A continuación os dejo una sencilla demostración del asiento que tiene una capa que se ha compactado en función de su espesor inicial y de los pesos específicos anterior y posterior a la compactación. Se trata de una forma indirecta de controlar si se ha alcanzado el grado de compactación deseado. También permite tener una idea de cuánto va a descender la capa una vez compactada.
Acaban de publicarnos en la revista Journal of Building Engineering, que está en el primer decil del JCR, un artículo de revisión sobre el estado actual de los métodos modernos de construcción. Estos métodos, conocidos como “construcción inteligente“, son alternativas a la construcción tradicional. El gobierno del Reino Unido utilizó este término para describir una serie de innovaciones en la construcción de viviendas, la mayoría de las cuales se basan en tecnologías de construcción en fábrica. Este concepto abarca una amplia gama de tecnologías basadas en la fabricación modular, ya sea en el lugar de construcción o en otra ubicación, y está revolucionando la forma en que se construyen edificios de manera más rápida, rentable y eficiente. También se conoce comúnmente como construcción “off-site”. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El creciente interés por la sostenibilidad, las energías alternativas y los cambios en el estilo de vida debido a la pandemia ha impulsado la fabricación de edificaciones empleando los métodos modernos de construcción (Modern Methods of Construction, MMC), especialmente en el ámbito residencial. Estos métodos, que utilizan tecnologías innovadoras como alternativa inteligente a la construcción tradicional, han sido objeto de un exhaustivo estudio que busca clasificarlos, detectar tendencias y vacíos de conocimiento, y delinear futuras áreas de investigación. El análisis, basado en 633 publicaciones desde 1975 hasta 2022, revela seis grupos temáticos y 18 subcategorías, empleando una novedosa metodología mixta que incorpora el análisis de procesamiento de lenguaje natural (NLP). Si bien se destaca la presencia dominante de herramientas y tecnologías integradas en la Construcción 4.0 y los aspectos de gestión de la industria, también se identifican importantes lagunas de investigación, como la necesidad de aplicar más los MMC en la rehabilitación de edificios y abordar enfoques para mejorar el entorno construido a través del nuevo paradigma del diseño regenerativo. Este estudio exhaustivo ofrece una comprensión más profunda y rigurosa del estado del arte en el campo de la construcción inteligente mediante un mapeo y caracterización de la estructura conceptual del corpus bibliográfico y una evaluación sistemática basada en revisión de literatura. El artículo sugiere que se necesita más investigación para comprender los sistemas de construcción interdependientes mediante el uso de gemelos digitales.
Aspectos destacables:
El estudio utiliza aprendizaje automático combinado con una revisión sistemática de la literatura.
Se propone una novedosa metodología mixta que incorpora análisis de procesamiento de lenguaje natural.
Se recomienda una clasificación recientemente revisada para todos los MMC aplicados en edificios.
La literatura sobre MMC se clasificó en seis grandes áreas con 18 subcategorías.
Los temas se identifican mediante análisis de bigrama y agrupamiento, además del conocimiento experto.
Podéis descargar el artículo gratuitamente al tratarse de una publicación en acceso abierto:
The concerns surrounding sustainability, alternative energies, and lifestyle changes due to the pandemic have resulted in a surge in the manufacturing of buildings utilizing Modern Methods of Construction (MMC), particularly in housing. These methods involve using new technologies as smart building alternatives to traditional construction. Against the backdrop of Industry 4.0, there is an urgent need for a systematic literature review of MMCs in building construction to classify them, detect trends and gaps, and outline future research areas. This study analyzed 633 publications from 1975 to 2022 and grouped them into six thematic clusters and 18 subcategories, using a novel mixed methodology incorporating natural language processing (NLP) analysis. The qualitative analysis of the literature indicates that research in the field is dominated by tools and technologies integrated into Construction 4.0 and the industry’s management aspects. However, this review also highlights several gaps in research, including the need for more application of MMC to building retrofitting and the need for approaches to improve the built environment through the new paradigm of regenerative design. The high-level mapping and characterization of the bibliographic corpus’s conceptual structure and the classical evaluation process based on systematic literature review (SLR) have provided a more profound and rigorous state-of-the-art understanding.
