Post on 14-Dec-2015
description
“Protocolo de mantenimiento en estructuras de acero.”
Metodología de la investigación.
Profesor: Ing. Corona Guzmán Antonio.
Alumno: Díaz López Porfirio
Grupo: 621
Matricula: 1129794
Grado: Tronco común.
Fecha: 09/Diciembre/2014
Mexicali, Baja California Norte.
Introducción.
El acero es uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil y
adaptable ampliamente usado en edificios, puentes, torres etc.; y a un precio
relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la trabajabilidad, lo que se presta
a fabricaciones diversas mediante muchos métodos. Asimismo sus propiedades
pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante
tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones.
Los aceros estructurales utilizados hoy en día comenzaron a ser producidos hace tan
solo unos pocos años. Fueron los avances de la metalurgia logrados a mediados del
siglo XX los que permitieron desarrollarlos, y su aplicación inicialmente se suscribió a la
construcción de puentes y grandes edificios, dado que no eran comerciales ni
aparecían mencionados en los códigos. Con el tiempo se fueron incorporando a las
especificaciones y los ingenieros comenzaron a usarlos masivamente. En los Estados
Unidos por ejemplo, el AISC incluyó en su Manual de Construcción de Acero, los
aceros de alta resistencia, solo hasta 1961.
Debido a la importancia de este tipo de estructuras, se presenta la necesidad de
elaborar un protocolo que sirva como guía para el mantenimiento de este tipo de
materiales, ya que las mismas necesitan la aplicación de tratamientos anticorrosivos
que la protejan de la acción corrosiva de la atmosfera, de las posibles condensaciones
y de la actividad a desarrollar instalación, alargando su vida útil y reduciendo su
posterior necesidad de mantenimiento, lo que repercutirá positivamente en la
rentabilidad de la inversión.
Capítulo 1 (planeación y problematización)
1.1 Elección del tema.“Estructuras de aceros.”
1.2 Delimitación del tema.a) Delimitación temática: Protocolo de mantenimiento de las estructuras de acero.b) Delimitación geográfica: Mexicali, Baja California Norte.c) Delimitación Espacial: De acero S.A de C.VCarretera a San Luís Río Colorado Km. 7.5 No. 200121399, Gonzalez Ortega, MexicaliBaja California, MéxicoTel. :(686) 561-6906Fax:(686) 561-6843
d) Delimitación Temporal: (2014-2)
1.2.1 Justificación del tema.
Este siguiente proyecto a presentar, tiene como principal finalidad realizar una
evaluación exhaustiva del funcionamiento de las estructuras de aceros en el ámbito de
procesamiento y tratamiento y de las fallas que pueden presentar en la estructura
resultante, seguidamente se hará un análisis de cómo implementar técnicas de
mantenimiento y las medidas de prevención para solucionar un problema encontrado
que dichas estructuras puedan presentar y se espera realizar un análisis que aporte
información valiosa para continuidad de su producción y disminución de gastos de
reparación y reemplazos de piezas y equipos.
1.3 Problema.
1.- ¿Qué son las estructuras de acero?
2.- ¿Cuál es la importancia de las estructuras de acero?
3.- ¿Cuáles son las ventajas y desventajas en el uso de acero, en las construcciones?
4.- ¿Cuál es la variedad y clasificación de aceros que se emplean en las construcciones?
5.- ¿Cuáles son los principios teóricos aplicados en el diseño de estructuras de acero?
6.- ¿Cómo es y en qué consiste el proceso de mantenimiento para estructuras de acero? ¿Cuál es la variedad y clasificación empleada en las construcciones así como sus ventajas y desventajas hay en el diseño y construcción de estructuras de acero y cuáles son sus métodos y estrategias para tener mayor seguridad y calidad en la construcción?
1.4 Objetivos.
1.4.1Generales.
Conocer y comprender, los principios teóricos y metodológicos de procesos de mantenimiento utilizados en estructuras de acero; así como también investigar que maquinaria o herramientas de ingeniería son implementadas para la mejora de trabajo suficientemente segura y ecológica.
