a sus propiedades, las que destacan por su aplicabilidad a la construcción son las siguientes: retracción despreciable; adherencia a piedra, fábrica de ladrillo, hormigón y acero; resistencia a tracción de hasta 90 MPa, y a compresión entre 120 y 210 MPa; resistencia a productos químicos (excepto al ácido nítrico); comportamiento regular frente a algunos disolventes orgánicos; buen comportamiento frente a cloruros. Como problema podemos destacar su alta sensibilidad a temperaturas superiores a 80ºC, y por tanto, nula resistencia al fuego.

En el caso del uso de las resinas epoxi como material de reparación en hormigón, no hay que olvidar que su coeficiente de dilatación térmica (de 2 a 6 x 10-6 m/mºC), que puede ser muy diferente al del hormigón. Además, si la temperatura varía mucho, se puede producir un fallo de la reparación en la superficie de adherencia del hormigón base.

Tampoco se recomienda la reparación de un hormigón dañado por la corrosión de sus armaduras con un mortero u hormigón de epoxi, pues se pueden crear diferentes zonas de potencial eléctrico, formar pilas galvánicas y acelerar la corrosión en los perímetros de la reparación.

Os dejo algunos vídeos sobre la utilización de la resina epoxi en la construcción.

Os dejo a continuación, por su interés, un artículo de Fernández Cánovas donde se realiza una breve exposición de lo que son estas resinas, nada menos que del año 1964.

Descargar (PDF, 5.31MB)

Referencias:

Fernández Cánovas, M. (1964). Las resinas epoxi en la construcción. Informes De La Construcción16(159), 101–104. https://doi.org/10.3989/ic.1964.v16.i159.4570

Fernández Cánovas; M. (1994). Patología y terapéutica del hormigón armado. 3ª edición, Servicio de Publicaciones del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

Pelufo, M.J. (2003). Caracterización del comportamiento mecánico y frente a la corrosión de morteros de reparación del hormigón estructural. Tesis doctoral. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil, Universidad Politécnica de Valencia.

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¿Quieres incorporarte a nuestro grupo de investigación con un contrato predoctoral?

Quien quiera trabajar con nuestro grupo de investigación tiene una oportunidad de contrato predoctoral FPU. Será bienvenido. Acaba de salir: https://www.boe.es/diario_boe/txt.php?id=BOE-B-2021-46596
En este momento estamos iniciando un proyecto de investigación que se llama HYDELIFE, del cual te puedes informar en los siguientes enlaces:
Si además, quieres ver qué tipo de publicaciones hacemos en nuestro grupo, te remito al siguiente enlace:
Creemos que es una muy buena oportunidad de incorporarte a nuestro grupo de investigación. Te esperamos.

 

 

Proyecto de referencia:
  • Optimización híbrida del ciclo de vida de puentes y estructuras mixtas y modulares de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos. (HYDELIFE). [Hybrid life cycle optimization of bridges and mixed and modular structures with high social and environmental efficiency under restrictive budgets]. PID2020-117056RB-I00.

Los residuos de construcción y demolición (RCD)

Figura 1. Demolición de edificios. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Seneca_County_Courthouse_01_26.JPG

La construcción de infraestructuras y edificios, la reforma de pequeñas obras en viviendas y locales, así como la demolición de infraestructuras o edificios que ya han cubierto su ciclo de vida útil generan residuos. En España estamos hablando de unos 800 m3 por persona y año (Bustillo, 2010), volumen que, en su mayor parte, pasan a vertederos controlados o incontrolados. Estos residuos de construcción y demolición (RCD) son en su mayoría inertes, pero pueden estar mezclados con otros residuos que son peligrosos, como el amianto, los cuales deben separarse y gestionarse de acuerdo con su peligrosidad. Estos residuos constituyen un importante problema ambiental, pues no solo crecen en volumen, sino que su tratamiento y gestión presentan importantes áreas de mejora. En efecto, la contaminación de suelos y acuíferos en vertederos incontrolados, el deterioro paisajístico o su eliminación sin aprovechar su posible valorización, son impactos que deberían corregirse.

