Figura 1. Encofrado deslizante. https://es.wikipedia.org/wiki/Encofrado_deslizante
Los encofrados deslizantes son una técnica de construcción de gran interés, especialmente cuando nos encontramos ante el desafío de estructuras altamente esbeltas, como pilares de puentes, chimeneas industriales, silos o torres solares. Este procedimiento se basa en el uso de un encofrado rígido que se desplaza verticalmente a un ritmo controlado de 5 a 20 cm/h. El proceso comienza con la colocación del hormigón en el encofrado en capas sucesivas. A medida que el hormigón se endurece, el encofrado se eleva gradualmente mediante dispositivos de elevación, como gatos hidráulicos, impulsado por un sistema hidráulico. Sobre esta técnica ya escribimos un artículo anterior. Ahora vamos a dar unas recomendaciones relacionadas con los aspectos constructivos de la técnica.
Se lleva a cabo un deslizamiento continuo durante las 24 horas del día para evitar la formación de juntas frías. Por tanto, es crucial garantizar un suministro constante de materiales como hormigón y acero, así como electricidad y acceso a la obra. Es de vital importancia garantizar que el hormigón presente características uniformes, pues cualquier variación en su dosificación puede ocasionar arrastres en la superficie y defectos que requerirán reparación. Además, los cambios en las condiciones climáticas pueden afectar al tiempo de fraguado, por lo que es necesario controlar la consistencia y dosificación del hormigón, junto con el control de la resistencia. Otro factor relevante es asegurar un suministro continuo de hormigón, ajustado a la frecuencia y cantidad necesarias de acuerdo con el ritmo de elevación del encofrado.
En cuanto al proceso constructivo, se recomienda llevar a cabo el hormigonado, la colocación de armaduras y el montaje de puertas, ventanas y placas de manera progresiva a medida que el encofrado se eleva desde una plataforma de trabajo ubicada al nivel del borde superior en ambas caras. Se emplean plataformas adicionales para el control y revisión de la superficie. El peso de estas plataformas y del encofrado deslizante se carga mediante los gatos en los tubos de trepa, los cuales permanecen en el hormigón hasta que se complete el deslizamiento. Luego, se retiran junto con la camisa exterior elevada con el encofrado, creando un espacio fraguado debajo donde se alojan los tubos a lo largo de toda la altura.
Con el fin de prevenir posibles accidentes por caídas de objetos, es necesario delimitar una zona alrededor del área de construcción, a una distancia equivalente a la cuarta parte de la altura de los trabajos, medida desde el borde exterior de la obra. Se recomienda contar con un especialista en encofrado deslizante en la obra para garantizar un manejo adecuado y una respuesta eficiente ante situaciones complejas.
Dadas las condiciones particulares de cada obra y la necesidad de trabajar de forma continua durante 24 horas, se deben implementar medidas adicionales de seguridad, como señalización de advertencia, iluminación nocturna y redes de protección. Asimismo, resulta fundamental prestar especial atención a la nivelación de la superficie de apoyo del encofrado durante el montaje y llevar a cabo un replanteo inicial preciso. Para lograr un rendimiento óptimo, se requiere un equipo con experiencia en el sistema para minimizar los tiempos de inactividad entre las distintas actividades.
En cuanto al control de la verticalidad, es importante realizar un seguimiento periódico de la nivelación de los gatos y realizar los ajustes necesarios de forma manual. Esto contribuirá significativamente a prevenir desplomes. Además, se debe verificar la verticalidad de la obra una vez finalizada, utilizando plomadas de gravedad, plomadas ópticas o plomadas láser. Asimismo, se debe evitar la rotación en planta de la sección transversal mediante la disposición de perfiles longitudinales lo suficientemente rígidos.
Un documental extenso sobre este sistema de encofrados deslizantes lo podéis ver aquí.
Referencias:
DINESCU, T.; SANDUR, A.; RADULESCU, C. (1973). Los encofrados deslizantes. 1ª edición. Espasa-Calpe, S.A. Pozuelo de Alarcón, 496 pp.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
Figura 1. Gran Puente de Akashi Kaikyō, el puente colgante de mayor vano del mundo. Wikipedia.
