Figura 1. Encofrado vertical para muro. Imagen: V. Yepes
La correcta utilización del encofrado es fundamental para garantizar tolerancias aceptables en las estructuras de hormigón. Según el Anejo 14 del Código Estructural, el sistema de tolerancias que adopte el autor del proyecto debe quedar claramente establecido en el pliego de prescripciones técnicas particulares, bien por referencia a este anejo, bien completado o modificado según se estime oportuno. En dicho anejo se recogen las tolerancias dimensionales a las que deben ajustarse los elementos de hormigón.
Es esencial destacar que tanto el encofrado como las cimbras requieren un mantenimiento específico y criterios para evaluar cuándo debe repararse, limpiarse o retirarse.
Para asegurar una ejecución adecuada, es necesario considerar el deterioro que el tiempo y el uso pueden provocar en las estructuras de los encofrados. La norma UNE 180201 proporciona tablas con valores admisibles para estas tolerancias y niveles de calidad.
Además, esta norma establece tres tipos fundamentales de acabado:
Clase E1 (Convencional): Se refiere al hormigón que no necesita una calidad estética, ya sea porque no es necesario o porque se le aplicará un tratamiento posterior.
Clase E2 (Para hormigón visto): Hace referencia al hormigón que requiere cierta estética y generalmente no lleva ningún recubrimiento o este es mínimo.
Clase E3 (Con control estricto de las deformaciones del encofrado): Se utiliza en estructuras singulares donde se exige un acabado superior, como en el caso de acabados con hormigón blanco.
Estas clases E1, E2 y E3 se corresponden con los grupos 5, 6 y 7, respectivamente, de la Norma DIN 18202.
La calidad de la superficie encofrante, es decir, el material que entra en contacto con el hormigón fresco, desempeña un papel crucial en este proceso. A continuación se describen los criterios de comprobación empleados en la evaluación del acabado del hormigón.
Al examinar la superficie encofrante, es esencial considerar los siguientes aspectos:
Defectos en la geometría superficial: Se deben tener en cuenta valores específicos en función de las calidades obtenidas, medidos con una regla de 3 metros para evaluar la desviación en el punto medio.
Presencia de huecos o protuberancias en la superficie: La determinación de la aceptabilidad del material para su reutilización o la necesidad de reparación dependerá de los valores obtenidos mediante mediciones.
Condiciones de homogeneidad en la textura superficial: Se realiza un análisis exhaustivo de la superficie encofrante para verificar su compatibilidad con la clase de encofrado. En este punto, se examinan agujeros permitidos, distintos de los presentes en el sistema, considerando su tamaño. Además, se evalúan cortes, arañazos, muescas, fisuras, entre otros, aplicando sus respectivos criterios de aceptación. En el reverso y considerando el marco resistente, no se aceptan en ningún caso acumulaciones de hormigón en esquinas, bastidores y orificios destinados a elementos sustentables.
En el caso de superficies encofrantes de acero o aluminio, se requiere evaluar las abolladuras y determinar su profundidad máxima aceptable, a pesar de que este factor no esté contemplado en la norma UNE 180201. Es fundamental aplicar estos criterios de manera rigurosa para garantizar la calidad y conformidad del acabado del hormigón.
Criterios de comprobación
Calidad convencional
Calidad de hormigón visto
Calidad especial
Defectos en la geometría superficial
Desviación admisible medida con regla de 3 m
≤ 13 mm
≤ 5 mm
≤ 3 mm
Huecos o protuberancias en algún punto de la superficie
Profundidad o altura admisible del hueco o la protuberancia
≤ 8 mm
≤ 5 mm
≤ 2 mm
Condiciones de homogeneidad en la textura superficial
Limpieza de superficie
Se admiten restos de hormigón y lechada
Sin presencia de restos de hormigón, se admite lechada
Ningún resto de hormigón y/o lechada
Condiciones de homogeneidad en la textura superficial
Agujeros admisibles distintos de los propios del sistema
≤ 8 mm
≤ 4 mm
0 mm
Condiciones de homogeneidad en la textura superficial (*)
Cortes, arañazos, muescas y fisuras con profundidad (**) y apertura admisible
≤ 8 mm
≤ 5 mm
≤ 2 mm
Abolladuras con profundidad (**) admisible en superficies metálicas en encofrados verticales u horizontales
≤ 20 mm
≤ 5 mm
(*) Aplicable únicamente a superficies fenólicas en encofrados verticales u horizontales.
(**) A menos que influyan en la resistencia, rigidez o funcionalidad, según lo indicado en el manual de instrucciones del fabricante, el cual se seguirá para determinar las dimensiones permitidas en cuanto a apertura y profundidad.
Referencias:
AFECI (2021). Guía sobre encofrados y cimbras. 3ª edición, Asociación de fabricantes de encofrados y cimbras, 76 pp.
Figura 1. Energía específica requerida para diferentes sistemas de excavación.