1.4.2 Específicos.
Citar e interpretar los procesos utilizados para el mantenimiento de las estructuras de acero.
Describir y explicar el funcionamiento y las características técnicas de cada área de trabajo identificada dentro del departamento de mantenimiento.
Definir y contar con un sistema de mantenimiento preventivo programado con la finalidad de prolongar la vida útil de las estructuras de acero.
Identificar y estimar el porcentaje de problemas en las estructuras de acero, con la finalidad de saber la gravedad del problema.
Examinar e interpretar las medidas de prevención, con la finalidad de encontrar nuevas soluciones o técnicas de prevención de mantenimiento en las estructuras de acero.
Capítulo 2 (Marco teórico referencial)
2.1 Antecedentes.
A efectos de ubicar en el espacio y en el tiempo la génesis del tema “protocolo de
mantenimiento de las estructuras de acero”, se es establecen (por citas textuales estilo
APA) los antecedentes correspondientes.
De acuerdo con “McCormac” (2002), los antecedentes históricos de las
estructuras de acero, datan desde “la edad del hierro del año 1,000 a.c”. Inicio
de la edad del hierro, primeros indicios en su fabricación se cree que un
incendio forestal en el monte de la antigua Troya (actual Turquía) fundió
depósitos ferrosos produciendo hierro. Otros creen que se comenzó a emplear a
partir de fragmentos de meteoritos donde el hierro aparece en aleación con
Níquel. (p.p 4-7).
El hierro para uso industrial fue descubierto hacia el año 1500 a.C, en Medzamor, cerca
de Ereván, capital de Armenia y del monte Ararat. La tecnología del hierro se mantuvo
mucho tiempo en secreto, difundiéndose extensamente hacia el año 1200 a.C. Los
artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbón
vegetal en recipientes de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía
suficiente carbono para convertirse en acero auténtico. Las características conferidas
por la templabilidad no consta que fueran conocidas hasta la Edad Media, y hasta el
año 1740 no se produjo lo que hoy día denominamos acero. Los métodos antiguos
para la fabricación del acero consistían en obtener hierro dulce en el horno, con carbón
vegetal y tiro de aire. Una posterior expulsión de las escorias por martilleo y
carburación del hierro dulce para cementarlo. Luego se perfeccionó la cementación
fundiendo el acero cementado en crisoles de arcilla y en Sheffield (Inglaterra) se
obtuvieron, a partir de 1740, aceros de crisol. Fue Benjamín Huntsman el que
desarrolló un procedimiento para fundir hierro forjado con carbono, obteniendo de esta
forma el primer acero conocido. Op.cit p.p 4-7
En 1857, Sir William Siemens ideó otro procedimiento de fabricación industrial
del acero, que es el que ha perdurado hasta la actualidad, el procedimiento
Martin Siemens, por descarburación de la fundición de hierro dulce y óxido de
hierro. Siemens había experimentado en 1878 con la electricidad para calentar
los hornos de acero, pero fue el metalúrgico francés Paul Héroult —coinventor
del método moderno para fundir aluminio— quien inició en 1902 la producción
comercial del acero en hornos eléctricos. El método de Héroult consiste en
introducir en el horno chatarra de acero de composición conocida haciendo
saltar un arco eléctrico entre la chatarra y unos grandes electrodos de carbono
situados en el techo del horno. Op.cit p.p 4-7
Hasta aproximadamente 1930, las uniones se realizaban exclusivamente por
remachado y atornillado. A partir de esta misma fecha, la soldadura eléctrica se ha
generalizado, aportando profundas modificaciones en el campo de la construcción
metálica. Sin embargo, la siderurgia se encontró frente a un nuevo problema. No
bastaba con producir aceros de propiedades mecánicas determinadas, sino que era
preciso que representasen propiedades químicas que le confiriesen al elemento la
necesaria soldabilidad, ya que este nuevo método de unión fue preferido por la
mayoría de los constructores por su rapidez y alta efectividad. Op .cit (p.p 4-7)
En 2007 se utilizan algunos metales y metaloides en forma de ferroaleaciones,
que, unidos al acero, le proporcionan excelentes cualidades de dureza y
resistencia.