La gestión de estos residuos RCD debería realizarse atendiendo a los principios de prevención, reutilización, reciclaje y eliminación. Existe, no obstante, cierta jerarquía en estos principios, siendo preferible siempre la prevención, y si no fuera posible la reutilización o el reciclaje, se procedería a su eliminación. La prevención siempre tratará de evitar la generación de residuos o reducirlos; la reutilización trata de emplear el producto usado para el mismo fin para el que se diseñó originariamente; el reciclado transforma los residuos, dentro de un proceso de producción, para su fin inicial o para otros fines; la valorización permite el aprovechamiento de los recursos contenidos en los residuos sin comprometer la salud y sin utilizar métodos que perjudiquen al medio ambiente; por último, la eliminación se dirige al vertido de los residuos o a su destrucción total o parcial (Ferrando y Granero, 2007).

En todo caso, se trataría de separar los inertes de los productos peligrosos para aprovecharlos. Sin embargo, el problema no es tanto la peligrosidad de los RCD, sino la necesidad de infraestructuras y espacio para su gestión. Según el Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición 2001-2006 (ver Figura 2), el 75% de los RCD se catalogarían de escombros, donde los ladrillos, azulejos y otros productos cerámicos suponen el 54% del total de los RCD. Si a los materiales cerámicos sumamos el hormigón, con un 12% del total del RCD, tendremos 2/3 del total. Si añadimos la piedra (5%) y la arena, grava y otros áridos (4%), tenemos la totalidad de los escombros. El 25% restante ya estaría formado por otros materiales como la madera, el vidrio, el plástico, los metales, etc. Por tanto, si se es capaz de realizar una gestión completa de los escombros, especialmente de los productos cerámicos y del hormigón, podemos tendremos la mayor parte del volumen de los RCD bajo control.

Figura 2. Composición de los RCE según el Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición 2001-2006. http://www.cedexmateriales.es/catalogo-de-residuos/35/residuos-de-construccion-y-demolicion/

Lo dicho nos lleva a la necesidad de comercializar los productos reciclados, especialmente los áridos. Pero aquí tropezamos con problemas cuando, a pesar de existir especificaciones técnicas voluntarias y certificados que acreditan la calidad de los áridos reciclados, se mantiene una desconfianza de profesionales y administraciones al uso de estos productos en la construcción. Resulta evidente la necesidad de promocionar el reciclaje y uso de los RCD. Sin embargo, mientras el canon de vertido en una planta de valorización sea elevado frente al de un vertedero, por ejemplo, pueden suponer barreras para la gestión de estos residuos procedentes de la demolición y la construcción.

Os dejo algún vídeo al respecto de este tema. Espero que os sea de interés.

A continuación os dejo, por su interés, el protocolo de gestión de residuos de construcción y demolición en la UE.

Descargar (PDF, 2.11MB)

Referencias:

BUSTILLO, M. (2010). Manual de RCD y áridos reciclados. Fueyo Editores. Madrid, 797 pp.

FERRANDO, M.; GRANERO, J. (2007). Gestión y minimización de residuos. FC Editorial. Madrid, 265 pp.

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¿Se debe controlar el espesor de tongada y el número de pasadas en la compactación?

Compactador Bomag de rodillo con patas apisonadoras. https://www.interempresas.net/ObrasPublicas/Articulos/145132-Bomag-presenta-la-quinta-generacion-de-rodillos-autopropulsados.html

Suele ser habitual en este blog hacer preguntas como título al contenido de lo que se explica a continuación. La pregunta aquí expuesta tiene que ver con el control del proceso de la compactación de los suelos. En un artículo anterior ya hablamos del control de la calidad de la compactación, distinguiendo el control de recepción del control del proceso. En España el control de recepción parece que es el que prevalece para el cliente, mientras que la empresa constructora suele ocuparse del control del proceso para no incurrir en costes innecesarios. Pero esta forma de actuar no es común en todos los países, y menos con las nuevas tecnologías.

En efecto, atendiendo al control del proceso, hoy día la tecnología incorpora un control de la compactación automático que guía al conductor de la máquina a saber si ha cumplido con las especificaciones exigidas. Se trata de una compactación inteligente que evita un número de pasadas excesivo y, por tanto, aumenta el rendimiento y reduce el coste de esta unidad de obra. Por tanto, el control del proceso claramente se puede automatizar. Pero no siempre ha sido esto así.