Keywords:
Modern methods of construction; Industrialized buildings; Emerging technologies; Construction industry; Machine learning; Systematic literature review
El concepto de seguridad de una estructura en cumplir un conjunto de funciones para las que ha sido proyectada es un término relacionado con el grado de certeza o fiabilidad de que no alcance un conjunto de estados no deseables que todavía no han acontecido.
La seguridad se representa por consiguiente como un aspecto antagónico al aspecto económico del dimensionamiento: una estructura proyectada para un coste pequeño puede resultar poco segura y, por el contrario, una estructura proyectada para ser muy segura puede resultar antieconómica. La solución debe quedar en un término adecuado.
El concepto de seguridad en una estructura se refiere a su capacidad para cumplir con las funciones previstas, garantizando un nivel de fiabilidad que evite la ocurrencia de estados no deseados. La seguridad se contrapone al aspecto económico del diseño: una estructura económica puede ser menos segura, mientras que una estructura altamente segura puede resultar costosa. Por lo tanto, es necesario encontrar un equilibrio adecuado entre ambos aspectos.
El objetivo principal del Proyecto de Ingeniería Estructural consiste en garantizar que la estructura cumpla satisfactoriamente con su función original. El mantenimiento de esta funcionalidad a lo largo de su vida útil depende de diversos factores o parámetros que tradicionalmente se han considerado como cantidades deterministas.
Sin embargo, evaluar la seguridad en ingeniería es complicado debido a varios factores. En primer lugar, los accidentes pueden ocurrir por causas no relacionadas con los cálculos realizados, como erosiones o modelos inadecuados. Además, tratar el problema de forma aleatoria puede llevar a considerar la probabilidad como medida universal e invariable de seguridad. Sin embargo, la probabilidad solo es significativa en relación con un conjunto coherente de conocimientos, como los estados de falla no ocurridos, difíciles de definir. Además, existen incertidumbres que no pueden ser objetivamente cuantificadas mediante probabilidades. Por lo tanto, las probabilidades solo pueden ser definidas dentro de un contexto específico y los cálculos de probabilidad son meramente convencionales. Además, si bien medir el margen de seguridad a través de una magnitud física puede ser útil en un problema particular, no todas las magnitudes son adecuadas en todos los casos generales. Por ejemplo, las tensiones no son una magnitud adecuada para el estudio del equilibrio estático, y evaluar el margen de seguridad basándose en las tensiones puede ser incorrecto en problemas no lineales.
En el contexto de la Teoría de la Fiabilidad Estructural, Armen Der Kiureghian presenta los siguientes tipos de incertidumbres. En primer lugar, están las incertidumbres físicas, que surgen debido a la inherente variabilidad de las magnitudes físicas involucradas en el problema, como dimensiones, propiedades del material, cargas y resistencia. En segundo lugar, encontramos las incertidumbres estadísticas, que se originan a partir de los modelos probabilísticos utilizados para caracterizar las Variables Básicas del problema. Estas incertidumbres se deben a las aproximaciones necesarias para seleccionar las Funciones de Distribución y estimar sus parámetros, debido a la falta de información disponible. En tercer lugar, se presentan las incertidumbres del modelo, que son generadas por las hipótesis simplificativas realizadas en los modelos matemáticos empleados para describir la respuesta de un sistema estructural. Estas simplificaciones incluyen aspectos como la homogeneidad, el comportamiento elástico o elastoplástico, las pequeñas deformaciones y las condiciones de contorno. Aunque la variabilidad de los dos últimos tipos de incertidumbres puede reducirse a través del estudio e investigación, las incertidumbres físicas del primer tipo son inevitables.
En el pasado, las construcciones se basaban en métodos empíricos, confiando en la experiencia y la intuición del constructor para garantizar la seguridad. Sin embargo, en la actualidad, la experiencia debe complementarse con los resultados obtenidos, ya que la rápida evolución técnica puede presentar situaciones no experimentadas previamente. Con el surgimiento de la construcción metálica en el siglo XIX y el enfoque en la Resistencia de Materiales, se introdujo el método de tensiones admisibles. Este método implica un enfoque determinista en las variables utilizadas, donde la seguridad se basa en el margen establecido por las tensiones admisibles. Estas tensiones se obtienen mediante el cociente entre la resistencia del material y un coeficiente de seguridad, mientras que las cargas variables se establecen de manera empírica y arbitraria.