El uso intensivo que tiene y ha tenido el acero para la construcción de
estructuras metálicas ha conocido grandes éxitos y rotundos fracasos que al
menos han permitido el avance de la ciencia de materiales. Así, la Torre Eiffel,
construida en París en 1889 es hoy día uno de los monumentos más visitados
del mundo mientras el 7 de noviembre de 1940 el mundo asistió al colapso del
puente Tacoma Narrows al entrar en resonancia con el viento. Ya durante los
primeros años de la Revolución Industrial se produjeron roturas prematuras de
ejes de ferrocarril que llevaron a William Rankine a postular la fatiga de
materiales y durante la Segunda Guerra Mundial se produjeron algunos
hundimientos imprevistos de los cargueros estadounidenses Liberty al
fragilizarse el acero por el mero descenso de la temperatura, problema
inicialmente achacado a las soldadura. Op.cit p.p 4-7
2.2 Definición conceptual.
A fin de establecer una perspectiva de análisis con respecto al tema “protocolo de
mantenimiento de las estructuras de acero”, se establecen(al estilo APA) las
definiciones de los conceptos clave.
Estructura de acero.
Uniformidad.
Elasticidad.
Durabilidad.
Resistencia y ductibilidad.
Tenacidad.
Fallas en estructuras del acero:
Fatiga.
Costo de mantenimiento.
Susceptibilidad al pandeo.
Fractura frágil.
Corrosión.
Daños por soldadura.
Técnicas de mantenimiento.
Mantenimiento predictivo.
Mantenimiento preventivo.
Mantenimiento correctivo.
2.2.1 Estado del arte.
De acuerdo con la fuente (http://www.arkiplus.com/los-12-disenos-arquitectonicos-
modernos-mas-innovadores-del-mundo),Edificio Infosys. Hinjewadi, provincia de
Pune. India
La casa central de Infosys en India, es un precioso edificio de alta tecnología. La
estructura entera parece una aeronave y esta ilusión es creada por su forma: una
estructura elipsoide con inclinado en aproximadamente 10 grados de ángulo. El edificio
es una combinación de acero, vidrio y aluminio.
De acuerdo a la fuente (http://www.arkiplus.com/los-12-disenos-arquitectonicos-
modernos-mas-innovadores-del-mundo), Biósfera Montreal. Montreal, Canadá.
Biósfera Montreal es un museo dedicado íntegramente al medio ambiente. El diseñador
de esta particular estructura fue el arquitecto Richard Buckminster Fuller. La estructura
es de 61 metros de alto y el diámetro de la esfera es de 78 metros. El marco principal
está hecho de tubos de acero y utilizar alrededor de 1900 paneles de acrílico para las
fachadas. Hoy la esfera sirve de locación para numerosas exhibiciones interactivas
para niños y muchos otros programas culturales y de entretenimiento para todas las
edades.
De acuerdo con la fuente (http://www.educ.ar/dinamico/UnidadHtml__get__60063b72-
7a07-11e1-83fd-ed15e3c494af/index.html), Dubái, Emiratos Árabes. Edificios que
cambian de forma, que siguen al sol o se mueven con el viento y además producen
mucha más energía de la que necesitan. Aunque parezca ciencia ficción es una
realidad y se denomina arquitectura dinámica. Se trata de una nueva perspectiva de
innovación que combina ciencia, arquitectura, lo último en tecnología y diseño.
De acuerdo a la fuente (http://www.arkiplus.com/edificios-modernos-de-china), Nido de
aves. Estadio Olímpico de Beijing. Es la estructura de acero más grande del mundo.
El edificio carece de columnas internas.