La energía específica, también conocida como Specific Energy (SE) en inglés, se define como la cantidad de energía consumida para excavar un volumen unitario de roca. Esta medida se expresa en diversas unidades, tales como MJ/m, KW-h/m3, hp-h/yd3 o hp-h/t, que relacionan la energía consumida con el volumen excavado.
Es importante destacar que la energía específica tiende a aumentar cuando se busca producir partículas de un tamaño menor en una misma roca. Este incremento está directamente relacionado con el aumento de la resistencia a compresión de la roca en cuestión.
La energía específica requerida para la excavación de una determinada roca dependerá de dos factores clave: la separación de los cortadores (S) y su profundidad de ataque (P). El ratio entre estos dos parámetros, denominado S/P, se convierte en un elemento crucial al seleccionar equipos. Para rozadoras tipo “drag”, este ratio varía entre 2 y 4, mientras que para cortadores de discos oscila entre 10 y 20.
En términos prácticos, la energía específica desempeña un papel esencial al determinar los ratios de avance (m/h o m/día) de una máquina. Esta información se revela como un indicador clave para optimizar la eficiencia y el rendimiento de los equipos utilizados en la excavación de rocas.
La Figura 1 presenta el espectro de la energía específica necesaria para la fragmentación de una roca mediante diversos sistemas de excavación comúnmente utilizados.
El ratio de producción instantáneo (IPR, en inglés) de un equipo se puede calcular de la siguiente forma:
El ratio lineal de avance (ROP, en inglés) de un equipo se calcula de la siguiente forma:
El ratio de avance diario (AR, en inglés) de un equipo es:
La tabla que se presenta a continuación resulta útil para anticipar el ratio de producción (IPR) y el ratio de avance (AR) de un equipo mecánico, todo ello fundamentado en la energía específica.
Referencias:
MARTÍNEZ-PAGÁN, P. (2023). Laboreo de minas. 3.º Curso – GIRME – Ingeniería de Minas. Universidad Politécnica de Cartagena.
ROSTAMI, J. (2011). Mechanical Rock Breaking. In SME Mining Engineering Handbook, 3rd Edition, Darling, P. (Ed.), Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, 417-434.
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209.
Figura 1. https://www.robbinstbm.com/products/mining-machines/mine-development-machine/
La Máquina de Desarrollo Minero “Mine Development Machine” (MDM) es un equipo especializado diseñado para la perforación de secciones no circulares, específicamente rectangulares, en entornos de rocas con una resistencia a la compresión de hasta 200 MPa. Este dispositivo está equipado con un cabezal de corte rotativo que cuenta con cortadores de disco para garantizar una eficiente excavación.
Hasta ahora, la excavación de galerías mineras y túneles de acceso se ha llevado a cabo mediante una metodología de perforación y voladura a menudo lenta y ardua. Históricamente, los métodos de túneles mecanizados han carecido de la personalización necesaria para agilizar las actividades mineras. El MDM ofrece una tasa de excavación el doble de rápida que la perforación y voladura, en el caso del modelo Robbins MDM5000. El perfil rectangular elimina la necesidad de verter una solera o cortar el invertido, lo que permite su uso inmediato por la flota de vehículos de la mina.
Su aplicación principal se encuentra en la construcción de infraestructuras mineras, especialmente en el desarrollo de túneles de acceso o galerías con dimensiones de 5,0 m de ancho por 4,5 m de alto. La solera resultante del túnel queda en condiciones óptimas para ser utilizada por los equipos mineros que operan sobre ruedas, facilitando así el transporte y movimiento en el interior de la mina.
Figura 2. https://www.robbinstbm.com/products/mining-machines/mine-development-machine/
El MDM utiliza gran parte de la misma tecnología que una máquina perforadora de túneles, incluyendo cortadores de disco que se desplazan en la misma pista durante un ciclo de perforación. Durante la perforación, los agarres se extienden contra las paredes del túnel, reaccionando al impulso hacia adelante de la máquina, al igual que en las TBM estándar. Los cilindros hidráulicos de propulsión se extienden, empujando los cortadores hacia la roca. La transferencia de este alto impulso a través de los cortadores de disco giratorios crea fracturas en la roca, provocando que los fragmentos se desprendan de la cara del túnel. Un sistema único de agarre flotante presiona contra las paredes laterales y se bloquea en su lugar mientras los cilindros de propulsión se extienden, permitiendo que la viga principal avance el MDM. Además, se coloca soporte continuo inmediatamente detrás del cabezal cortador en un patrón que cumple con los estándares de la mina. El soporte y la instalación de servicios públicos como tuberías, ventilación e iluminación se realizan simultáneamente a la perforación. Dado que la roca se fractura mecánicamente, no se requiere trituración secundaria y la roca rota es adecuada para el transporte mediante cintas transportadoras.
