A continuación os dejo una comunicación que acabamos de presentar la congreso INTED 2017 que se ha celebrado en Valencia. Trata sobre una valoración de la innovación, la creatividad y el emprendimiento en los estudios de postgrado de ingeniería civil. Espero que os sea de interés.
Referencia:
MOLINA-MORENO, F.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2017). Assessment of the argumentative ability in innovation management of civil engineering studies. 11th annual International Technology, Education and Development Conference (INTED 2017), Valencia, 6th, 7th and 8th of March, 2017, pp. 3904-3913. ISBN: 978-84-617-8491-2
PROBLEMA. Calcula el máximo caudal de hormigón fresco que suministrará una cinta transportadora que tiene 30 m de longitud y tiene que salvar una cota de 6 m. Otros datos:
– El coeficiente de fricción entre cinta y rodillos es µ=0,10
– La densidad del hormigón fresco durante su transporte es de 2,0 t/m3
– El coeficiente de transmisión del motor es η=2/3
– La potencia del motor es de 50 C.V.
Respuesta:
El motor de la cinta transportadora debe de disponer de potencia suficiente para desplazar el hormigón fresco sobre la cinta, superando sus rozamientos y, además, para elevar el hormigón a la cota prevista.
La potencia mecánica se define como la rapidez con que se realiza un trabajo, o lo que es lo mismo, el producto de la fuerza resultante aplicada por la velocidad. La potencia necesaria para vencer el rozamiento de la cinta y rodillos µ, es el producto de la fuerza normal sobre la cinta por el coeficiente de rozamiento. Dicha fuerza se desplaza a la velocidad de la cinta.
Siendo p el peso del hormigón fresco por metro lineal de cinta, la potencia P1 necesaria para desplazar a una velocidad v el peso, teniendo en cuenta el rendimiento del motor η, sería la siguiente:
En la expresión anterior, el producto de la velocidad v por el peso por metro lineal p, se sustituye por el producto del peso específico γ del hormigón fresco por el caudal Q transportado por la cinta.
Por otra parte, la potencia necesaria para vencer el desnivel es el producto del peso del material por la velocidad de ascensión, que es v·senα, quedando la siguiente expresión:
Por tanto, la potencia necesaria total será la suma de P1 y P2. Se puede calcular mediante la siguiente expresión:
De esta expresión se puede despejar el caudal Q:
Expresando todas las unidades en el Sistema Internacional (1 C.V. = 735,498 W; 1 t = 9807 N), la expresión queda como sigue:
El motor de la cinta transportadora debe de disponer de potencia suficiente para desplazar el hormigón fresco sobre la cinta, superando sus rozamientos y, además, para elevar el hormigón a la cota prevista.
Os dejo también un nomograma que permite resolver este mismo problema. Lo he desarrollado junto con el profesor Pedro Martínez Pagán, de la Universidad Politécnica de Cartagena. En este caso, se ha resuelto el ejercicio con otros datos de partida. Espero que os sea útil.
A continuación os dejo un vídeo donde se explica el transporte del hormigón fresco mediante cinta transportadora. Espero que os sea de interés.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014).Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València.
A continuación os dejo una comunicación que acabamos de presentar la congreso INTED 2017 que se ha celebrado en Valencia. Trata sobre una valoración preliminar de la competencia transversal «pensamiento crítico» en los estudios de ingeniería civil. Espero que os sea de interés.
Referencia:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; MOLINA-MORENO, F. (2017). Transverse competence ‘critical thinking’ in civil engineering graduate studies: preliminary assessment. 11th annual International Technology, Education and Development Conference (INTED 2017), Valencia, 6th, 7th and 8th of March, 2017, pp. 2639-2649. ISBN: 978-84-617-8491-2
Figura 1. Encofrado. By Stalform Engineering [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], from Wikimedia Commons
Los encofrados son elementos auxiliares destinados al moldeo “in situ” de hormigones y morteros, siendo su misión la de contener y soportar el hormigón fresco hasta su endurecimiento, sin experimentar asientos ni deformaciones, dándole la forma deseada. Cuando, en vez de obras “in situ”, se trata de prefabricación en taller, los encofrados se denominan moldes. Por tanto, los encofrados son estructuras temporales, que se cargan durante unas horas durante la colocación del hormigón y que, en pocos días, se desmontan para su posterior reutilización.
Pueden ser de madera, metal (se prohíbe por la Instrucción EHE-08 el uso de aluminio) o plástico y, por lo general, son totalmente recuperables y reutilizables, aunque en algunos casos la recuperación es parcial, quedando parte de sus piezas embutidas en el hormigón. Se les exige como cualidades principales las de ser rígidos, resistentes, estancos y limpios. Además, deben cumplir las condiciones de funcionalidad, seguridad y economía.