2.3 Desarrollo teórico.
Una vez definidas las palabras clave que fortalecen la perspectiva de análisis del marco
teórico, se procede a desarrollar, mediante citas textuales, los fundamentos teóricos
necesarios.
Según Mccormac (2002). Por estructuras de acero se entiende: Es aquella en
que en su mayor parte de los elementos simples o compuestos que constituyen
la parte estructural son de acero. (p.1)
Uniformidad: “Es el procedimiento térmico que se emplea para dar al acero una
estructura uniforme esto consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 grados centígrados
por encima de la temperatura crítica superior”. Op.cit (p.1)
Elasticidad: “Es la propiedad de algunos materiales de deformarse
proporcionalmente a las cargas y volver a su estado primitivo cuando deja de
actuar dicha carga. Estos materiales siguen la ley de Hooke.” Op.cit (p.2)
Durabilidad: “Es la capacidad que presenta el metal a ser deformado en su superficie
por la acción de otro material. Distinguimos varios tipos de dureza: al rayado, a la
penetración, al corte y dureza elástica.” Op.cit (p.2)
Resistencia y Ductibilidad: “Resistencia: “Es la capacidad de resistir grandes
deformaciones, sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión” op.cit (p.2)
Tenacidad: “La tenacidad nos expresa el trabajo que realiza un metal cuando es
sometido a esfuerzos exteriores que lo deforman hasta la rotura. Esta característica
nos define la facilidad de trabajar con el metal”. op.cit (p.3)
Fallas en estructuras de acero:
Fatiga: “Es que su resistencia puede reducirse si se somete a un gran número
de cambios de la magnitud del esfuerzo variable” op.cit (p.4)
Costo de mantenimiento: “La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión
al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse
periódicamente.” Op.cit (p.3)
Susceptibilidad al pandeo: “Entre más largos y esbeltos sean los miembros a
compresión, mayor es el peligro de pandeo. Cómo se indico previamente, el
acero tiene un alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como
columnas no resulta muy económico ya que debe de usarse bastante material,
solo para hacer mas rígidas las columnas contra el posible pandeo.” Op. Cit
(p.4)
Fractura frágil: “El acero puede perder su ductibilidad y la falla frágil puede ocurrir en
lugares de concentración de esfuerzos, las cargas producen fatiga y muy bajas
temperaturas agravan la situación” Op.Cit (p.4)
Corrosión: Es un proceso espontaneo y continuo que afecta un material, en este
caso el acero, como una serie de alteraciones físicos y químicos por la acción de
agentes naturales. Op.cit (p.5)
Daños por soldadura: La ejecución incorrecta de las soldaduras, grietas preexistentes
en las soldaduras o en el metal base adyacente, esfuerzos residuales en las juntas,
generados durante la construcción de la estructura. Op.cit (p.6)
Técnicas de mantenimiento.
De acuerdo a la pagina
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/mgd/leon_b_ra/capitulo2.pdf
Mantenimiento predictivo: Las actividades predictivas proporcionan
información de las condiciones físicas de las estructuras por medio de una
inspección o diagnostico.
Inspección directa.
Con la finalidad de localizar y dimensionar los defectos en una estructura para
evaluar el riesgo de falla y poder determinar el tipo de reparación, se
requiere de inspecciones no destructivas, siendo las recomendadas:
Inspección Visual
Se recomienda la aplicación de este método para detectar y dimensionar
defectos en la superficie exterior del acero, siempre que ésta se encuentre al
descubierto. Los defectos detectables por Inspección Visual incluyen: picaduras,
abolladuras, entallas, oxidación, defectos externos de uniones soldadas,
anomalías en soportaría, deformación, pliegues, defectos de recubrimiento,
vibración y contacto físico con cuerpos y estructuras ajenas al acero.
De acuerdo a la página
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/mgd/leon_b_ra/capitulo2.pdf
Mantenimiento preventivo: Realizar una revisión y evitar los fallos en la estructura
antes de que estos ocurran que garanticen su buen funcionamiento y fiabilidad.