Existen algunas diferencias clave: mientras que una TBM estándar tiene un movimiento circular constante coincidente con el eje del túnel durante la perforación, el MDM utiliza un movimiento oscilante del cabezal cortador. El cabezal cortador del MDM oscila hacia arriba/abajo alrededor de un eje horizontal perpendicular al eje del túnel. La evacuación de material en el MDM es bastante diferente a la de una TBM estándar, con el material desplazándose hacia atrás desde el cabezal cortador en cada barrido descendente hacia una cinta transportadora o cadena instalada en el invertido. Esencialmente, la carga de la cinta transportadora se ejecuta mediante el barrido descendente del cabezal cortador en lugar de que los cucharones de material se vacíen sobre una cinta transportadora mientras el cabezal cortador gira, como en la configuración de una TBM estándar.
El MDM presenta diversas ventajas para las minas en comparación con otros métodos, como la perforación y voladura. La perforación con el MDM tiene tasas de avance aproximadamente el doble de las de una perforación y voladura, lo que resulta en paredes de túneles más uniformes, menos desprendimiento excesivo y un menor requerimiento de soporte estructural. El aumento en las tasas de avance se debe en parte al progreso continuo de la máquina, a diferencia de las operaciones de perforación y voladura, donde los equipos deben salir del túnel durante la detonación por motivos de seguridad. Además, la instalación simultánea de soporte estructural aumenta aún más las tasas generales de avance en comparación con las operaciones de perforación y voladura que deben instalar el soporte estructural de manera secuencial.
Este avanzado equipo ha demostrado su eficacia en la mina de plata de Fresnillo, ubicada en México. Su rendimiento se destaca con avances notables de 10-12 metros por día en condiciones de rocas con una resistencia inferior a 100 MPa, y de 7-10 metros por día en terrenos más desafiantes, con resistencia en el rango de 100-150 MPa. La máquina ha perforado a velocidades de hasta 52 metros en una semana y 191 metros en un mes en andesita y esquisto con intrusiones de cuarzo que desafiaron intentos previos de excavación con rozadoras.
La versatilidad y eficiencia de la MDM la convierten en una herramienta crucial para la ejecución de proyectos mineros, mejorando la productividad y la seguridad en el desarrollo de túneles y galerías en condiciones diversas.
Os dejo algunos vídeos de esta máquina.
Os dejo, también, un artículo explicativo de esta máquina.
DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1998). Manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras. Ministerio de Fomento, Madrid, 390 pp.
INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie Tecnológica y Seguridad Minera, 2ª Edición, Madrid, 541 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
UNIÓN ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS (1990). Manual de perforación. Río Blast, S.A., Madrid, 206 pp.
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209.
Figura 1. Cat HW300 Highwall Miner, https://h-cpc.cat.com/cmms/v2?&f=subfamily&it=group&cid=406&lid=en&sc=CA&gid=18296377&nc=1
Dentro de los equipos empleados en la excavación mecánica en minería a cielo abierto destacan los “Highwall Miners”. Estos avanzados equipos mineros desempeñan un papel crucial en la extracción de minerales al excavar sobre paredes o muros verticales. Constituyen una combinación ingeniosa entre un minador continuo (CM) y la estructura exterior que proporciona el soporte necesario para el minador. Su aplicación se centra en la explotación de capas delgadas de carbón, yeso u otras rocas de dureza media a blanda, siendo especialmente idóneos para la minería de contorno.
Con la capacidad de extraer minerales de carbón con potencias de hasta 1,5 metros, estos equipos representan una solución eficiente y productiva para la industria minera. La versatilidad de estos dispositivos permite alcanzar grandes producciones, llegando hasta las 110,000 toneladas al mes, con tan solo cuatro personas operando el equipo.
Destacando entre sus características, el equipo Cat HW300 Highwall Miner demuestra su capacidad al trabajar en bermas de hasta 18 metros. Esta notable amplitud de acción amplía las posibilidades de extracción y facilita la labor minera en entornos desafiantes.
Figura 2. https://cinmine.com/products/highwall-miner-products/
Además de su eficiencia en la producción, estos equipos demuestran su valía al recuperar hasta un 70% del carbón presente en las capas explotadas, lo que contribuye significativamente a maximizar la rentabilidad de las operaciones mineras.
En resumen, estos equipos de vanguardia no solo destacan por su capacidad para extraer minerales en condiciones específicas, sino que también ofrecen eficiencia, productividad y rentabilidad, convirtiéndose en piezas clave para el éxito de la industria minera en la extracción de recursos en capas delgadas.
Os dejo a continuación algunos vídeos para que veáis el funcionamiento de estos equipos.
Referencias:
DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1998). Manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras. Ministerio de Fomento, Madrid, 390 pp.
INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie Tecnológica y Seguridad Minera, 2ª Edición, Madrid, 541 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
UNIÓN ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS (1990). Manual de perforación. Rio Blast, S.A., Madrid, 206 pp.