Suelen utilizarse productos desencofrantes (barnices antiadherentes y preparados a base de aceites solubles en agua) para simplificar el desencofrado y si son de madera se humedecerán con anterioridad para impedir que absorban agua del hormigón.
El encofrado necesita de elementos auxiliares que permitan soportar, entre otras, las acciones del hormigón fresco: cimbras, puntales, celosías y tensores. Además, para que el encofrado cumpla con su misión, se le deben requerir algunas características como seguridad, estanqueidad y facilidad de montaje, entre otras. El encofrado supone, aproximadamente, un tercio del coste de una estructura de hormigón, siendo muy importante la partida de mano de obra. El número de usos y si el paramento va a quedar visto son factores que van a influir fuertemente en el coste económico.
Las acciones durante el hormigonado y las acciones exteriores condicionan básicamente la estructura soporte del encofrado. Por tanto, ¿qué características se le deberían exigir a un encofrado? A continuación se recogen algunas de las condiciones que deben cumplir estos elementos:
La estructura soporte debe dimensionarse teniendo en cuenta las acciones siguientes:
Peso del hormigón fresco más el peso del propio encofrado como peso muerto.
Sobrecargas de uso, entre las que tenemos las originadas por personas, equipos, medios auxiliares, incluyendo impactos.
Cargas horizontales, tales como viento, las originadas por soportes inclinados, arranques y paradas de equipos, etc.
Acciones específicas para tipos especiales de encofrado.
El encofrado, a la vez que rígido y resistente frente a empujes y acciones exteriores, debe ser estanco. La falta de estanqueidad de un encofrado, puede conducir a fugas de lechada e incluso de finos que en el mejor de los casos suponga la presencia de defectos superficiales que afectan exclusivamente al aspecto de los paramentos superficiales y en algunos casos coqueras o nidos de grava que supongan una vía de acceso a ataques de las armaduras con los riesgos que ello lleva implícito en la durabilidad de la estructura.
El encofrado será químicamente inerte a la acción del agua, los aditivos o cualquier otro constituyente del hormigón. A pesar de lo cual nosotros cuidaremos especialmente evitar usar aguas en exceso agresivas, etc.
No adherirse fuertemente al hormigón después del fraguado. Se pueden tratar las superficies del encofrado con distintos productos químicos o incluso en algunos casos, como el del encofrado con madera, bastará humedecer la superficie, antes de la colocación.
Ser resistente a la abrasión del hormigón.
Ser económicos, teniendo en cuenta su coste inicial y su número de usos. Estos estudios económicos se hacen de acuerdo a los usos, la longitud del encofrado (en elementos de avance lineal) etc. Una manera de no encarecer los encofrados es utilizando, cuando sea posible, paneles preparados, paneles prefabricados, de las dimensiones que nuestros medios nos permitan.
A continuación os dejo tres vídeos que explican las características básicas de estos elementos auxiliares. Espero que os sean de interés.
Os dejo también un vídeo de obra de Enrique Alario donde explica el encofrado de madera de un muro visto. Obra en estado puro.
La Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 indica claramente la necesidad de planificar y prevenir aspectos relacionados con los procedimientos constructivos, con la seguridad, con los impactos ambientales, con la trazabilidad de los materiales, entre otros. Se trata de evitar imprevistos durante la ejecución de las estructuras de hormigón. Hay que tener presente que el propio procedimiento constructivo (descimbrado, pretensado, etc.) pueden inducir acciones que pueden superar incluso las solicitaciones que tendrá la estructura durante su vida de servicio. Os dejo un objeto de aprendizaje donde explicamos brevemente este tipo de cuestiones. Espero que os sea de interés.
Detalle de las torres sobre los durmientes de madera y de la zahorra compactada. Imagen: V. Yepes.
Una cimbra no deja de ser una estructura que debe estar perfectamente apoyada sobre un terreno con suficiente capacidad portante que, además, minimice sus asientos diferenciales. Normalmente, se suele exigir un mínimo de 0,10 MPa de tensión admisible al terreno que sirve de apoyo a una cimbra tubular. Para ello se compacta el suelo y se le suele mejorar con unos 30 cm de un material granular (grava-cemento o zahorras), para facilitar el drenaje en caso de lluvias. También se deben colocar durmientes de madera paralelos a la directriz del tablero para apoyar los pies de las torres. Este elemento sirve para repartir las cargas y reducir la tensión transmitida.
Cimentación provisional para soportar las torres de una cimbra diáfana. Imagen: V. Yepes
En el caso de terrenos flojos o cuando las cargas son elevadas, se puede sustituir el terreno o, incluso, hay que recurrir a cimentaciones auxiliares. La cimbra se debe estabilizar también en la proximidad de los terraplenes laterales, próximos a los estribos. Para ello se escalona el terreno, ejecutando unos pequeños muros de hormigón para reforzar la seguridad de los apoyos.