Protección Exterior
La protección exterior para prevenir la corrosión en estructuras de aceros se lleva a
cabo mediante la aplicación de recubrimientos anticorrosivos, complementados con
sistemas de protección catódica.
Aplicación de Recubrimiento Anticorrosivo
Con el fin de evitar la corrosión superficial de las estructuras de acero, se aplican
diferentes tipos de Pintura, de acuerdo con el medio ambiente al que están expuestas.
De acuerdo a la página
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/mgd/leon_b_ra/capitulo2.pdf
Mantenimiento correctivo: Con las actividades correctivas se logra restablecer
la integridad de las estructuras de acero y ampliar su vida útil. La decisión de
reparar una estructura está en función de la severidad del defecto presente por
lo que es necesario conocer las formas de daño en las estructuras.
Reemplazo de piezas o estructuras: Quitar o reemplazar parcial o
completamente las estructuras dañadas tomando en cuenta la severidad del
problema.
2.3.1 Hipótesis.
Según McCormac:
1.- Los aceros estructurales son tenaces ya que poseen resistencia y
ductibilidad, son capaces de resistir grandes fuerzas aun cuando presenten
grandes deformaciones. Esta es una característica muy importante porque
implica que los miembros de acero pueden someterse a grandes deformaciones
durante su formación y montaje, sin fracturarse, siendo posible doblarlos,
martillarlos, córtalos y taladrarlos sin daño aparente.
2.- La soldabilidad, tiene la gran facilidad para unir diversos miembros por medio de
varios tipos de conexión por medio de la soldadura, los tornillos y los remaches, esto
permite la rapidez de montaje y la gran capacidad para laminarse en una gran cantidad
de tamaños y formas.
3.- La fatiga es otra característica del acero es que su resistencia puede
reducirse si se somete a un gran número de inversiones de sentido de esfuerzo,
o bien, a un gran número de cambios de la magnitud del esfuerzo de tensión.
Las cargas que producen fatiga y bajo ciertas condiciones por ejemplo en bajas
temperaturas agrava la situación.
2.3.2 Variables.
H1
X= Resistencia y ductibilidad.
Y= Es la propiedad que tiene el material de soportar grandes deformaciones sin fallar
bajo altos esfuerzos de tensión.
H2
X= Soldabilidad
Y= Facilita la unión entre dos piezas de metal para formar uniones soldadas.
H3
X= Fatiga
Y= Proceso de cambio estructural permanente, progresivo, que ocurre en el material
sujetos a tensiones y deformaciones variables en algún punto o puntos que producen
grietas o fractura completa el material.
Capítulo 3 (Diseño Metodológico)
Tipo de estudio: Estudio cuantitativo.
Hipótesis de trabajo.
La aplicación a tiempo y en forma de técnicas, en el mantenimiento en las
estructuras de acero, surge por la necesidad para regular el cuidado de dichos
elementos, a mediano y largo plazo, mediante la supervisión en el control de
proyectos y proporciona mayor seguridad a la hora en que se aplique.
Operacionalizacion de la hipótesis.
X= La aplicación a tiempo y en forma de técnicas en el mantenimiento de las
estructuras de aceros.
Y= Proporcionan mayor protección y elimina las fallas en los procesos de
mantenimiento y a la vez ayudan a contaminar menos el medio ambiente.
Operacionalizacion de variables.
X1= Predictivo Y1= Protección
X1= Inspección visual Y1= pintura
X2= Preventivo Y2= Seguridad
X1= Protección exterior Y1= Garantizan integridad física de las personas
X3= Correctivo. Y3= Ecológico
X1= Cambio de piezas Y1= Respeto al medio ambiente.
Diseño de instrumentos.
Universidad Autónoma de Baja California.
Facultad de Ingeniería
Tronco Común.