En España, el “control de procedimiento” queda descrito en el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3), que establece en su artículo 330 que “cuando lo indique el Proyecto o lo aconsejen las características del material o de la obra, y previa autorización del Director de las Obras, las determinaciones “in situ” de densidad, humedad, y módulo de deformación se complementarán por otras, como los ensayos de huella ejecutados según NLT 256 o el método de “Control de procedimiento” a partir de bandas de ensayo previas. En estas últimas deberán quedar definidas, para permitir su control posterior, las operaciones de ejecución, equipos de extendido y compactación, espesores de tongada, humedad del material y número de pasadas, debiendo comprobarse en esas bandas de ensayo que se cumplen las condiciones de densidad, saturación, módulo de deformación y relación de módulos que se acaban de establecer. En estas bandas o terraplenes de ensayo el número de tongadas a realizar será, al menos, de tres (3)”. Es decir, se trata de realizar un tramo de prueba donde poder determinar, para un material con unas condiciones determinadas, el espesor de tongada, la humedad del material y el número de pasadas.

Sin embargo, la determinación del espesor de capa y número de pasadas puede ser un quebradero de cabeza. En efecto, es posible que el espesor real sea muy diferente al previsto. Suele estar asociado a la elección del equipo de transporte y extensión de tierras. Esta variabilidad obliga a recalcular cada vez el número de pasadas necesario para cada capa. Evidentemente, esto complica la ejecución de la obra, y por ello, raramente se hace este cálculo. Además, la maquinaria puede realizar a la vez la extensión y la compactación, con lo que este control se vuelve poco realista.

Las recomendaciones francesas ofrecen una alternativa inteligente a este tipo de problema. Se trata de fijar un espesor máximo de tongada para cada tipo de suelo y de maquinaria empleada. Pero en vez de exigir un número de pasadas, se recurre al parámetro Q/S, donde Q es el volumen de suelo que se compacta durante un tiempo determinado y S es la superficie cubierta por el compactador para ese tiempo. El cuentakilómetros del compactador nos indica la distancia recorrida en el tiempo de referencia. Basta saber la anchura eficaz de compactación para conocer la superficie S cubierta, pues basta multiplicar dicha anchura eficaz por la distancia indicada.

El parámetro Q/S es más sencillo de medir y controlar que la determinación del número de pasadas. De hecho, Q/S tiene la ventaja de que no hay que realizar ajustes (al menos en primera aproximación), pues el esfuerzo de compactación al que corresponde una superficie S está relacionado con el volumen total Q, en vez de estar definido por tongada elemental, tal y como sucede en el caso en el que se indica el número de pasadas (Morilla, 2012).

Os dejo a continuación varios vídeos donde se explica la solución para el control automático de la compactación. Espero que os gusten.

Referencias:

MORILLA, I. (2012). Interpretación de los ensayos geotécnicos en suelos. 627 pp., Madrid.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

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Las cremas solares y los hormigones autolimpiables

Hormigón auto limpiable con nano partículas de TiO2. Iglesia Jubilar en Roma. https://nuevastecnologiasymateriales.com/otros-importantes-materiales-de-construccion-nano-estructurados/hormigon-autolimpiable/

¿Qué tendrá que ver una crema de protección solar y un hormigón que es capaz de limpiarse por sí solo? Pues el nexo común es el dióxido de titanio (TiO2). El titanio es el noveno elemento más común en la corteza terrestre, siendo un metal común en las plantas y los animales. Su combinación con el oxígeno es muy habitual en los minerales. Pues bien, es el dióxido de titanio un ingrediente activo del protector solar. Actúa como ingrediente de filtración de los rayos ultravioleta y protege la piel bloqueando la luz UV del sol.

Sin embargo, lo curioso es que si se fabrica un hormigón con cementos que incorporen como fotocatalizador el dióxido de titanio, éste degrada los componentes orgánicos que se adhieren a su superficie por efecto de los rayos UV de la luz solar. A estos hormigones se les llama autolimpiables o autolavables. Una inclusión de un 2% de dióxido de titanio es razonablemente económica para su comercialización.