El desarrollo de la Teoría de la Elasticidad permitió aplicar este método en la construcción de hormigón armado, pero presenta desafíos. Cuando el comportamiento no es lineal debido a los materiales o la geometría de la estructura, las tensiones admisibles no reflejan el margen real de seguridad. Además, el comportamiento del hormigón y el acero dificulta definir el fallo en términos de tensiones. No se consideran los efectos de la adaptación plástica del hormigón, donde la tensión en un punto no determina la confiabilidad estructural si hay una fase de adaptación plástica que redistribuye los esfuerzos. Además, no se distinguen los diferentes tipos de acciones cuya influencia en la seguridad es distinta. No obstante, este método ha sido utilizado con profusión durante la primera mitad del siglo XX.
La Teoría de la Fiabilidad, que inicialmente se aplicaba a procesos industriales de producción en serie, se adaptó en 1960 al campo de la Ingeniería Estructural. El objetivo era desarrollar métodos que permitieran determinar los niveles de seguridad de los Sistemas Estructurales, mediante un enfoque racional de las incertidumbres presentes en ellos. Desde entonces, esta área de investigación ha experimentado un notable impulso, y los fundamentos teóricos desarrollados han dejado de ser exclusivamente un tema de investigación académica para convertirse en un conjunto de metodologías con una amplia gama de aplicaciones prácticas.
No obstante, los avances tecnológicos y los métodos de análisis han permitido realizar estudios de seguridad más precisos en las estructuras mediante la incorporación de modelos estadísticos y de probabilidad en los cálculos. Desde los primeros intentos, como el de Max Mayer en 1926, numerosos autores han contribuido al desarrollo del enfoque probabilístico y a su aplicación práctica. Para emplear la probabilidad en los cálculos, es necesario definir un conjunto coherente de eventos no deseados, denominados “estados límite”. Estos estados límite representan condiciones en las que una estructura o uno de sus elementos deja de cumplir su función de manera inmediata o progresiva. La seguridad se caracteriza por la probabilidad o conjunto de probabilidades de que los estados límite no sean superados. Al elegir la probabilidad de ocurrencia de un estado límite como medida convencional de la seguridad, es necesario establecer los valores aplicables en la práctica.
A primera vista, podría parecer que el uso de probabilidades resuelve por completo el problema de medir la seguridad. Sin embargo, su implementación enfrenta dos dificultades. Por un lado, están los datos que no se pueden cuantificar de manera probabilística debido a su naturaleza. Por otro lado, resulta prácticamente imposible conocer con precisión la probabilidad real de alcanzar un estado límite. Estas limitaciones dificultan la aplicación práctica de las probabilidades en la evaluación de la seguridad.
La seguridad puede tratarse en tres niveles, según el grado de simplificación en el abordaje del problema:
Nivel 3: Utiliza el cálculo de probabilidades sin restricciones en la representación de las incertidumbres.
Nivel 2: Representa las acciones, resistencias de materiales y secciones mediante distribuciones conocidas o asumidas, definidas por su tipo, media y desviación típica. La fiabilidad se expresa con el “índice de seguridad” (β).
Nivel 1: Establece niveles de fiabilidad estructural aplicando factores parciales de seguridad a valores nominales preestablecidos de las variables fundamentales.
Los métodos de nivel 2 y 3 emplean probabilidades que están vinculadas a hipótesis apriorísticas sobre las distribuciones de los datos.
En cambio, el método de nivel 1, conocido como método semiprobabilístico, considera solo ciertos elementos que se pueden cuantificar de manera probabilística, mientras que las demás incertidumbres se abordan mediante factores empíricos que poseen un significado físico específico. Este método es el más simple y ampliamente reconocido en la actualidad.
Os paso un vídeo explicativo sobre conceptos de fiabilidad estructural de Juan Carlos López Agüí, que espero os sea de interés.
Para garantizar que las relaciones entre la propiedad y el constructor queden bien definidas en el contrato de adjudicación de un proyecto, es esencial que el pliego de condiciones contenga ciertos conceptos clave. Estos conceptos deben ser cuidadosamente considerados y elaborados de manera clara y precisa. De esta forma, se podrá asegurar que tanto la propiedad como el constructor tengan una comprensión compartida de los términos y condiciones del contrato. Por lo tanto, es importante prestar atención a los detalles y asegurarse de que todas las especificaciones estén claramente definidas en el pliego de condiciones antes de proceder con la adjudicación de la obra.