El presente instrumento de investigación, se aplica con la finalidad de someter a
prueba la hipótesis de trabajo “La aplicación a tiempo y en forma de técnicas, en
el mantenimiento en las estructuras de acero, surge por la necesidad para
regular el cuidado de dichos elementos, a mediano y largo plazo, mediante la
supervisión en el control de proyectos y proporciona mayor seguridad a la hora
en que se aplique.” Este proceso se lleva a cabo dentro de la materia de
metodología de la investigación. De antemano se agradece su valiosa
colaboración.
Javier Villareal González.
Cargo: Gerente de operaciones.
Ferrometal de Baja California. Es una industria metalúrgica en Mexicali y Sonora que
pertenece al grupo Villacero.
¿Cuáles son los principales problemas que se presentan en una estructura de acero?
¿Qué métodos de prevención utilizan las industrias metalúrgicas?
¿Qué método considera usted más adecuado para realizar mantenimiento en las
estructuras de acero?
¿Considera usted que la aplicación de nuevas técnicas mejoren la vida útil de las
estructuras de acero y de qué forma podemos mejorar esos métodos?
Matriz de correspondencia. (Análisis de información obtenida en campo.)
Preguntas Respuesta Teórica Referencia
Empírica.
Relación entre
La teoría y la
práctica.
p.1
¿Cuáles son los
principales
problemas que se
presentan en una
estructura de acero?
Que los aceros
tengan fatiga por
variación de pesos,
pandeo, corrosión
que afecta al
material, por
alteraciones físicos
Los problemas más
frecuentes en las
estructuras de acero
son muchas pero la
principal es: La
corrosión es un
proceso que afecta
La relación se da
en que el principal
problema de los
aceros es la
corrosión debido
a varios factores
las cuales pueden
y químicos por la
acción de agentes
naturales y daños
por soldadura.
una serie de
alteraciones físicos
y químicos por la
acción de
naturales.
al acero provocando
una destrucción y
deterioro de sus
propiedades debido
a agresiones
biológicas,
químicas, físicas y
mecánicas
ser por agentes
naturales,
químicas y
físicas.
p.2
¿Qué métodos de
prevención utilizan
las industrias
metalúrgicas?
Dependiendo de la
gravedad de la falla
Los métodos de
prevención son,
predictivo,
preventivo y
correctivo.
El principal método
que utilizan las
industrias
metalúrgicas es la
predictiva, donde se
le realiza un
diagnostico
constantemente a
las estructuras, con
la finalidad de
evaluar la falla y
poder determinar el
La relación existe
es en que no se
puede determinar
un método de
prevención con
anticipación, si no
hasta tener
diagnostico u
evaluación sobre
el material y así
poder determinar
que método más
tipo de reparación. adecuado.
p.3
¿Qué método
considera usted más
adecuado para
realizar
mantenimiento en las
estructuras de
acero?
La protección
exterior para
prevenir la corrosión
en estructuras de
aceros se lleva a
cabo mediante la
aplicación de
recubrimientos
anticorrosivos, con
el fin de evitar la
corrosión superficial
de las estructuras
de acero, se aplican
diferentes tipos de
Pintura, de acuerdo
con el medio
ambiente al que
están expuestas.
Básicamente todos
los métodos que
existen para lograr
controlar la
corrosión de los
materiales
metálicos, son
intentos para
interferir con el
mecanismo de
corrosión, de tal
manera que se
pueda hacer que
éste sea lo más
ineficiente posible.
La solución más
práctica es la
aplicación de
recubrimientos
protectores, por
ejemplo pinturas,
La relación existe
es que la
solución o el
método más
práctico para
evitar daños en
las estructuras de
aceros, es la
aplicación de
recubrimientos
anticorrosivos.
aleaciones etc.
p.4
¿Considera usted
que la aplicación de
nuevas técnicas
mejoren la vida útil
de las estructuras de
acero y de qué forma
podemos mejorar
esos métodos?
La mejor forma de
mejorar las técnicas
de mantenimiento
es utilizar tecnología
innovadora y a la
vanguardia e ir a la
par con las nuevas
tecnologías.