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209.
Figura 1. https://www.epiroc.com/es-es/products/rock-drilling-tools/geotechnical-drilling-tools/large-diameter-drilling-solustions/cluster-drills
El sistema Cluster-Drill constituye un avance en la técnica de perforación rotopercutiva diseñado especialmente para perforaciones de gran diámetro. Este sistema está conformado por un conjunto de martillos en fondo (DTH) que resulta ideal para la construcción de chimeneas.
Los diámetros de las perforaciones abarcan desde 915 mm hasta 1778 mm. Este sistema permite alcanzar grandes profundidades, llegando hasta los 300 m en roca dura y abrasiva.
Además de posibilitar la perforación de cada martillo TDH de manera independiente, también incorpora un módulo rotativo que los contiene. Este módulo principal puede extenderse para recoger los detritos generados durante el proceso.
Figura 2. https://www.epiroc.com/es-es/products/rock-drilling-tools/geotechnical-drilling-tools/large-diameter-drilling-solustions/cluster-drills
Os paso un vídeo de Atlas Copco de este sistema de perforación.
Referencias:
DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1998). Manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras. Ministerio de Fomento, Madrid, 390 pp.
INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie Tecnológica y Seguridad Minera, 2ª Edición, Madrid, 541 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
UNIÓN ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS (1990). Manual de perforación. Rio Blast, S.A., Madrid, 206 pp.
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209.
La Universitat Politècnica de València, en colaboración con la empresa Ingeoexpert, ha elaborado un Curso online sobre “Estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras”.
El curso, totalmente en línea, se desarrollará en 6 semanas, con un contenido de 75 horas de dedicación del estudiante. Hay plazas limitadas.
Este curso aborda de manera amplia las estructuras auxiliares utilizadas en la construcción, abarcando tanto el ámbito de la edificación como el de las obras de ingeniería civil. No se requieren conocimientos previos específicos para participar, ya que está diseñado para beneficiar a un amplio espectro de profesionales, tanto con experiencia como sin ella, así como a estudiantes de diversas disciplinas relacionadas con la construcción, ya sea a nivel universitario o de formación profesional. Además, el proceso de aprendizaje ha sido estructurado de manera gradual, permitiendo a los estudiantes adentrarse en aquellos aspectos que despierten su interés mediante material complementario y enlaces a recursos en línea, como videos y catálogos.
En este curso, adquirirás conocimientos fundamentales sobre andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. El enfoque principal de este programa se centra en comprender los principios básicos que rigen las estructuras auxiliares esenciales para la construcción de edificios e infraestructuras, especialmente aquellas destinadas a la contención temporal del terreno y a la ejecución de estructuras de hormigón. Este curso abarca un amplio espectro, profundizando en los fundamentos de la ingeniería de la construcción. Se destaca la importancia de cultivar el pensamiento crítico del estudiante, particularmente en relación con la selección de métodos y técnicas empleadas en el diseño y uso de medios auxiliares en casos concretos. El curso trata llenar el hueco que deja la bibliografía habitual, donde no se profundiza en los procedimientos constructivos y el empleo de estas estructuras auxiliares, especialmente desde el punto de vista de su diseño, uso y seguridad. Además, el curso está diseñado para que el estudiante pueda ampliar por sí mismo la profundidad de los conocimientos adquiridos en función de su experiencia previa o sus objetivos personales o de empresa.
El contenido del curso se organiza en 50 lecciones, que constituyen cada una de ellas una secuencia de aprendizaje completa. Además, se entregan un amplio conjunto problemas resueltos que complementan la teoría estudiada en cada lección. La dedicación aproximada para cada lección se estima en 2-3 horas, en función del interés del estudiante para ampliar los temas con el material adicional. Al finalizar cada unidad didáctica, el estudiante afronta una batería de preguntas cuyo objetivo fundamental es afianzar los conceptos básicos y provocar la duda o el interés por aspectos del tema abordado. Al final se han diseñado tres unidades adicionales para afianzar los conocimientos adquiridos a través del desarrollo de casos prácticos, donde lo importante es desarrollar el espíritu crítico y su capacidad para resolver problemas reales. Por último, al finalizar el curso se realiza una batería de preguntas tipo test cuyo objetivo es conocer el aprovechamiento del estudiante, además de servir como herramienta de aprendizaje.
El curso está programado para 75 horas de dedicación por parte del estudiante. Se pretende un ritmo moderado, con una dedicación semanal en torno a las 10-15 horas, dependiendo de la profundidad requerida por el estudiante, con una duración total de 6 semanas de aprendizaje.