El proceso de ejecución de obras implica considerar diversas variables que afectan a la construcción. Cada proyecto es único y se adapta a diferentes necesidades, recursos y ubicaciones. Estas características influyen en la programación, los equipos y el costo de la obra. Si la construcción se lleva a cabo mediante un contrato entre la propiedad y un constructor, la complejidad aumenta, pues puede afectar directamente la relación entre ambas partes. Por lo tanto, es fundamental que el proyectista considere estos factores al planificar y diseñar el proyecto para asegurar el éxito de la ejecución y evitar conflictos entre la propiedad y el constructor.
Para garantizar la integridad del proyecto, es relevante que el pliego de condiciones incluya aspectos técnicos y establezca relaciones claras entre la dirección de obra y el constructor. La dirección de obra es responsable ante la propiedad de que la obra se ejecute según lo planificado. Por lo tanto, estas condiciones deben reflejarse en un capítulo independiente del pliego, denominado “disposiciones generales”, pues no son parte de la normativa obligatoria ni de la descripción de la obra, materiales, ejecución o medición y pago. Estas disposiciones generales son fundamentales para asegurar una correcta ejecución de la obra.
Cuando se trata de un proyecto para la Administración Pública, el Pliego de Cláusulas Administrativas Generales para la Contratación de Obras del Estado establece muchos de los conceptos necesarios. Sin embargo, el proyectista debe mencionarlos igualmente. En proyectos para propiedades privadas, el proyectista debe redactar un articulado que regule las relaciones entre propiedad y contratista, sin abordar los temas económicos, que deben figurar en el contrato. Al incluir estos aspectos en el pliego de condiciones, el proyectista trata de garantizar la correcta ejecución de la obra, establecer las relaciones entre dirección de obra y constructor, y definir la calidad y cantidad de los materiales.
Para lograr los objetivos mencionados, es importante que el proyectista incluya ciertos aspectos en el pliego de condiciones de su proyecto. Esto facilitará que el licitador conozca las exigencias que se le requerirán en la ejecución de la obra, lo que le permitirá evaluar el coste y evitar alegar ignorancia en caso de ser adjudicado. Además, la propiedad podrá planificar la inversión complementaria al coste de construcción, mientras que los aspectos técnicos del proyecto se mantienen en el contrato de ejecución de la obra. Es relevante destacar que la propiedad puede modificar los aspectos económicos que considere necesarios.
Indemnizaciones al contratista por causas de fuerza mayor
Utilización de bienes que aparezcan durante la ejecución
Objetos hallados en las obras
Uso temporal de bienes de la propiedad
Inscripciones en las obras
Libre acceso a la propiedad en la obra
Plazo de ejecución
Prelación de los documentos del proyecto
ASPECTOS PREVIOS AL INICIO DE LAS OBRAS
Licencias y permisos
Ocupación de terrenos y su vigilancia
Accesos a la obra y tráfico
Servidumbres
Señalización de la obra
Canteras y procedencia de materiales (puede ser incluido en el capítulo correspondiente a materiales)
Vertederos y zonas de préstamos (ídem)
Fuentes de energía
Almacenes y edificaciones auxiliares de obra
Equipos e instalaciones auxiliares (puede incluirse en el capítulo ejecución de las obras)
Replanteo de la obra
Modificaciones en el proyecto como consecuencia del replanteo
Aportación de equipo, instalaciones y maquinaria necesarias para la ejecución (puede incluirse en el capítulo ejecución)
Programa de trabajos del contratista
Plan de seguridad y salud (puede hacerse en el estudio de seguridad y salud)
Medidas para evitación de contaminaciones
Orden de inicio de las obras
ASPECTOS DURANTE LA EJECUCIÓN DE LAS OBRAS
Inspección y vigilancia
Subcontratista de partes de obra
Protecciones en la obra
Protección de tráfico y propiedades contiguas
Conservación durante la ejecución
Trabajos ocultos
Reparaciones u obras de urgente ejecución
Obras defectuosas e incompletas (pueden incluirse en el capítulo Medición y Abono)
Modificaciones de obra en relación con el proyecto
Precios contradictorios
Variaciones en el plazo de ejecución consecuencia de las modificaciones
Suspensión temporal de las obras
Mejorar propuestas por el contratista
Modificaciones no autorizadas
Incumplimiento del programa de trabajos
Valoraciones periódicas de obra ejecutada (puede incluirse en el capítulo Medición y Abono)
Revisión de precios
Notificación de terminación de obra
ASPECTOS SUBSIGUIENTES A LA TERMINACIÓN DE LA OBRA
Acta de recepción provisional
Liquidación provisional
Periodo de garantía
Conservación durante el periodo de garantía
Vicios ocultos
Recepción definitiva
Liquidación definitiva
Os dejo un vídeo explicativo, editado por la Univesitat Politècnica de València que, espero, os sea de interés.