La fotocatálisis descontamina de forma similar a la propia naturaleza. Al igual que la fotosíntesis, debido a la luz solar, puede eliminar el dióxido de carbono para producir materia orgánica; asimismo, la fotocatálisis elimina otros contaminantes comunes en la atmósfera, como óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y compuestos orgánicos volátiles, mediante un proceso de oxidación activado por energía solar. Se trata de “hormigones antipolución“, siendo el TiO2 el fotocatalizador más comúnmente utilizado.

Un ejemplo del empleo de hormigón descontaminante, en este caso reforzado con fibras, lo encontramos en la Torre Diagonal Zero en Barcelona. Se trata de una torre de 26 plantas con más de 100 m de altura construida por ACCIONA. A los paneles prefabricados empleados en este edificio, se les ha aplicado una veladura superficial transpirable e hidrófuga a base de silicatos cuya formulación incorpora dióxido de titanio.

Empleo de hormigón descontaminante en la Torre Diagonal Zero en Barcelona://www.hormigonespecial.com/blog/

Os dejo a continuación algunos vídeos explicativos.

 

Hormigón compactado con una pavimentadora. Ejemplo de un diseño factorial fraccionado resuelto con MINITAB

https://www.360enconcreto.com/blog/detalle/innovacion-y-tendencias/pavimentos-de-concreto-compactados-con-rodillo

En la asignatura de “Modelos predictivos y de optimización de estructuras de hormigón”, del Máster en Ingeniería del Hormigón, se desarrollan laboratorios informáticos. En este caso, os traigo un ejemplo de aplicación de un diseño de experimentos. En este caso, un diseño factorial fraccionado resuelto con MINITAB.

Se quiere determinar la mejor forma de elaborar hormigón compactado con una pavimentadora. La variable de respuesta es el porcentaje de compactación, medido con un densímetro nuclear. Tras una tormenta de ideas con expertos, se ha realizado un diseño de experimentos con 5 factores: el porcentaje de aditivo, la pavimentadora (A antigua, B moderna), el operador de la pavimentadora (A con poca experiencia, y B con mucha), el tipo de mezcla de hormigón y la temperatura del hormigón. Se ha tenido que realizar un diseño fraccionado puesto que el presupuesto limita el número de experimentos a un máximo de 12. Se pide que se analicen los resultados, que fueron los de la tabla siguiente:

Los datos de este caso provienen de la siguiente publicación: Arias, C.; Adanaqué, I.; Buestán, M. Optimización del proceso de elaboración de hormigón compactado con pavimentadora. Escuela Superior Politécnica del Litoral, Ecuador. http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/4754

Os paso la resolución de este laboratorio informático. Espero que os sea de interés.

Descargar (PDF, 1.14MB)

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Reputación de la marca personal en redes e innovación en la construcción

Reputación digital. https://www.seoptimer.com/es/blog/reputacion-digital/

Llevo varios años proponiendo una práctica a mis estudiantes de la asignatura “Gestión de la innovación en el sector de la construcción” del Máster Universitario en Planificación y Gestión de la Construcción que se imparte en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Valencia.

Consiste básicamente en buscar tres noticias recientes sobre sobre productos o procesos innovadores en el sector de la construcción y comunicarlo por redes sociales con la etiqueta #MAPGIC (Twitter, Facebook y LinkedIn). Este trabajo, en principio sencillo, sin embargo presenta un trasfondo más profundo del que parece.

En efecto, lo primero que se detecta es que, incluso en pleno siglo XXI, aún tenemos estudiantes reacios a las redes sociales. No han interiorizado la importancia que tiene la comunicación profesional en estos medios. Lo segundo, es que muchos de los que usan estas redes sociales lo hacen desde muy jóvenes de forma despreocupada, sin tener en cuenta la repercusión que puede tener en su futuro profesional los recuerdos o la imagen ofrecida a lo largo de los años.

Sirve, por tanto la práctica para adentrarse y discutir la importancia que tiene el denominado en inglés “personal branding” y la reputación en línea de la identidad digital. De hecho, muchos de nuestros estudiantes han tenido que crear un nuevo perfil que, desde el principio, va a utilizarse en el ámbito exclusivamente profesional. No en balde, las empresas suelen rastrear por internet el perfil de sus candidatos, vetando perfiles que no se adapten a la idiosincrasia de la organización. De ahí la gran importancia de este tema.