Lo que aprenderás
Al finalizar el curso, los objetivos de aprendizaje básicos son los siguientes:
Comprender la utilidad y las limitaciones de los medios auxiliares empleados para la construcción
Evaluar y seleccionar las estructuras temporales atendiendo a criterios económicos y técnicos
Conocer las buenas prácticas y los aspectos de seguridad implicados en el uso de las estructuras temporales
Comprobar los aspectos básicos de las acciones que intervienen en el diseño de las estructuras temporales
Programa del curso
Lección 1. Estructuras auxiliares y desmontables: concepto y clasificaciones
Lección 2. Apeos y apuntalamientos
Lección 3. Apeo de fachadas para el vaciado de edificios: estabilizadores de fachada
Lección 4. El apeo de urgencia
Lección 5. Entibaciones de madera
Lección 6. Entibación de zanjas mediante paneles
Lección 7. Problemas resueltos de entibaciones
Lección 8. Andamio de trabajo en obras de construcción
Lección 9. Andamio de borriquetas
Lección 10. Torres de trabajo móviles
Lección 11. Plataformas de trabajo desplazables sobre mástil: andamio de cremallera
Lección 12. Plataformas de trabajo suspendidas de nivel variables
Lección 13. Andamios de marcos prefabricados: andamios de fachada europeos
Lección 14. Andamios multidireccionales o de volumen
Lección 15. Criterios generales para la ejecución de estructuras de hormigón
Lección 16. Introducción a los encofrados y moldes
Lección 17. Clasificación de los sistemas de encofrado
Lección 18. Requisitos sobre encofrados y moldes
Lección 19. Reducción de costes en la construcción de encofrados
Lección 20. Moldes para hormigón prefabricado
Lección 21. Encofrado prefabricado para pilares
Lección 22. Encofrados para forjados reticulares
Lección 23. Construcción mediante encofrados túnel
Lección 24. Mesas encofrantes o sistemas premontados
Lección 25. Encofrados de contrachapado fenólico
Lección 26. Productos desencofrantes de desmoldeo
Lección 27. Cimbras y encofrados hinchables
Lección 28. Encofrados deslizantes
Lección 29. Encofrado trepante
Lección 30. Carros de encofrado para túnel
Lección 31. Carros de encofrado para la construcción de puentes por avance en voladizo
Lección 32. Medidas de seguridad durante el desencofrado
Lección 33. Coeficientes de seguridad de los materiales de un encofrado
Lección 34. Empuje del hormigón fresco sobre un encofrado
Lección 35. Problemas resueltos de encofrados
Lección 36. El proyecto de una cimbra
Lección 37. Parámetros de diseño y seguridad en las cimbras
Lección 38. Clases de diseño de cimbras según la norma UNE-EN 12812
Lección 39. El anejo y la guía de operación de una cimbra
Lección 40. Construcción in situ de tableros con cimbra completa apoyada
Lección 41. Construcción in situ de tableros por vanos sucesivos
Lección 42. Cimbras autolanzables
Lección 43. Clasificación de cimbras autolanzables
Lección 44. Lanzadores de vigas
Lección 45. Construcción con cimbra y autocimbra de puentes arco
Lección 46. Requisitos de los cimientos de una cimbra
Lección 47. Cimbrado, recimbrado, clareado y descimbrado de plantas consecutivas
Lección 48. Resistencia del hormigón para el descimbrado
Lección 49. Precauciones específicas en seguridad relativas al montaje y desmontaje de cimbras
Lección 50. Problemas resueltos de cimbras
Supuesto práctico 1.
Supuesto práctico 2.
Supuesto práctico 3.
Batería de preguntas final
Conozca a los profesores
Víctor Yepes Piqueras
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Universitat Politècnica de València
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (1982-1988). Número 1 de promoción (Sobresaliente Matrícula de Honor). Especialista Universitario en Gestión y Control de la Calidad (2000). Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Sobresaliente “cum laude”. Catedrático de Universidad en el área de ingeniería de la construcción en la Universitat Politècnica de València y profesor, entre otras, de las asignaturas de Procedimientos de Construcción en los grados de ingeniería civil y de obras públicas. Su experiencia profesional se ha desarrollado como jefe de obra en Dragados y Construcciones S.A. (1989-1992) y en la Generalitat Valenciana como Director de Área de Infraestructuras e I+D+i (1992-2008). Ha sido Director Académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (2008-2017), obteniendo durante su dirección la acreditación EUR-ACE para el título. Profesor Visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Investigador Principal en 5 proyectos de investigación competitivos. Ha publicado más de 160 artículos en revistas indexadas en el JCR. Autor de 10 libros, 22 apuntes docentes y más de 350 comunicaciones a congresos. Ha dirigido 16 tesis doctorales, con 10 más en marcha. Sus líneas de investigación actuales son las siguientes: (1) optimización sostenible multiobjetivo y análisis del ciclo de vida de estructuras de hormigón, (2) toma de decisiones y evaluación multicriterio de la sostenibilidad social de las infraestructuras y (3) innovación y competitividad de empresas constructoras en sus procesos. Ha recibido el Premio a la Excelencia Docente por parte del Consejo Social, así como el Premio a la Trayectoria Excelente en Investigación y el Premio al Impacto Excelente en Investigación, ambos otorgados por la Universitat Politècnica de València.