REFERENCIAS:
PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de planificación y control de obras. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 189. Valencia, 94 pp. Depósito Legal: V-423-2012.
El Puente Juan Bravo en Madrid. http://www.dobooku.com/2017/10/el-puente-juan-bravo-en-madrid/
Una pieza mixta esencialmente consta de tres elementos principales:
Sección de hormigón: puede contener o no armadura pasiva y/o activa.
Sección metálica.
Elementos de conexión, también conocidos como conectores.
Gracias a la colaboración entre el hormigón y el acero, la sección mixta experimenta una deformación conjunta, controlando así cualquier deslizamiento relativo entre ambos materiales mediante los conectores.
Todas aquellas acciones diferenciales entre hormigón y acero generan esfuerzos internos y de corte en la interfase que pueden ser significativos y que hay que considerar en proyecto. Algunos de los factores a considerar son la retracción del hormigón, la fluencia, los efectos térmicos, la acción del pretensado, entre otros. Es fundamental analizar y comprobar la estructura frente a los estados límites de servicio.
Desde un punto de vista estructural, la construcción mixta presenta las siguientes características principales:
Reducción del espesor en dinteles, especialmente notable en luces más amplias. Esto se debe a la mayor rigidez y resistencia última proporcionada por la sección parcial de hormigón en comparación con una solución completamente metálica. Además, la zona traccionada también es más rígida en comparación con soluciones de hormigón armado y pretensado. En el caso de edificios, esto implica una menor altura de los pisos, lo que se traduce en ahorro de materiales y de instalaciones.
Mayor esbeltez de los soportes, lo que incrementa el espacio libre y mejora las condiciones estéticas de la estructura.
El aumento de rigidez mejora la capacidad de deformación y respuesta de la estructura frente a cargas dinámicas.
Desde el punto de vista constructivo, las estructuras mixtas ofrece una amplia variedad de tipologías, basadas en los materiales que la componen. Estos tipos constructivos pueden adaptarse según las necesidades prácticas de la ejecución. Algunas opciones a considerar son las siguientes:
Secciones de hormigón: se pueden utilizar secciones de hormigón in situ o prefabricadas, que pueden ser de hormigón en masa, armado o pretensado. También es posible emplear hormigón ligero.
Secciones metálicas: se pueden emplear perfiles, chapas o tubos metálicos. Estas secciones pueden ser atornilladas o soldadas, y pueden presentarse en formas de alma llena, en celosía o aligeradas. También es posible el uso de secciones metálicas pretensadas. Dichas secciones metálicas pueden estar completamente expuestas o parcial o totalmente empotradas en el hormigón.
Conexiones: las conexiones entre los elementos pueden ser parciales o totales. Además, pueden realizarse antes o después del endurecimiento del hormigón, así como antes o después del pretensado del hormigón o del acero.
En la construcción mixta, el proceso constructivo adquiere una importancia destacada, tanto desde el punto de vista analítico-estructural como desde la perspectiva económica. Esto se debe a la existencia de una amplia variedad de cargas previas a las sobrecargas de uso, lo que implica consideraciones adicionales tanto en el análisis estructural como en el aspecto económico.
En las referencias os podéis descargar, gratuitamente, un estado del arte reciente sobre este tipo de estructuras mixtas aplicadas a puentes. Creo que os puede resultar de utilidad. También os dejo un par de vídeos introductorios a las estructuras mixtas que espero os sean de interés.