Escalonamiento con pequeños muros de hormigón junto al estribo. Imagen: V. Yepes
Un aspecto importante es la disposición de cimbras sobre ríos o torrenteras. Una lluvia torrencial imprevista puede originar arrastres y avenidas que pueden erosionar el apoyo de las cimbras, ocasionando su desplome. Este incidente es especialmente grave cuando se ha vertido el hormigón y no se ha alcanzado la resistencia suficiente para pretensar el tablero de forma que soporte su propio peso. Para prevenir esta circunstancia, una buena práctica consiste en cimentar la cimbra sobre una losa de hormigón protegida lateralmente mediante escollera. Otra buena práctica consiste en prever alguna zanja aguas arriba para dar salida al agua con una zanja lateral que atraviese la planta del tablero y vierta aguas abajo.
Labor productivity is one the least studied areas within the construction industry. Productivity improvements achieve high cost savings with minimal investment. Due to the fact that profit margins are small on construction projects, cost savings associated with productivity are crucial to becoming a successful contractor. The chief setback to improving labor productivity is measuring labor productivity.
However, labor productivity involves many aspects. The aim of this research is to focus in some of them such as construction trades and how different factors affect their labor productivity through benchmarking in both online and hard copy format. A list of 37 construction trades was selected based on the Construction Industry Council of Hong Kong (CIC) in order to see their construction cost, labor cost and labor shortage criticality and their automation level. A list of 40 factors affecting the labor productivity was selected based on experts at The Hong Kong University of Science and Technology, in order to see in which level they affect the critical construction trades labor productivity found previously. Both results were analyzed using the relative importance index (RII).
These results are used in an additional case study, based on the comparison of them with another study with the same objectives did by some colleagues from The Hong Kong University of Science and Technology. An additional improvement of the labor productivity can be done by the mixture of both studies.
Results found previously can be used in a future study to create a tool to help contractor’s grade productivity on their projects in the preplanning stage and plan improvements in the most beneficial areas.
Reference:
ZABALLOS, I. (2016). Study on Improving Labor Productivity in the Construction Industry. The Cases of Europe and Hong Kong. Trabajo Final de Grado. Universitat Politècnica de València.
A continuación te presentamos un problema resuelto de neumática, muy sencillo, que sirve de introducción a los conceptos básicos de los circuitos neumáticos aprovechando la capacidad de un pistón de simple efecto conectado a un motor con pérdidas mecánicas. Se trata de aprender cómo calcular la fuerza de avance y aplicar la Ley de Boyle al cálculo del volumen de aire en condiciones normales.
El enunciado del problema sería el siguiente: Un cilindro neumático de simple efecto, de 63 cm de diámetro y 10 cm de carrera, trabaja a una presión de 6 bares. Sabiendo que la fuerza neta ejercida en el vástago del cilindro es el 90% de la fuerza teórica, se pide:
Fuerza neta ejercida por el cilindro en su carrera de avance.
Consumo de aire medido en condiciones normales en una hora, si ese cilindro completa 6 ciclos de trabajo cada minuto.
Para ello os dejo el siguiente vídeo de Javier Luque que espero os sea útil.
Referencias:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
Las cimbras cuajadas se utilizan cuando no existen obstáculos topográficos, de capacidad portante del terreno, paso de vehículos o corrientes de agua. A diferencia de las cimbras diáfanas, las cuajadas presentan la ventaja de distribuir las cargas de forma más uniforme sobre el terreno. Se emplean habitualmente en alturas de hasta 6 o 7 m, no siendo económicas cuando las alturas de rasante son excesivas, por encima de 20 – 30 m, en cuyo caso se recurren a torres y cuchillos metálicos. Por ejemplo, la Dirección General de Ferrocarriles en España recomienda el uso de cimbra cuajada para el proyecto de sistemas constructivos en puentes ferroviarios de hormigón, no superar los 15 m de altura y siempre que no existan obstáculos que obliguen a distanciar los apoyos de las cimbras.
El sistema más habitual de cimbra cuajada es la cimbra tubular (cimbra PAL), con torres de planta triangular o cuadrangular que cubren toda la planta del tablero. Los perfiles de las barras son tubos huecos, montándose cada torre a partir de módulos planos que se enganchan por las esquinas. Además, para garantizar la estabilidad de la cimbra, se hace necesario colocar barras de arriostramiento longitudinales y transversales para unir las distintas torres.