Lorena Yepes Bellver
Ingeniera civil, máster en ingeniería de caminos, canales y puertos y máster en ingeniería del hormigón. Universitat Politècnica de València.
Profesora Asociada en el Departamento de Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de las Estructuras de la Universitat Politècnica de València. Es ingeniera civil, máster en ingeniería de caminos, canales y puertos y máster en ingeniería del hormigón. Ha trabajado en los últimos años en empresas constructoras y consultoras de ámbito internacional. Aparte de su dedicación docente e investigadora, actualmente se dedica a la consultoría en materia de ingeniería y formación.
Figura 1. Apeos y apuntalamientos. https://noticias.bt2asociados.com/apeos-y-apuntalamientos-de-edificios/
En una construcción, ya sea nueva o existente, es posible que presenten problemas de estabilidad y resistencia o que esté prevista su demolición. En cualquier caso, es fundamental contar con una estructura provisional que garantice su estabilidad. Este medio auxiliar, comúnmente conocido como “apeo” o “apuntalamiento”, desempeña un papel crucial en la seguridad y eficiencia de la obra. Por tanto, la diferencia entre ambos términos es muy sutil. En un artículo anterior vimos que la urgencia es el elemento clave que permite diferenciar ambos conceptos. Así, mientras el apuntalamiento presenta un carácter de urgencia mayor al del apeo.
Además de la urgencia, podría enfocarse la diferencia entre apuntalamientos y apeos de otra forma. Así, los apuntalamientos transmiten normalmente las cargas a una zona inferior mediante elementos colocados en posición vertical con elementos denominados puntales, enanos, virotillos o pie-derechos, mientras que los apeos transmitirían las cargas por elementos inclinados denominados jabalcones, tornapuntas, codales o tirantes.
Es posible clasificar las estructuras provisionales utilizadas en la construcción, refuerzo o demolición de estructuras según los criterios que pueden verse en la Figura 2.
Figura 2. Criterios de clasificación de los apeos y apuntalamientos
Los apeos o apuntalamientos pueden clasificarse en verticales, horizontales e inclinados según su disposición. Los verticales recogen cargas horizontales y las transmiten a una base resistente. Los horizontales contrarrestan momentos de vuelco en elementos verticales, mientras que los inclinados pueden gestionar cargas distribuidas y momentos de vuelco. Los apuntalamientos inclinados son los más complejos debido a la descomposición de fuerzas en la transmisión de cargas y tienen una tendencia a desplazarse de su punto de instalación. Los componentes de cada tipo se recogen en la Figura 3.
Figura 3. Tipos de apeos y apuntalamientos según su disposición
La disposición de los apeos o apuntalamientos depende de los objetivos que se busquen. Un apeo debe ser capaz de recoger y transmitir una carga repartida hasta un soporte resistente, distribuyéndola de nuevo. Además, cuando se enfrenta a momentos de vuelco, el apeo debe contrarrestarlos generando momentos opuestos de igual o mayor magnitud. Estos principios determinan la estructura básica de un apeo, que incluye un elemento horizontal para cargar o sopanda, una pieza vertical u horizontal llamada pie derecho para transmitir la carga axial y un durmiente que convierte la carga puntual del pie derecho en una carga repartida hacia el soporte resistente. Puedes ver esta composición en la Figura 4.
Figura 4. Componentes de un apeo/apuntalamiento. https://fotos.habitissimo.es/foto/apeo-de-estructura-con-madera-3m_1554253
Los materiales utilizados en un apeo o apuntalamiento son fundamentales para garantizar la resistencia, durabilidad y economía de la solución. En este sentido, se consideran diferentes materiales según las circunstancias. La madera se utiliza en situaciones de urgencia, de menor envergadura o altura, requiriendo piezas con aristas sanas y regulares, presentando diversas formas como rollizo, tabla, tabloncillo o tablón. El acero es adecuado para cargas elevadas y apeos a gran altura, pudiendo ser perfiles laminados con uniones soldadas o con tornillería. Los ladrillos resistentes son muy estables y resistentes a las condiciones climáticas, utilizados principalmente en el cierre de huecos de fachada, aunque requieren tiempo de fraguado del mortero para adquirir resistencia. Los ladrillos macizos o perforados con mortero de cemento son comunes, aunque ocasionalmente se emplean ladrillos huecos para cargas menores, como el cierre de huecos de fachada.
Los tipos de apeos o apuntalamientos se clasifican según el elemento constructivo al que sirven. Existen numerosos tipos, cada uno adecuado para las diferentes partes del edificio que se deseen apuntalar, ya sea construido o en proceso de construcción. Estos se pueden generalizar en los siguientes grupos:
Apeos de huecos: Destinados a pasajes o aberturas de iluminación y ventilación en muros, fachadas o espacios interiores. Al diseñarlos, se considera si se debe mantener el acceso a través del hueco, si se requiere corregir deformaciones en el dintel superior o si se apuntala para crear nuevas aberturas, especialmente en plantas bajas comerciales.
