ESTRUCTURA METÁLICA O DE HORMIGÓN EN INSTALACIONES INDUSTRIALES

Son bien conocidos los condicionantes que nos llevan a seleccionar una estructura metálica o de hormigón armado en estructuras de edificación. No obstante, estos condicionantes no siempre se pueden extrapolar a las instalaciones industriales, una rama que sigue en auge y que en los últimos años no se ha visto golpeada por la crisis de una forma tan dura como el resto de la ingeniería civil.

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Cuando hablamos de instalaciones industriales estamos haciendo referencia a grandes fábricas, refinerías de crudo, centrales térmicas… proyectos donde la necesidad de estructuras es grande y sus tipologías son muy variadas (racks de tuberías, estructuras de procesos, cimentaciones de equipos dinámicos, soportes especiales de bandejas, etc).

Dentro de los condicionantes que pueden influir en la selección del material estructural a utilizar, podemos destacar los siguientes:

  • Protección contra el fuego
  • Flexibilidad en las estructura para añadidos futuros
  • Coste de los materiales en la zona de ejecución del proyecto
  • Proceso constructivo de la estructura
  • Programación de la obra

Analicemos cada uno de los puntos señalados anteriormente, para ver cómo afectan en nuestra elección en el material de las estructuras:

  1. Flexibilidad en las estructura para añadidos futuros: en las instalaciones industriales suelen ser necesarios añadidos y soportes especiales que son diseñados en etapas muy posteriores a la de la estructura principal. Es por ello que la estructura metálica es más recomendable para este tipo de ampliaciones, por la flexibilidad en la realización de conexiones y/o refuerzos que ofrece la soldadura metálica. En el caso del hormigón se deben prever con bastante antelación las posibles ampliaciones para dejar placas embebidas. Otra alternativa a las placas embebidas sería el uso de pernos mecánicos o químicos a colocar a posteriori. En cualquier caso es siempre más versátil la estructura metálica que la de hormigón.
  2. Protección contra el fuego: una de las mayores preocupaciones en una instalación industrial es el alto riesgo de explosiones o incendios, eventos que normalmente no son fácilmente controlables y cuyas consecuencias en términos de pérdidas humanas y materiales pueden ser muy elevadas. Es por ello que un elemento clave a analizar son las zonas con riesgo de fuego (aquellas zonas en las que, por la ubicación de equipos peligrosos, hay una mayor probabilidad de que se produzcan episodios de explosiones y/o incendios). De esta forma podemos determinar cuáles son las estructuras localizadas en esas zonas y protegerlas adecuadamente contra el fuego. Para estos casos son mejores las estructuras de hormigón, ya que nos evitan el uso del fireproofing que de otra forma requeriría la estructura metálica, que suele ser un elemento caro y no siempre fácil de colocar.
  3. Coste de los materiales en la zona de ejecución del proyecto: el coste suele ser uno de los elementos determinantes a la hora de elegir una u otra alternativa en las obras. Dependiendo de la ubicación de la obra podemos tener un mayor o menor porcentaje de construcciones en estructura metálica u hormigón. Hoy día se puede construir estructura metálica en cualquier taller del mundo y posteriormente trasladarla al site, por muy remoto que sea, para su montaje. Si se trata de estructuras de hormigón prefabricado, ocurre algo similar, pudiendo descentralizar la fabricación de la obra sin mucha dificultad. En cambio, para el uso del hormigón in situ, se necesita contar con plantas de hormigón propias o cercanas para conseguir un material con características y propiedades acordes a lo proyectado.
  4. Proceso constructivo de la estructura: otro aspecto importante a tener en cuenta es el método de construcción. Existen diversas maneras de afrontar la ejecución de algunas de las estructuras, tales como el montaje en campo pieza a pieza (hormigonado en campo de los distintos elementos) o como el pre-ensamblado de la estructura en taller (módulos) y posterior traslado y conexión de las distintas partes en el site. En este último caso la solución de estructura metálica es la más apropiada por su menor peso frente al hormigón prefabricado y su facilidad de transporte. Si, por el contrario, se elige la opción de realización en campo de todos los elementos, el hormigón necesita más tiempo de ejecución, así como elementos de encofrado y/o cimbrado; pero no necesita la aplicación del fireproofing a posteriori, que suele ser un proceso laborioso, incluso cuando parte del mismo venga de taller, ya que se hace necesaria la reparación de los desperfectos y la ejecución de las conexiones.
  5. Programación de la obra: uno de los parámetros fundamentales en las obras es el tiempo disponible para su ejecución. Dependiendo de éste, otros, como el procedimiento de construcción o la selección de los contratistas y talleres, se pueden ver afectados, lo que nos puede influir de una manera indirecta en la selección del material más idóneo. Si los plazos son muy ajustados, puede ser recomendable la ejecución de las estructuras por módulos de forma que se puedan ir ejecutando los trabajos de campo en paralelo al montaje de las estructuras, lo que reduce el tiempo de ejecución de forma considerable. En otros casos, donde la mano de obra es más económica, puede ser más recomendable realizar todos los trabajos en el site, siempre que los mismos no se encuentren en el camino crítico del proyecto.