El organismo promotor de un proyecto es el responsable de la financiación de una obra, sus gastos operativos y la comercialización de productos. Es el promotor quien debe considerar estos factores en función de los resultados del estudio técnico-económico previo, crucial para decidir si la realización del proyecto cumplirá con sus objetivos. Por lo tanto, el proyectista debe centrarse, cuando redacta un proyecto, en la implementación y ejecución eficiente de la obra de acuerdo con su finalidad y forma de explotación. Para ello, es fundamental que se realice un análisis detallado de viabilidad antes de redactar el proyecto para asegurarse de que se alcanzan los objetivos establecidos.
Es responsabilidad del proyectista considerar el problema en su totalidad y proponer múltiples soluciones, eligiendo la más adecuada con justificación. Por lo tanto, es fundamental que el estudio de soluciones sea fiable para garantizar la calidad del proyecto y minimizar las desviaciones entre la idea inicial del promotor y la realidad. En este proceso, el proyectista debe aprovechar su conocimiento técnico y creatividad, considerando los objetivos del proyecto, necesidades, recursos y medios disponibles. Este enfoque asegura el éxito del proyecto y satisface los requisitos del promotor.
El estudio de soluciones implica que el proyectista considere todas las posibilidades y las desarrolle de manera breve pero fundamentada, estableciendo un criterio de comparación. El objetivo es encontrar la solución óptima en términos técnicos, de coste y plazo de ejecución, así como en la facilidad y menor coste de conservación de la obra, mediante una evaluación uniforme de las ventajas e inconvenientes de cada opción. Es importante que se evalúen todas las posibilidades de manera exhaustiva para determinar la mejor solución.
Los factores a considerar dependen de la naturaleza del proyecto, entre ellos: ubicación, topografía, geología, estudios previos y específicos, necesidades, recursos, limitaciones, impacto ambiental, estética, servidumbres, accesos y circulación interior, suministros, evacuación de aguas residuales, tipología estructural, materiales, vida útil, fraccionamiento y proceso constructivo. También se debe considerar el coste de la obra, el terreno, las obras auxiliares y la reposición de servidumbres, así como la facilidad y coste de la conservación.
Considerando la importancia de la ubicación, la funcionalidad y la tipología estructural en la toma de decisiones del proyectista, resulta apropiado distinguir entre diferentes términos según la opción que se considere. Así, se sugiere usar “alternativa” cuando se trata de la ubicación, “solución” cuando se refiere a la funcionalidad y “variante” cuando se aborda la tipología estructural o aspecto estético del conjunto o de alguna de sus partes. De esta forma, se establece una clasificación clara y precisa que permite abordar cada aspecto de manera adecuada.
Para clarificar las denominaciones mencionadas, se debe considerar que una alternativa puede desencadenar múltiples soluciones y, a su vez, cada una de ellas puede dar lugar a diversas variantes. Si la ubicación está predefinida o es única, se puede utilizar la denominación “solución” en lugar de “alternativa”, y la de “variante” en lugar de “solución”. En este caso, “alternativa” se reservaría para otras variables que generen posibilidades adicionales.
En la memoria del proyecto, el autor debe resumir cada opción considerada, incluyendo las bases del proceso y razonamiento empleado para su establecimiento, una descripción de las obras, su coste estimado y su plazo de ejecución. En los anejos correspondientes, se justificarán los aspectos mencionados en la memoria, incluyendo los cálculos, el proceso constructivo y el plan de obra, la relación de precios y el presupuesto orientativo para cada opción. Además, es importante incluir esquemas, croquis o dibujos que representen gráficamente la obra y reflejar los materiales previstos. En el anejo también se incluirá un resumen de las características principales de cada opción estudiada, así como sus ventajas e inconvenientes. Este resumen justificará la elección de la solución más idónea, que puede ser incluida en el mismo anejo o en un anejo independiente.
REFERENCIAS:
PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de planificación y control de obras. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 189. Valencia, 94 pp. Depósito Legal: V-423-2012.