Además, este trabajo presenta una bonificación adicional a aquellos tuits que hayan sido capaz de encontrar una noticia lo suficientemente atrayente como para lograr un número elevado de retuits. Esta estrategia obliga a los estudiantes a preguntarse por las mejores estrategias de comunicación en línea.

Por último, y no menos importante, se trata de un trabajo de búsqueda por parte del estudiante de aquellas innovaciones recientes en el ámbito de la construcción. Esta labor de vigilancia tecnológica tiene una capital importancia en las empresas que gestionan su innovación como un proceso empresarial.

Os dejo a continuación un hilo de Twitter, donde mi buen amigo Curro Lucas nos habla sobre la importancia de la marca digital en ingeniería civil. Espero que os guste.

 

Las dificultades asociadas a las vigas Vierendeel y su rotura frágil

Jules Arthur Vierendeel (1852-1940). https://es.wikipedia.org/wiki/Jules_Arthur_Vierendeel

Los entramados en bastidor, también llamados Vierendeel, surgieron de la patente de 1897 de una viga reticulada que lleva el nombre de su creador, el ingeniero belga Jules Arthur Vierendeel (1852-1940). La viga Vierendeel tiene una forma de celosía ortogonal que presenta la ventaja de prescindir de las tradicionales diagonales. Esta característica obliga a rigidizar fuertemente los nudos, estando sometidas sus barras a esfuerzos flectores y cortantes, además de los esfuerzos axiles. La tipología de la estructura presenta ventajas como la de permitir el paso a su través, ya sea de personas o de conducciones, facilitando también la colocación de carpinterías en edificación.

En el caso de los puentes, los de este tipo se hicieron muy populares en el primer tercio del siglo XX, existiendo un buen número de ejemplos en Bélgica y en el antiguo Congo Belga. El primer puente de estas características se construyó en Avelgem, Bélgica, en 1902. En España, por ejemplo, tenemos un ejemplo en Riera de Caldas, terminado en 1933.

 

Vigas Vierendeel en el teatro Alla Scala de Milán. https://www.e-zigurat.com/blog/es/ejemplos-estructurales-aplicacion-vigas-vierendeel/
Puente Hafe vu Léck. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_Vierendeel

Sin embargo, esta tipología no está exenta de dificultades relacionada con la tenacidad del acero y la mecánica de fractura. Un ejemplo es el colapso del puente Vierendeel de Hasselt, sobre el canal Alberto, en Bélgica, en 1938. Este desastre ocurrió con una temperatura de -20ºC. Se trataba de un puente metálico soldado donde, al desaparecer las diagonales de la celosía, se debía reforzar los cordones y montantes. Pero lo más importante, la ejecución de los nudos soldados requiere de una delicadeza y cuidado máximos. En efecto, estos nudos soldados fueron el origen de sonados desastres como el descrito debido a que con las bajas temperaturas del invierno y con cierta sobrecarga, se produce con cierta facilidad la rotura frágil del acero si no se concibe y ejecuta los innumerables detalles asociados a la soldadura.

Otra dificultad añadida es su deformabilidad frente a otras tipologías de celosías trianguladas. Por ejemplo, para una pasarela de 60 m, la flecha de una viga Vierendeel es unas 10 veces mayor que el resto. Aproximadamente del orden de Luz/100, mientras que en las celosías son menores que Luz/1000.

Sin embargo, hoy día existe cierta tendencia en arquitectura en utilizar este tipo de estructura sin informar claramente sobre las dificultades de esta tipología, muy tentadora, como nos comenta Javier Rui-Wamba en su libro “Teoría unificada de estructuras y cimientos. Una mirada transversal“.

Os dejo a continuación un vídeo sobre la construcción con vigas Vierendeel en el Centro Cultural Nestor Kirchner, en Buenos Aires (Argentina).

En este otro vídeo, donde unos estudiantes rompen un modelo reducido de viga Vierendeel, vemos la gran deformabilidad de esta estructura.

Un ejemplo arquitectónico singular fue la construcción de las Torres Gemelas, donde se recurrió a la viga Vierendeel y a un sistema invertido de estructura.