La forma de mejorar
las técnicas es
implementar nuevas
técnicas con la
capacidad de
diseñar productos
innovadores de
calidad.
Para determinar
la manera de
mejorar las
nuevas técnicas
es ir a la par con
las tecnologías en
vanguardia que
cumplan con los
estándares de
calidad y que sea
adecuado para el
usuario final.
Análisis concluyente.
Tras lo estudiado sobre el tema de “protocolo de mantenimiento en estructuras de
aceros” se encontraron algunos problemas y puntos importantes con lo podemos
concluir que el mantenimiento de las estructuras de acero, nace como un proceso que
sirve para regular el cuidado de dichos elementos, a mediano y largo plazo, bajo el uso
de normas técnicas y la supervisión en el control de proyectos. El objetivo de la
implantación y aplicación de un protocolo de mantenimiento para las estructuras de
acero, es la de aumentar su capacidad para soportar, durante la vida útil para la que ha
sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que está expuesta, y que
podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a
las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural, es decir aumentar su
durabilidad.
Durante la fase del proyecto, se deben tener ciertas consideraciones, ya que el
proyecto de una estructura de acero debe incluir las medidas necesarias para que la
estructura alcance la duración de la vida útil prefijada, de acuerdo con las condiciones
de agresividad ambiental y con el tipo de estructura.
Los elementos de equipamiento, tales como apoyos, juntas, drenajes, etc., pueden
tener una vida más corta que la de la propia estructura por lo que, en su caso, se
estudiará la adopción de medidas de proyecto que faciliten el mantenimiento y
sustitución de dichos elementos durante la fase de uso.
Otro elemento importante a destacar es que también aprendimos que para tener una
buena y económica producción, es necesario invertir un poco en maquinaria
innovadora y agradable con el ambiente, conocer sobre su funcionamiento, procesos,
como se comporta, en que y como se puede utilizar, su operación y mantenimiento
correcto para la mejor producción.
3.1 Población y muestra.
De acuerdo con Ripper y Souza (1998) se ha designado como Patología Estructural, el
campo de la Ingeniería en Edificaciones que estudia los orígenes, formas manifiestas,
consecuencias y mecanismos de ocurrencia de fallas y sistemas de daños en las
estructuras. También es parte de ella el área de la Ingeniería que trata patologías,
incluyendo sistemas, mecanismos, causas y orígenes de fallas en obras civiles, es
decir estudia las partes que componen el diagnóstico del problema.
Las patologías estructurales que se presentan en los puentes varían en intensidad e
incidencia, provocando muchas veces altos gastos de reparación, como describió
Raina (2003). En un aspecto similar, siempre existirán consideraciones estéticas y, a
menudo, reducciones de la capacidad de resistencia, a veces conduciendo a una
parcial o total falla estructural. Dado el constante aumento de situaciones de patología
estructural, se ha investigado en esta área, no sólo en busca de la sistematización
patológica, sino que también en el fomento de nuevos conceptos tecnológicos. Algunos
nuevos conceptos, no tan difundidos sino hasta hace poco, son el rendimiento,
durabilidad, entorno, conformidad, ciclo de vida útil y mantención.
Es posible definir el ciclo de vida material, como el período durante el cual sus
características químicas y físicas permanecen sobre los límites mínimos especificados
para su función. El ciclo de vida, puede ser extendido en forma significativa con un
adecuado programa de mantención estructural.
El estudio de la Patología Estructural involucra el análisis detallado del problema,
describiendo sus causas, formas manifiestas, mecanismos de ocurrencia, mantención
estructural y profilaxis. Con una correcta estimación del caso, es posible que el
profesional involucrado pueda definir una de las cuatro medidas terapéuticas para un
caso de condición patológica. Según Sartorti y Mascia (2010) el terapeuta es
responsable por el estudio de las correcciones y soluciones al problema. Existe un
consenso que para alcanzar una alternativa correcta de aplicación terapéutica, se debe
realizar un estudio detallado indicando el diagnostico real del origen patológico. En
la Tabla 1 se muestran las terapias a ser adoptadas, de acuerdo a cada caso.