El sistema de construcción de puentes colgantes condiciona directamente su comportamiento estructural, ya que la estructura evoluciona progresivamente hasta alcanzar su configuración definitiva. La secuencia de ejecución se organiza en varias fases: construcción de cimientos, anclajes y torres, tendido de cables principales, instalación de péndolas o tirantes verticales y montaje del tablero suspendido. A lo largo de este proceso, el sistema resistente atraviesa estados intermedios en los que no responde al esquema final, pasando de configuraciones parcialmente autoportantes a un sistema en el que los cables principales adoptan una directriz de catenaria que transmite las cargas hacia las torres y los anclajes. Por este motivo, resulta necesario un análisis detallado de las fases constructivas, junto con un control riguroso de las tensiones y deformaciones en cada etapa.
En las primeras fases, la construcción suele iniciarse con la ejecución de los anclajes y de las torres. Los anclajes implican importantes trabajos de movimiento de tierras y se materializan, en general, mediante macizos de hormigón armado de gran volumen, diseñados para resistir las fuerzas horizontales de tracción de los cables principales mediante su peso propio y la interacción con el terreno. A continuación, se construyen las torres o mástiles, que pueden ser de acero o de hormigón, lo que introduce condicionantes específicos asociados a la ejecución en altura. En torres metálicas, el montaje se realiza mediante módulos prefabricados unidos por soldadura o por tornillos de alta resistencia, y los módulos se izan mediante grúas trepadoras ancladas a la propia torre. En torres de hormigón, se emplean encofrados trepadores o deslizantes. En ambos casos, es necesario prever medios auxiliares capaces de elevar cargas de gran peso a cotas elevadas, siendo habitual que las grúas crezcan solidariamente con la estructura. De forma simultánea, se deben controlar las tolerancias geométricas, la verticalidad y los efectos del viento, particularmente relevantes en elementos esbeltos.
Según el sistema de anclaje, la secuencia constructiva difiere significativamente. Cuando los cables se anclan externamente, los contrapesos resultan necesarios y constituyen un elemento fundamental del sistema, ya que permiten transmitir las fuerzas de tracción a los macizos de anclaje. La ejecución de estos sistemas requiere una colocación precisa de los dispositivos metálicos de anclaje, garantizando una adecuada transferencia de esfuerzos y evitando concentraciones de tensiones o deslizamientos. Desde el punto de vista resistente, el conjunto puede interpretarse como un sistema equivalente a un arco invertido que actúa a tracción. En cambio, en los puentes colgantes autoanclados, los cables principales se fijan al propio tablero, lo que elimina la necesidad de contrapesos. En este caso, el tablero pasa a ser el primer elemento a construir, lo que obliga a disponer de estructuras auxiliares provisionales que aseguren su estabilidad hasta el cierre del sistema estructural. Esta configuración implica la pérdida de la posibilidad de construir el tablero por etapas, independientemente de su posición definitiva, lo que condiciona el proceso constructivo.
Una vez completadas las torres y los anclajes, se inicia el montaje de los cables principales, que constituyen el elemento resistente fundamental del puente colgante y cuya correcta ejecución condiciona la geometría final y la distribución de esfuerzos en servicio. Estos cables están formados por miles de alambres de acero galvanizado de alta resistencia, agrupados para trabajar conjuntamente a tracción, siendo determinante la precisión en su trazado geométrico.
El proceso comienza con el tendido de un cable guía que conecta los anclajes entre sí y atraviesa las torres. Tradicionalmente, este cable se disponía mediante embarcaciones en zonas navegables; en la práctica actual, se emplean helicópteros o drones, lo que permite su instalación en emplazamientos de difícil acceso. Este cable guía sirve de soporte para las operaciones posteriores y define la dirección geométrica del cable principal.
A continuación, se instalan las pasarelas de servicio o catwalks, que permiten el acceso continuo a lo largo del vano. En estas pasarelas se monta el cableado mediante dos procedimientos principales. El primero es el método de devanado aéreo o air spinning, en el que los alambres individuales se transportan mediante un carro móvil que recorre repetidamente la distancia entre anclajes, acumulándose progresivamente hasta formar el cable. El segundo es el método de cordones paralelos prefabricados (PPWS), en el que se colocan directamente haces de alambres previamente fabricados en el taller. El método air spinning permite un control preciso del número y la distribución de alambres, mientras que el sistema de cordones prefabricados reduce los tiempos de ejecución en obra.