En España, las centrales discontinuas fueron el método predominante para la producción de áridos mezclados con betún hasta los años 80. En ese momento, se introdujo la tecnología de la central continua de tambor secador-mezclador (drum-mixer), capaz de producir hasta 600 toneladas por hora. Esta innovadora planta cuenta con un tambor cilíndrico que se encarga de secar los áridos y mezclarlos con el betún. El tambor gira sobre su propio eje gracias a un motor reductor alimentado por un motor eléctrico.
Las plantas continuas de tambor secador-mezclador se dividen en dos secciones: la primera calienta los áridos, mientras que en la segunda se agregan el ligante y el filler para mezclar. Aunque la corriente de gases durante el proceso arrastra partículas de polvo mineral, el betún presente en la mezcla limita la extracción del filler al 20-25%. Los álabes del tambor se cierran en la zona del quemador para proteger los materiales de la llama, y se abren gradualmente para aumentar el contacto con los gases de la combustión sin oxidar excesivamente el ligante.
El proceso de producción de mezclas asfálticas con áridos fríos comienza en el extremo del quemador, donde los áridos se introducen en el tambor y se calientan para eliminar la humedad. En la sección inicial del tambor, los potentes ventiladores extraen el fíller y lo almacenan para su uso posterior. En la sección media, se pulveriza el betún y el polvo mineral de recuperación y aportación, logrando la mezcla final en la sección final con la ayuda de los álabes. Una variante del proceso utiliza dos tambores consecutivos para calentar los áridos y agregar el ligante. La emulsificación del betún mejora la trabajabilidad de la mezcla, que luego se vierte en camiones o se almacena en silos calorífugos, como en las plantas discontinuas.
Figura 2. Planta móvil de tambor secador-mezclador
La central de tambor secador-mezclador tiene como desventaja que se realiza una única dosificación de áridos en frío, lo que dificulta la obtención de una granulometría precisa, especialmente con arenas con exceso de finos. No obstante, esta planta presenta varias ventajas en comparación con las centrales tradicionales. Es más simple y consume menos energía, debido a que solo hay una dosificación, mientras que en las plantas discontinuas se efectúan varias dosificaciones en diferentes etapas. Además, es más pequeña y fácil de transportar y montar, y también más económica tanto en su adquisición como en su mantenimiento, lo que la hace más rentable económicamente. A pesar de estas ventajas, hay desventajas en que solo hay un proceso de dosificación, lo que puede resultar en dificultades para lograr la granulometría establecida si se utiliza arena con un exceso de polvo mineral. Sin embargo, es muy adecuada para procesos de reciclado en central, para los cuales se dispone en el tambor un anillo con una tolva para la introducción de los productos de reciclado.
Referencias:
KRAEMER, C.; PARDILLO, J.M.; ROCCI, S.; ROMANA, M.G.; SÁNCHEZ, V.; DEL VAL, M.A. (2010). Ingeniería de carreteras II. McGraw-Hill, Madrid.
YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.
Figura 1. Pavimentadora de lechada bituminosa/ micro aglomerado. http://dgroadmachinery.es/5-3-micro-surfacing-paver.html
La lechada bituminosa, también conocidas como slurry, consiste en la aplicación de una o varias capas de mortero bituminoso en frío sobre una superficie, utilizando áridos, emulsión bituminosa, agua y, eventualmente, polvo mineral de aportación y otros aditivos en menor proporción. Además de su uso en firmes, las lechadas bituminosas también son empleadas en tratamientos de sellado, mejora del deslizamiento y fines estéticos. Las lechadas tienen una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo carreteras, aeropuertos, pistas deportivas, carriles para bicicletas, aparcamientos, vías urbanas, áreas peatonales, entre otros. En algunas situaciones, es necesario que la lechada tenga un color específico, para lo cual se utilizan pigmentos durante su fabricación.
Inicialmente, las lechadas se empleaban principalmente para la impermeabilización de suelos envejecidos y como tratamiento de sellado. Con granulometrías con un tamaño máximo de árido inferior a 6 mm, estas lechadas proporcionaron la textura adecuada requerida para el nivel de demanda de tráfico y se aplicaron en una sola capa con dosificaciones que oscilaron entre 5 y 8 kg/m².