Maldonado et al. (2009) también establecieron que una evaluación correcta de los
eventos que ocurren en una estructura, llevan a una intervención que dependerá, entre
otros factores, del material disponible, costo de mano de obra y tiempo límite de
ejecución.
Tabla 1. Tratamientos comunes para estructuras de acero
Corrosión del acero reforzado
Los ambientes agresivos, una alta porosidad, alta capilaridad, deficiencia en el grosor
de la cubierta, materiales de construcción defectuosos y grietas severas son, según
Perdrix (1992), factores predominantes de corrosión en el acero reforzado.
La corrosión del acero, de acuerdo con su forma manifiesta es clasificada e indicada en
la Figura 1.
Puesto que el hormigón presenta una alta concentración de hidróxido de calcio, se
produce considerable alcalinidad, con un pH ≥12.5. El dióxido de carbono, responsable
de la reacción de carbonatación, reduce el pH del hormigón, depasivando el acero y
facilitando el ataque de sustancias nocivas. La velocidad de penetración del frente de
carbonatación está en función directa con la permeabilidad y agrietamiento del material.
La relación w/c que determina la permeabilidad especifica del hormigón y el grosor de
la cubierta, puede influir en la velocidad de carbonatación, como se comprueba en
la Tabla 3, (Helene y Pereira, 2007).
Tabla 2. Dimensiones de las aberturas de grietas, surcos, ranuras, fracturas y brechas
Oxidación del acero
Pannoni (2004) establece que el fenómeno de la corrosión involucra una amplia
variedad de mecanismos generadores, que pueden ser clasificados en cuatro grupos:
corrosión en ambiente acuoso (90%), oxidación y corrosión por calor (8%), corrosión en
ambientes orgánicos (1.8%), corrosión por metales líquidos (0.2%). La causa más
frecuente de deterioro en las estructuras de metal es la oxidación del acero. La
corrosión de las estructuras de acero se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Tipología de la corrosión del acero. (A) Vista superior, (B) vista lateral
La pintura es el medio generalmente empleado para evitar la oxidación del acero, esta
debe ser aplicada en intervalos máximos de 5 a 10 años, dependiendo del ambiente.
Los criterios de aplicación de pintura son presentados por Pfeil and Pfeil (2009).
Además de la pintura, es esencial contar con un drenaje adecuado, previniendo la
acumulación de agua en cualquier parte de la estructura.
El nivel de oxidación puede ser clasificado en tres categorías:
√ Superficial - sólo oxidación superficial, sin reducción del área
√ Mediana - aparecen aéreas definitivamente corroídas, creando pequeñas capas
√ Severa - corrosión avanzada, penetrando el acero y pudiendo llevar a la perforación
de la pieza
En zonas marinas, las piezas ubicadas dentro de la fluctuación de las mareas, o
expuestas a humedad en forma irregular, son las más afectadas. Las cabezas de los
tornillos y las partes soldadas son las más expuestas a corrosión.
BIBLIOGRAFIA.
Diseño de estructuras metálicas ( método ASD) Jack C. McCormac
4a. edición. (2002)
Diseño de estructuras de acero ( método LRFD ) Jack C. McCormac
2a. edición. (1999)
Manual de construcción en acero-DEP, volumen 1 (1997), editorial Limusa S.A DE C.V, GRUPO NORIEGA EDITORES.
Estructuras espaciales de acero, Dr.ING. Z.S MAKOWSKI,
2a. edición.
Manual de construcción en aceros (diseño por esfuerzos permisibles), editorial Limusa S.A DE C.V, GRUPO NORIEGA EDITORES. 4a. edición.
http://www.ahmsa.com/Acero/Complem/Manual_Construccion_2013/ Capitulo_2b.pdf
http://www.steel-stainless.org/designmanual/Docs/Es/Spanish.pdf