Apeos de elementos estructurales horizontales: Utilizados en vigas, zunchos, dinteles o forjados, se utilizan en caso de fallos estructurales, agotamiento o sobrecarga prevista. En el primero, se colocan donde los momentos flectores se anulan para no afectar la deformación. En el segundo, se distribuyen puntales para soportar la carga superficial, y la carga se transmite a una base resistente, sin importar su ubicación.
Apeos de medianeras: Se emplean al demoler una edificación entre medianeras compartidas para evitar el colapso de los edificios adyacentes (efecto dominó). Si las vigas de madera apoyan en ambas medianeras, se sugiere mantenerlas durante el derribo hasta su reconstrucción. En ausencia de esta opción, se utilizan vigas de celosía con gran luz o puntales telescópicos especiales para el apeo de forma segura.
Apeos de muros: Son esenciales por varias razones, dependiendo del tipo de muro y la causa de la patología o lesión. Para muros de sostenimiento de tierras, como muros pantalla, se requiere un apeo horizontal durante su construcción y hasta que se completen los forjados horizontales para contrarrestar el momento de vuelco. Los muros de carga en fachadas, afectados por sobrecargas, agotamiento o hundimiento de la cimentación, se apuntalan durante las reparaciones o hasta su demolición definitiva. Los estabilizadores de fachada se emplean cuando el muro de carga está en buen estado, pero debe mantenerse en pie durante la demolición del edificio, absorbiendo el momento de vuelco causado por el viento hasta que se construya la nueva estructura.
Referencias:
ESPASANDÍN, J.; GARCÍA, J.I. (2002). Apeos y refuerzos alternativos. Manual de cálculo y construcción. Editorial Munilla-Lería, Madrid.
En el prólogo de obras anteriores, mencioné que la enseñanza de “Procedimientos de Construcción” es complicada, ya que implica instruir a futuros ingenieros civiles sobre la realización de obras. Este proceso abarca no solo las fases constructivas, sino también aspectos de gran relevancia, como el manejo de maquinaria y medios auxiliares, la seguridad y salud, el impacto ambiental de las obras, y sobre todo, conocimientos fundamentales en geotecnia, resistencia de materiales, mecánica, cálculo de estructuras, gestión de empresas, planificación de obras y economía. Todo este conjunto de conocimientos es esencial para tomar decisiones acertadas al seleccionar el mejor proceso constructivo para un proyecto específico. Además, debemos abordar toda esta información, considerando que la mayoría de los alumnos tienen poca o nula experiencia práctica en relación con el entorno físico de las obras.
Una dificultad adicional radica en la creación de un conjunto ordenado y coherente de problemas resueltos que no sean meramente teóricos, sino que se acerquen al mundo real de la profesión. Esta tarea resulta compleja en ocasiones, pues los procedimientos constructivos requieren conocimientos que abarcan casi todas las áreas de la ingeniería. En consecuencia, explicar esta asignatura en los primeros cursos de un grado universitario puede parecer arriesgado, debido a la amplia gama de conocimientos necesarios. Sin embargo, los planes de estudio a veces presentan estas incongruencias y desafíos en la enseñanza de esta materia.
Al final ha salido un volumen extenso, con una amplia variedad de problemas resueltos, que intenta abarcar todo el campo de conocimiento de los procedimientos de construcción, incluyendo la maquinaria y los medios auxiliares utilizados tanto en la ingeniería civil como en la edificación, e incluso en algunos casos, en la minería.
Esta colección forma parte del conjunto de materiales, libros y documentación que he elaborado como autor, complementando así el contenido teórico de la asignatura. Por esta razón, recomiendo al lector que acuda a manuales, libros o apuntes para reforzar la parte teórica de los problemas. No obstante, he incluido una extensa bibliografía que espero sea útil para este propósito. Además, me complace recomendar mi blog, que cuenta con
una trayectoria de casi 12 años y ha recopilado cerca de 2.000 artículos relacionados con aspectos de la ingeniería de la construcción. Puedes encontrarlo en el siguiente enlace: https://victoryepes.blogs.upv.es/.
El libro ofrece una completa colección de 300 problemas resueltos, abarcando aspectos relacionados con la maquinaria, medios auxiliares y procedimientos de construcción. Su contenido se enfoca en la mecanización de las obras, costos, disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, estudio del trabajo, producción de maquinaria, sondeos y perforaciones, técnicas de mejora del terreno, control y abatimiento del nivel freático, movimiento de tierras, equipos de dragado, explosivos y voladuras, excavación de túneles, instalaciones de tratamiento de áridos, compactación de suelos, ejecución de firmes, maquinaria auxiliar como bombas, compresores o ventiladores, cables y equipos de elevación, cimentaciones y vaciados, encofrados y cimbras, fabricación y puesta en obra del hormigón, organización y planificación de obras.