Anteriormente, los áridos finos limitaban el grosor de las capas de lechada debido a su inestabilidad ante el tráfico. En años recientes, se ha mejorado la tecnología de los tratamientos para permitir el desarrollo de microaglomerados en frío que utilizan áridos de mayor tamaño. Los nuevos emulgentes y aditivos facilitan la producción de emulsiones con rotura controlada para aplicar los microaglomerados en zonas de tráfico rápido. La maquinaria avanzada produce texturas uniformes y las emulsiones modificadas con polímeros permiten áridos de hasta 12 mm, logrando texturas rugosas para aumentar la resistencia al deslizamiento y disminuir el desprendimiento de áridos. Las fibras sintéticas aumentan el contenido de ligante residual en las lechadas, otorgándoles mayor resistencia a la fatiga y al envejecimiento. Los microaglomerados en frío consisten en dos capas de lechada, la primera fina y la segunda más gruesa, y suelen emplear emulsiones modificadas como ligante.
La fabricación y aplicación de lechadas se realiza a través de mezcladoras móviles montadas en camiones que también se encargan de extenderlas. Estas unidades incluyen depósitos para los componentes de la mezcla y un mezclador helicoidal continuo para preparar el producto. Después, la lechada se distribuye mediante una caja repartidora o rastra, que se remolca sobre la superficie a tratar, y se termina con una maestra de goma graduable en altura. Para la compactación, se utilizan compactadores de neumáticos de alta presión, ya que solo se requiere un efecto superficial.
Os paso un vídeo explicativo del profesor Miguel Ángel del Val, de la Universidad Politécnica de Madrid, donde nos explica en detalle las lechadas bituminosas y microaglomerados en frío.
También os dejo un documento de la Asociación Técnica de Emulsiones Bituminosas (ATEB) al respecto. Espero que os sea de interés.
Figura 1. https://www.ibef.net/es/emulsions-3/tecnicas/riegos-de-adherencia/
Un riego sin gravilla estaría compuesto únicamente por ligantes bituminosos. El empleo de los riegos sin gravilla en la construcción de firmes suele reservarse con fines auxiliares o provisionales, nunca proporcionando unas características estructurales. Forman parte de las operaciones auxiliares en la construcción o conservación del firme. Estrictamente hablando, estos riegos no pueden considerarse superficiales, sino que se dividen en varios tipos:
Riegos en negro: se aplican sobre superficies de rodadura envejecidas como medida provisional para rejuvenecer el firme y mejorar su impermeabilidad.
Riegos antipolvo: se aplican en caminos rurales o de poco tráfico para minimizar la producción de polvo y proteger al firme de la erosión y la humedad.
Riego de imprimación: se aplica un ligante sobre una capa granular antes de colocar sobre ella una capa o tratamiento bituminoso. La imprimación penetra en la superficie de la base, sella los huecos, endurece la superficie y ayuda a unir la capa superior de asfalto. Este riego optimiza la transmisión de cargas, por lo que es importante barrer enérgicamente la superficie granular y regarla con agua antes de su aplicación.
Riego de adherencia: se aplica una emulsión bituminosa sobre una capa tratada con ligantes hidrocarbonados o conglomerantes hidráulicos antes de colocar cualquier tipo de capa bituminosa que no sea un tratamiento superficial con gravilla o una lechada bituminosa. Este riego mejora la adherencia entre las capas bituminosas.
Riego de curado: se aplica sobre capas tratadas con conglomerante para evitar la pérdida de humedad y lograr un curado adecuado. En la práctica, estos riegos también se pueden utilizar como riego de imprimación o como protección contra el tráfico rodado.
Os dejo a continuación un vídeo educativo del profesor Miguel Ángel del Val, de la Universidad Politécnica de Madrid, que espero que os sea de interés.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.
Hace unos días me hicieron una entrevista radiofónica en “A Punt”. Se trata de un programa especial que trataba el tema de los rascacielos.
La entrevista me la realizó la periodista Marina Perelló, a la cual agradezco la oportunidad de difundir la ingeniería empleada en estas construcciones.
A continuación os dejo una sencilla demostración del asiento que tiene una capa que se ha compactado en función de su espesor inicial y de los pesos específicos anterior y posterior a la compactación. Se trata de una forma indirecta de controlar si se ha alcanzado el grado de compactación deseado. También permite tener una idea de cuánto va a descender la capa una vez compactada.