Una vez completado el montaje de los alambres o cordones, el cable se somete a un proceso de compactación mediante prensas hidráulicas hasta obtener una sección aproximadamente circular. Posteriormente, se recubre con alambre helicoidal y se aplican sistemas de protección frente a la corrosión, como pinturas o envolventes estancas. Estas operaciones permiten mejorar la densidad del cable, reducir los vacíos internos y optimizar su comportamiento frente a las acciones aerodinámicas y a los fenómenos de fatiga..
Figura 2. Montaje de cables en un puente colgante. https://www.ihi.co.jp/iis/en/technology/airspining/index.html
Durante la ejecución de los cables principales, el viento constituye la acción más condicionante, ya que puede provocar desplazamientos transversales en los carros de tendido y en las plataformas de trabajo. Por ello, se emplean sistemas de arriostramiento provisional y amortiguadores, estableciéndose límites operativos en función de la velocidad del viento que pueden obligar a la suspensión temporal de los trabajos.
Una vez finalizados los cables principales, se instalan las péndolas mediante dispositivos de fijación denominados cable bands, que se colocan en posiciones previamente definidas a lo largo de los cables. Cada péndola se dimensiona y ajusta a una longitud específica para garantizar la correcta rasante del tablero y la adecuada distribución de cargas en el sistema de suspensión.
En lo relativo al montaje del tablero, este puede realizarse mediante distintos procedimientos. Uno de los más habituales consiste en el avance mediante voladizos sucesivos, desarrollados de forma simétrica desde las torres hacia el centro del vano y hacia los extremos. Este método requiere el uso de grúas situadas sobre el tablero ya construido, capaces de izar dovelas de distintos tamaños; dichas grúas suelen desplazarse sobre carriles provisionales dispuestos sobre el propio tablero en construcción.
De forma alternativa, las dovelas pueden transportarse por flotación hasta su posición definitiva y elevarse mediante cabrestantes suspendidos de los cables principales, quedando finalmente colgadas mediante las péndolas. Este procedimiento suele presentar ventajas económicas y, en este caso, se ejecuta desde el centro del vano hacia las torres, manteniendo una secuencia simétrica. La elección del método depende de factores como la navegabilidad del entorno, las condiciones logísticas, la altura libre requerida o la disponibilidad de medios auxiliares.
Una vez finalizado el montaje estructural, se desarrolla una fase de ajuste y comprobación en la que se controlan las tensiones de los cables, la nivelación del tablero y la geometría de la catenaria. Estas operaciones pueden implicar el reajuste de las longitudes de las péndolas o la redistribución de tensiones en el sistema de suspensión. De forma complementaria, se realizan pruebas de carga estática y dinámica para verificar el comportamiento global de la estructura antes de su puesta en servicio y contrastar los resultados con los modelos de cálculo empleados en el proyecto.
El mantenimiento del puente se inicia desde su puesta en servicio. Los cables principales, las péndolas y los anclajes están sometidos a esfuerzos continuos y a la acción de agentes ambientales agresivos, lo que exige inspecciones periódicas. Las operaciones habituales incluyen la limpieza y repintado de los cables, el control de la corrosión, la sustitución de péndolas o alambres deteriorados y la supervisión del comportamiento aerodinámico frente al viento. En estructuras de gran luz, es frecuente la implantación de sistemas de monitorización estructural que permiten registrar variables como tensiones, deformaciones y vibraciones en tiempo real.
En este contexto, la durabilidad del puente depende de la eficacia de las estrategias de mantenimiento y de los sistemas de protección frente a la corrosión. Una planificación adecuada de estas actuaciones permite alcanzar vidas útiles superiores a los cien años, mantener condiciones de servicio adecuadas y limitar la necesidad de intervenciones estructurales de gran envergadura.
MANTEROLA, J. (2006). Puentes II.Apuntes para su diseño, cálculo y construcción. Colección Escuelas. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.
Los encofrados deslizantes (slip form, en inglés) consisten en un molde de poca altura, capaz de configurar una sección de hormigón vertida en él de forma constante y a la misma velocidad que se eleva dicho molde.