Es un libro, por tanto, muy enfocado a los ámbitos de la ingeniería de la construcción, tanto en el ámbito de la edificación, de la minería o de la ingeniería civil. Además, se incluyen 27 nomogramas originales y 19 apéndices para apoyar tanto a estudiantes de ingeniería o arquitectura, como a profesionales que enfrentan desafíos similares en su práctica diaria en obra o proyecto. La colección se complementa con un listado de referencias bibliográficas que respaldan los aspectos teóricos y prácticos abordados en los problemas. Estos problemas son similares a los tratados durante las clases de resolución de casos prácticos en la asignatura de Procedimientos de Construcción del Grado en Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València (España). Por tanto, el libro resulta adecuado tanto para estudiantes de grado como para cursos de máster relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas.
Por último, y a pesar de que he puesto todo el empeño en resolver y revisar cada uno de los problemas, es posible que existan erratas o errores. Por ello, agradezco de antemano cualquier sugerencia o mejora que pueda ser útil para futuras ediciones. Espero sinceramente que este libro que tiene en sus manos contribuya a mejorar la calidad de la enseñanza de este tipo de asignaturas y que se convierta en una herramienta valiosa tanto para estudiantes como para profesionales. Su éxito en el aprendizaje y aplicación de los procedimientos de construcción es mi mayor deseo.
Figura 1. Compactador monocilíndrico vibratorio autopropulsado Cat CS10 GC. https://www.interempresas.net/ObrasPublicas/Articulos/346172-Caterpillar-presenta-sus-nuevos-compactadores-vibratorios-de-suelos-de-un-solo-tambor.html
La producción de un compactador es directamente proporcional a su velocidad de trabajo, al ancho eficaz del compactador y al espesor de la tongada una vez compactada, e inversamente proporcional al número de pasadas necesarias. El ancho eficaz sería la diferencia entre la anchura del órgano de trabajo del compactador y el solape necesario para garantizar la compactación entre los distintos carriles.
Debido a la multitud de factores que influyen en la compactación, para grandes volúmenes de obra, se aconseja la realización de tramos de prueba, donde se pueden establecer los criterios que, bajo la perspectiva económica, sean óptimos para llegar a la compactación especificada. Los tramos de prueba no suelen estar justificados en el caso de que los materiales sean suficientemente homogéneos y siempre resulta interesante cuando nos encontramos ante yacimientos importantes. En otro caso, no resulta económica su ejecución. Estos tramos de prueba están formados por una cuña, cuyo espesor llega hasta el máximo que se considere para el equipo empleado.
A continuación os dejo un par de nomogramas que permiten el cálculo directo de esta producción. En uno de ellos se han utilizado tanto las unidades del sistema internacional como las anglosajonas. Estos nomogramas se han elaborado en colaboración con el profesor Pedro Martínez Pagán, de la Universidad Politécnica de Cartagena.
Referencias:
MORILLA, I. (2012). Interpretación de los ensayos geotécnicos en suelos. 627 pp., Madrid.
Os presento el libro que he publicado sobre maquinaria y procedimientos de construcción. Se trata de una completa colección de 300 problemas resueltos, abarcando aspectos relacionados con la maquinaria, medios auxiliares y procedimientos de construcción. Su contenido se enfoca en la mecanización de las obras, costos, disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, estudio del trabajo, producción de maquinaria, sondeos y perforaciones, técnicas de mejora del terreno, control y abatimiento del nivel freático, movimiento de tierras, equipos de dragado, explosivos y voladuras, excavación de túneles, instalaciones de tratamiento de áridos, compactación de suelos, ejecución de firmes, maquinaria auxiliar como bombas, compresores o ventiladores, cables y equipos de elevación, cimentaciones y vaciados, encofrados y cimbras, fabricación y puesta en obra del hormigón, organización y planificación de obras.
Es un libro, por tanto, muy enfocado a los ámbitos de la ingeniería de la construcción, tanto en el ámbito de la edificación, de la minería o de la ingeniería civil. Además, se incluyen 27 nomogramas originales y 19 apéndices para apoyar tanto a estudiantes de ingeniería o arquitectura, como a profesionales que enfrentan desafíos similares en su práctica diaria en obra o proyecto. La colección se complementa con un listado de referencias bibliográficas que respaldan los aspectos teóricos y prácticos abordados en los problemas. Estos problemas son similares a los tratados durante las clases de resolución de casos prácticos en la asignatura de Procedimientos de Construcción del Grado en Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València (España). Por tanto, el libro resulta adecuado tanto para estudiantes de grado como para cursos de máster relacionados con la ingeniería civil y la edificación.
Sobre el autor:Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Ha sido director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.