Figura 2. Esquema de la sección de un puente losa cimbrado con torres tubulares. Imagen: V. Yepes
Para que las torres estén perfectamente aplomadas, se calzan los pies usando para ello tablones, tarugos y cuñas. Las placas de los pies de las torres llevan agujeros para clavarlas a los tablones que sirven de base o a las cuñas. También suelen llevar tornillos de nivelación para ajustar la altura del pie. En la parte superior de la torre se disponen husillos, que son piezas en U que reciben los largueros de madera del encofrado. Los usillos se conectan a la torre mediante tornillos de nivelación para conseguir la geometría de cotas del tablero. Los husillos bajan para descimbrar la losa una vez se ha realizado el pretensado. No se suelen dar contraflechas debido a que las flechas de peso propio y del pretensado son muy parecidas. Asimismo, es necesario atender a su apoyo en el terreno, para lo cual os remitimos al artículo correspondiente.
En cuanto a rendimientos medios, se puede decir que una cimbra tubular de un paso superior se puede montar en una semana con una cuadrilla de cinco operarios.
Os dejo un vídeo explicativo que espero os sea útil.
Figura 1. Pasadores en una junta de construcción de un pavimento rígido
Una junta de construcción es una superficie plana, intercalada entre dos elementos de hormigón, de modo que el segundo se coloca contra o sobre el primero una vez que este último ha endurecido y sale a la vista cuando finaliza una zona de la estructura que requiere una interrupción del hormigonado por razones constructivas. Estas juntas son prácticamente inevitables, salvo en estructuras de muy pequeñas dimensiones. Pueden ser horizontales, como en el caso de los pilares, o verticales, como en el de las losas, y su situación debe indicarse en los planos del proyecto. A diferencia de las juntas frías, que se producen por interrupciones involuntarias, las juntas de construcción se realizan deliberadamente, pero siguen una planificación previa según la programación de vaciado. Cuando se debe interrumpir el hormigonado al finalizar la jornada laboral, la junta de hormigonado se denomina junta de trabajo.
Los aspectos más importantes de las juntas de construcción tienen que ver con su posición, rugosidad, tratamiento y la duración de la interrupción del hormigonado. A pesar de su importancia en el ritmo de construcción y en la resistencia de la estructura, no siempre se les presta la atención que merecen, especialmente en lo que respecta a su disposición y su técnica de ejecución.
Cuando sea necesario disponer una junta de construcción, esta debe situarse en un plano normal a la dirección de la armadura y en la zona de esfuerzo cortante mínima. En las losas o vigas simplemente apoyadas, el mínimo de los esfuerzos cortantes se encuentra en la proximidad del centro del vano. La armadura debe disponerse de forma continua a través de las juntas de construcción, previéndose conectadores en caso contrario.
Figura 2. Junta de construcción en centro de vanoFigura 3. Elemento de encofrado para junta de construcción. http://www.maxfrank.com/
Una vez que el hormigón haya alcanzado suficiente resistencia, se retirará el encofrado y se tratará la junta. El tratamiento puede realizarse cepillando la junta o bien con chorro de agua de caudal y presión suficientes para eliminar la pasta de cemento de la superficie, o bien con chorro de arena húmeda. Estos tratamientos deberán realizarse cuando se espere que los áridos no se desprendan del hormigón. También es muy interesante utilizar elementos de encofrado especiales, como rejillas de acero, que permiten el paso de la lechada de cemento, lo que da lugar a una superficie rugosa para la segunda capa. Igualmente, se podría usar una imprimación con resinas, aunque estas técnicas son muy costosas y solo se utilizan en casos especiales. En cambio, está totalmente desaconsejado el «picado» de la junta con medios mecánicos, pues los ensayos realizados demuestran que produce una microfisuración del hormigón, lo que debilita la adherencia de la junta.
Las cualidades de una buena junta son la regularidad y la rugosidad de la superficie, y se deben evitar los resaltes y depresiones producidos por los áridos. El mejor tratamiento de limpieza antes de verter el nuevo hormigón consiste en retirar el polvo y la suciedad con aspiradoras, aunque es una técnica que solo se aplica en presas. No se aconseja la limpieza con chorro de aire comprimido, salvo en superficies verticales. Si no es posible utilizar una aspiradora, debería usarse un chorro de agua a baja presión. Por último, es muy importante realizar una vibración enérgica y cuidadosa del hormigón vertido sobre la junta, así como un curado cuidadoso para evitar reducir la resistencia estructural en dicha zona.
A continuación, os dejo algunos vídeos sobre juntas de construcción.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014).Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València.
A continuación os dejo una comunicación que acabamos de presentar la congreso INTED 2017 que se ha celebrado en Valencia. Trata sobre una valoración de la innovación, la creatividad y el emprendimiento en los estudios de postgrado de ingeniería civil. Espero que os sea de interés.