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La Guerra de Crimea, Bessemer y el acero estructural

Sir Henry Bessemer (1813-1898). https://es.wikipedia.org/wiki/Henry_Bessemer

No es casual que un conflicto bélico y el despegue de la industria armamentística provoquen crisis de calado que acelera y transforma, paradógicamente, la calidad de vida en muchos países. La Guerra de Crimea (1853-1856) empezó y concluyó en medio de una auténtica revolución debida a Sir Henry Bessemer. Fue este ingeniero inglés el que, hacia 1855, descubrió en Inglaterra la posibilidad de afinar el arrabio procedente de los altos hornos, patentando el proceso ese mismo año. Eso cambió profundamente la industria armamentística, pero también la civil, con la construcción de barcos, ferrocarriles, edificios industriales y puentes. Fue el inicio de la Era del Acero.

Pero vayamos por partes. La Guerra de Crimea enfrentó al Imperio ruso y al reino de Grecia contra una coalición formada por el Imperio otomano, Francia, Gran Bretaña y el reino de Cerdeña. El origen de la guerra puede encontrarse en la decadencia del Imperio otomano y el expansionismo ruso, que acrecentaron el temor de Francia y Gran Bretaña de que el Imperio otomano se desmoronase y pasase a ser un vasallo ruso. El conflicto terminó con la derrota de Rusia. Se puso fin al orden europeo surgido del Congreso de Viena, resurgió Francia como potencia, el Imperio austríaco entro en declive y Rusia empezó reformas como la abolición de la servidumbre y cambios en la estructura, reclutamiento y entrenamiento de su ejército. Pero lo que más nos interesa en este artículo es resaltar que la de Crimea fue la primera guerra moderna que utilizó nuevas tecnologías como el ferrocarril, el barco de vapor, el telégrafo, la fotografía y una nueva generación de fusiles. “Agua, sol y guerra en Sebastopol” es un viejo dicho de los agricultores castellanos con motivo de la Guerra de Crimea. El agua y el sol multiplicaban las cosechas y la guerra cerraba la salida del trigo de las estepas ucranianas y rusas cuando se bloqueaba  el puerto de Sebastopol. Esta guerra propició  la subida del precio del cereal español y era motivo de alegría de sus agricultores.

En plena Guerra de Crimea, Inglaterra buscaba producir acero más resistente y en grandes cantidades, pues algunos cañones no resistían el calibre de determinados disparos. A Bessemer se le ocurrió insuflar aire a través del baño fundido en los recipientes o convertidores asociados a su nombre. La revolución tecnológica ocurrió en ese mismo momento. Los altos hornos eran capaces de producir arrabio, fundición líquida de las menas del hierro, pero con el inconveniente de presentar contenidos de carbono entorno al 4%. Este arrabio, una vez enfriado, daba lugar a un material de gran dureza pero muy frágil, que solo era apto para moldear piezas de fundición. Pero la inyección de aire presurizado por el fondo del alto horno provocaba la reducción por oxidación del carbono, el silicio y el fósforo del arrabio, dando lugar a la producción del acero en cantidades industriales, con un contenido en carbono inferior al 0,25%. Con su innovación, solo en 25 minutos se podía convertir 25 toneladas de hierro en acero.

Convertidor Bessemer, Kelham Island Museum, Sheffield, Inglaterra (2002). https://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Thomas-Bessemer

Este nuevo proceso productivo disparó la demanda de acero en cantidad y calidad, especialmente con el ferrocarril de la época. Hoy día existen procedimientos más eficientes que los convertidores Bessemer, como los convertidores de oxígeno y los hornos eléctricos. Pero la revolución fue imparable. El acero de calidad permitió una auténtica revolución en la construcción con este nuevo material, el acero estructural.

Hoy en día, los convertidores de oxígeno y los hornos eléctricos acaparan la producción mundial de acero. Se vierte el material en lingoteras de fundición para introducirse en trenes de laminación que conforman, por etapas, chapas, carriles y perfiles laminados. La introducción de sistemas continuos de laminación está eliminado las lingoteras, simplificando los procesos y facilitando la aplicación de los tratamientos térmicos.

En este vídeo os dejo una breve semblanza de Bessemer y su invención.

Os dejo varios vídeos de producción del acero.