Este se cuelga de unos marcos o caballetes de madera o metal a una serie de dispositivos de elevación soportados por barras metálicas o por otros elementos que se apoyan sobre los cimientos o sobre el hormigón endurecido. El hormigón se vierte en el encofrado y, a medida que se endurece, este se va levantando progresivamente, mientras el encofrado es arrastrado por los dispositivos de elevación de los que está colgado. Se trata de un sistema de encofrado independiente que requiere poco tiempo de grúa durante la construcción.
Los encofrados deslizantes se utilizan preferentemente en obras de gran altura, con sección constante o que varía ligeramente con la altura y con espesores también variables, como ascensores, escaleras, torres, etc. Hoy en día es posible realizar variaciones importantes en el espesor de la sección, aunque ello supone cierta dificultad añadida. En silos y estructuras que así lo permitan, suele utilizarse una grúa torre para hormigonar. Su utilización se ha extendido a estructuras inclinadas complejas y a estructuras compuestas combinables con elementos prefabricados.
El vertido del hormigón, el montaje de las armaduras, de los marcos de puertas y ventanas, de los moldes para crear aberturas, etc., se realiza conforme se eleva el encofrado, a partir de una plataforma de trabajo situada a la altura del borde superior. De esta plataforma se cuelgan, a una altura de 3 o 4 m, una o dos plataformas inferiores, desde las cuales se vigila la calidad del vertido del hormigón. El encofrado deslizante se eleva continuamente a una velocidad de entre 5 y 30 cm por hora, según el endurecimiento del hormigón, para garantizar una cadena tecnológica.
El sistema es rápido, ya que está fuertemente industrializado, pero tiene un alto coste de primera instalación, por lo que solo es rentable con alturas muy importantes (en pilas se prefieren alturas por encima de 70 m) o con alturas menores si el número de piezas que se van a deslizar en la misma obra es muy significativo. El encofrado se puede retirar entre 4 y 12 horas después de colocar el hormigón. El trabajo no se debe interrumpir, aunque es posible adoptando las medidas apropiadas, por lo que se necesitan dos o tres turnos. Esto significa que la construcción puede elevarse entre 1,5 y 6 m al día.
Por tanto, cuando se usa un encofrado deslizante, los procesos de armado, encofrado, hormigonado y desencofrado se ejecutan de forma simultánea y continua. La forma de elevar el molde, que al principio era manual, ahora se efectúa de forma mecánica mediante sistemas hidráulicos, con un ascenso automático y a la velocidad deseada. Existen dos tipos de encofrados deslizantes: los empleados para obras en vertical (silos, pozos, chimeneas, pilas, etc.) y los destinados a obras en horizontal (canales, etc.).
Normalmente, el sistema de encofrado cuenta con tres plataformas. La plataforma superior actúa como área de almacenamiento y distribución, mientras que la plataforma intermedia, situada por encima del nivel de hormigón vertido, es la zona principal de trabajo. Por último, la plataforma inferior permite el acabado del hormigón.
La secuencia básica de construcción utilizando este encofrado es la siguiente:
Se ensamblan el encofrado y la plataforma de acceso en el suelo.
El ensamblaje se eleva mediante gatos hidráulicos.
A medida que el encofrado se eleva continuamente, se requiere un suministro constante de hormigón y armaduras hasta que la operación esté finalizada.
Al culminar la operación, el encofrado se retira utilizando una grúa.
Este sistema se empezó a emplear en Estados Unidos en 1903 y en Europa en 1924 para la construcción de silos. Sin embargo, pronto se empezó a utilizar en otros tipos de obras, como pilas de puente, depósitos elevados de agua o faros. En España, las primeras realizaciones fueron en silos de grano a finales de los años cuarenta del siglo pasado.
En España destaca la realización con este método de la chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez (propiedad de ENDESA) que con una altura de 356 m y un diámetro de 36 m en la base (espesor de 1,25 m) y de 18 m en coronación (espesor de 0,25 m). Esta chimenea (Endesa Termic), que comenzó a construirse en 1972 y cuyo funcionamiento empezó en 1976, fue realizada por Entrecanales y Tavora S.A., fue en su momento la más alta de Europa y la tercera del mundo (ver nota a pie de página).