Después de todo esto, ¿Qué es preferible, acero u hormigón? ¿Hormigón in situ u hormigón prefabricado? Como casi todo en ingeniería no tiene una respuesta clara y concisa, ya que todo depende de ciertos parámetros que se deben estudiar para cada proyecto para ver qué solución es la más apropiada. Para la selección se debe realizar una estimación económica-temporal, donde se comparen no solo las cantidades y costes de los diseños de forma aproximada, sino también los plazos de fabricación y montaje. Todo ello nos dará una imagen más clara de las opciones más viables y recomendadas.

“Como en casi todo en ingeniería no hay reglas infalibles, solo criterios que nos ayudan a decidir la solución más idónea”

6 comentarios
  1. Jose Antonio Hurtado Boronat
    Jose Antonio Hurtado Boronat Dice:

    Como siempre un gran aporte !!! …sólo dos cosas para añadir en esa difícil elección, una para cada tipologia.
    Para Est. Metálica: Las variaciones de temperatura a la que está sometida la estructura metálica puede ser un factor negativo a la hora del dimensionamiento, ya que la mayoría de estas estructuras están expuestas directamente a las inclemencias del tiempo. No es que sean obviamente un factor decisivo, pero si que hace que se incrementen los kilos de acero totales.
    Para Est. de Hormigón:La segunda es el incremento de las cimentaciones derivadas del empleo de estructuras de hormigón, ya que esta tipologia generará mayores pesos totales frente a una metálica.

    Manué, lo mismo mis dos apreciaciones apenas cambian la balanza total para decantarse por una u otra tipologia, y serán casi despreciables según que casos de instalaciones industriales.

    Un abrazo

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    • Manolo García Gallegos
      Manolo García Gallegos Dice:

      Buenas Hurti,
      Como siempre un placer verte por aquí y gracias por tus, siempre valiosas, aportaciones. Cuantos ratos hablando de estructuras y cuántos años y proyectos compartidos…
      Un abrazo

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  2. Miguel Angel
    Miguel Angel Dice:

    Buen articulo , para complementarlo creo que debería hacerse mención al sismo y su más que negativa influencia en las estructuras de hormigón prefabricado ,debido a su gran peso propio y uniones articuladas viga-pilar , lo que hace que estas estructuras no sean nada adecuadas en zonas sísmicas , al contrario que las metálicas .

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    • Alejandro López Vidal
      Alejandro López Vidal Dice:

      Este mito creo que ya no tiene validez actual. Existen numerosos ejemplos donde se ha logrado un comportamiento de las estructuras prefabricadas de hormigón prácticamente equivalente a otras estructuras. Véase progreso y utilización en Chile, o desarrollo tecnológico en Europa (proyecto SAFECAST)

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    • Alejandro López Vidal
      Alejandro López Vidal Dice:

      El mito del mal comportamiento de las estructuras prefabricadas de hormigón todavía persiste. Se ha evolucionado muchísimo, especialmente en las rigidización de las conexiones para alcanzar un nivel de comportamiento prácticamente similar al que podría ofrecer una estructura de hormigón in situ o metálica. El más claro ejemplo se puede observar en Chile, donde de forma creciente se recurre a este tipo de estructuras porque son las que mejor aúnan todos los requisitos que se exigen (rapidez de ejecución, fiabilidad, coste óptimo) sin menoscabo de la resistencia ante las acciones sísmicas. También en Europa, donde se ha demostrado un avance significativo que luego ha quedado recogido en el EC8, gracias en gran medida a proyectos de investigación realizados en el ELSA-JRC laboratorio de ensayos mecánicos a gran escala de la Unión Europea, como los proyectos SAFECAST o SAFECLADDING.

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  3. José M Benito
    José M Benito Dice:

    Me parece sorprendente el desconocimiento del comportamiento sísmico de las estructuras industrializadas de hormigón
    En el terremoto del 2010 en Chile con un 8,8 , 6* mayor del mundo tuvo un comportamiento muy bueno
    El resto de ventajas como comportamiento al fuego , nulo mantenimiento , nula oxidación , vida útil o durabilidad , rapidez de montaje hacen que no sea una alternativa al metálico , es la solución

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