Figura 2. Endesa Termic, chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez. Wikipedia
Ventajas del sistema:
a) Se realizan de forma simultánea varias operaciones, que en otros métodos deben hacerse de forma sucesiva, lo que supone una reducción del plazo de ejecución
b) Se suprimen tiempos muertos y cuellos de botella en las operaciones
c) Se consigue una gran velocidad de ejecución (hasta 6 m/día), con una muy buena calidad de obra
d) Se logra un gran número de reutilizaciones de los paneles
e) Es posible la construcción de obras de gran altura sin andamiajes, aplicando sistemas de elevación para personal y materiales
f) Economías significativas de mano de obra, al mecanizarse gran parte de las operaciones
g) Continuidad en la ejecución, incluso en tiempo frío, tomando las medidas que garanticen el endurecimiento del hormigón
h) Muy buen acabado de obra, debido al monolitismo, sin juntas frías, y a la uniformidad
Figura 3. Esquema de encofrado deslizante
Condiciones de aplicación:
En contrapartida a las ventajas anteriores, el sistema exige:
a) Estudio y redacción de todo un proyecto de encofrado mecanizado por técnicos competentes
b) La ejecución de las obras debería ser dirigida por técnicos que hayan aplicado ya el método
c) Organización perfecta de la ejecución, con personal muy especializado, que asegure el trabajo las 24 horas
d) Fabricación y montaje de encofrados con gran exactitud, con tolerancias muy estrictas
Figura 4. Esquema de encofrado deslizante
El principio de funcionamiento:
La unidad fundamental del equipo son los gatos de trepa. Son huecos por donde pasa un tubo de acero que es la barra de trepa, que se apoya en la cimentación. El gato dispone de dos juegos de cuñas dentadas que se clavan alternativamente en la barra y hacen que el gato ascienda a lo largo de esta. Del gato cuelgan dos vigas de acero por medio de una transversal que forman lo que se denomina normalmente «yugo» o «caballete». De los yugos se suspende el encofrado y el resto de estructuras, andamios y plataformas necesarias para las tareas de ferralla, hormigonado, etc., así como los mecanismos de reducción de diámetro y espesor. Los procedimientos de hormigonado varían en función del tipo de estructura. En estructuras muy altas, como chimeneas o torres de televisión, lo más habitual es colocar un ascensor en el centro, suspendido de unas estructuras radiales y guiado mediante unos cables tensados. En él sube una tolva de hormigón y, una vez retirada esta, sirve también para el ascenso de ferralla y del personal. La vibración es normalmente con aguja.
Figura 5. Imagen del yugo en el encofrado deslizante
Elementos de un sistema de encofrado deslizante vertical:
a) Paneles: son los tableros del encofrado propiamente dicho
b) Caballetes: para arrastrar los paneles, a los que se anclan
c) Barras de apoyo: sobre las que se transmite el esfuerzo de elevación
d) Dispositivo de elevación: normalmente gatos o crics, actúan sobre los caballetes para elevar los paneles apoyándose en las barras
e) Plataformas de trabajo: de acceso a los diversos puntos de trabajo y control
f) Redes de las diferentes instalaciones: necesarias para el funcionamiento del encofrado
Figura 6. Sección y elementos de un encofrado deslizante
A continuación dejo algunos vídeos donde se puede comprobar el funcionamiento del sistema.
Referencias:
DINESCU, T.; SANDUR, A.; RADULESCU, C. (1973). Los encofrados deslizantes. 1ª edición. Espasa-Calpe, S.A. Pozuelo de Alarcón, 496 pp.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
Nota: Para la construcción de la chimenea se utilizó una torre colgada de 120 t, con gatos de trepa de 40 m de altura, de la que se atirantaban los soportes. El problema radicó en desmontar esta torre una vez finalizada la operación. Para ello, según me comenta Juan Manuel Lázaro (responsable del Departamento de Obras Singulares de Entrecanales y Tavora en aquel momento), se empleó un puente Bailey de 18 m, colgado por medio de barras Dywidag de dos pórticos apoyados sobre el fuste de hormigón sobre el que se apoyó la torre. Esta maniobra fue idea de Javier Urquijo Grijalba.
