Edición 80 - "Avance en la construcción viviendas prefabricadas de hormigón"

NUEVA TECNOLOGÍA EN CASA INFLABLES DE HORMIGÓN

OBRA DESTACADA MUSEO DE BELLAS ARTES DE ARKANSAS

AVANCE EN LA CONSTRUCCIÓN VIVIENDAS PREFABRICADAS DE HORMIGÓN: LA EXPERIENCIA DE DETECO

AVANCE EN LA CONSTRUCCIÓN VIVIENDAS PREFABRICADAS DE HORMIGÓN: LA EXPERIENCIA DE DETECO

Sus más de 20 años dan cuenta de la buena salud que goza este sistema industrializado de paneles de hormigón armado semiautomatizado, cuyas virtudes pueden observarse principalmente en la gran cantidad de proyectos habitacionales de todo tipo ejecutados por DETECO, con mayor relevancia en casas y townhouses de dos y tres pisos de altura

ABRIL 2023 / Nº 80

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Noticias destacadas del sector

NOVEDADES TECNOLÓGICAS

Nuevo sistema de alimentación a batería para método de determinación de resistencia

Una estructura icónica se alza en Little Rock: Una vista al remodelado Museo de Bellas

Captura, uso y almacenamiento de CO2 para lograr la neutralidad de carbono en el sector

RECOMENDACIONES TÉCNICAS

El uso del shotcrete para la reparación de elementos estructurales de hormigón

¿Casas inflables de hormigón? Nueva tecnología asegura que es posible construir casas en minutos

The Closest Church: Una iglesia de hormigón abierta a la

+56 2 22326777 info@ Sebastián García - Jefe Marketing y

Centro de Innovación del Hormigón UC destaca innovadora propuesta para la fabricación de cemento

La entidad resaltó la propuesta de tesis con la que el ingeniero civil Darío Ramírez aprobó su candidatura a doctorado, en la que se analiza la incorporación de materiales obtenidos mediante la descarbonatación electroquímica de calizas en la producción de cemento.

Desde el Centro de Innovación del Hormigón UC -entidad de la que el Instituto del Cemento y Hormigón es socio- informaron sobre la tesis con la que el ingeniero civil Darío Ramírez aprobó su candidatura a doctorado, cuya propuesta considera analizar la incorporación de materiales obtenidos mediante la descarbonatación electroquímica de calizas en la producción de cemento, lo que permitirá obtener un producto sustentable y competitivo a nivel global, debido a que tiene el potencial de reducir significativamente las emisiones de CO2.

El proceso convencional utiliza principalmente combustibles fósiles, en cambio, en el proceso electroquímico es posible utilizar energías renovables tales como solar y eólica, con las cuales Chile tiene un gran potencial. Otra ventaja que se prevé a escala industrial, es la po-

sibilidad de aprovechar gran parte de la infraestructura y recursos ya existentes en la industria.

Para ello, “la tecnología electroquímica busca suplir un proceso de calcinación térmica que se genera en el horno de cemento y que libera aproximadamente hasta el 50% del dióxido de carbono del proceso de fabricación cementicia. Al reemplazarlo, podemos buscar escenarios donde capturar el CO2 es más factible desde el punto de vista económico y técnico”, indica el PhD(c) Darío Ramírez, y añade que en el proceso se emiten otros gases valiosos como el hidrógeno y oxígeno, lo que valoriza aún más su implementación.

La relevancia de conformar proyectos de investigación en desarrollo e innovación, mediante un trabajo colaborativo y multidisciplinario -entre los diversos actores que forman parte de la cadena de valor-, es clave para permitir la implementación de iniciativas con impacto global y encaminarnos hacia la carbono neutralidad.

American Concrete Institute establece nuevo centro de excelencia para la productividad en la industria del hormigón

El nuevo centro del ACI promoverá mejoras sustantivas en la productividad de la construcción, reuniendo a distintos actores de la industria del hormigón para la elaboración de estrategias que apunten a ese objetivo.

El American Concrete Institute, ACI, lanzó PRO: Un Centro ACI de Excelencia para el avance en la productividad de la industria del hormigón. Como un catalizador para resolver las barreras de constructabilidad y avanzar en la productividad de la industria del hormigón, PRO colaborará con diseñadores, proveedores y contratistas para identificar y resolver los temas que impactan de manera negativa en la productividad de la construcción con hormigón.

Ubicado en las oficinas centrales del ACI en Farmington Hills, MI, EE.UU., el

centro busca optimizar la mano de obra y el tiempo contra materiales, mejorando aspectos como el diseño estructural y los procesos constructivos a través de un abordaje colaborativo con diseñadores, proveedores, constructores y agentes de la industria. Las áreas iniciales de foco del PRO incluirán esfuerzos de colaboración en la industria, identificación de obstáculos a la productividad y sus soluciones, recurso de diseño construibles, automatización, validación tecnológica, interacción con los Comités de ACI y más. Dirigido por el ACI, el centro se beneficiará de los servicios de apoyo técnico y administrativo del Instituto, con financiamiento proporcionado por patrocinadores.

“La participación del contratista de hormigón en aspectos como los detalles en el diseño, las especificaciones y los criterios del material que abarcan el proceso de construcción está muy atrasado”, dijo Phil Diekemper, director ejecutivo de PRO. “Mejorar la productividad de la construcción a través del diseño del hormigón es la clave para desbloquear el valor del proyecto. Estoy muy emocionado en participar mientras la industria colabora con un foco único para mejorar la productividad de la construcción con hormigón”.

El equipo inicial para el Centro se compone de un director ejecutivo, quien cuenta con el apoyo de expertos del ACI.

PRO y sus futuros patrocinadores buscan avanzar hacia nuevas tecnologías y procesos que mejoren la productividad más allá de los niveles históricos. Para conocer más sobre PRO y participar en esta iniciativa, visiten concreteproductivity.org

El grupo, formado por profesionales de AZA Acero Sostenible, Sherwin-Williams, Constructora Guzmán y Larraín, entre otros, recorrió las distintas exposiciones y apreció la demostraciones constructivas que se llevaron a cabo en la World of Concrete 2023, feria muestral más grande de la industria de la construcción con hormigón de Estados Unidos.

En dos jornadas, la Misión Tecnológica que el Instituto del Cemento y Hormigón de Chile (ICH) culminó con éxito su visita a la World of Concrete, la muestra ferial más importante de la industria de la construcción con hormigón de Estados Unidos, que se llevó a cabo en la ciudad de las Vegas, en el país norteamericano.

En su recorrido, el grupo conformado por más de dos decenas de profesionales que representan a distintas industrias vinculadas al mundo del hormigón, como la industria acerera, la química, constructoras y mandantes, observó de primera fuente los nuevos desarrollos y soluciones que marcarán la tendencia de la construcción con hormigón en Estados Unidos durante el presente año.

Sobre la actividad, Sebastián García, jefe de marketing y comunicación de ICH, comentó que, después de dos años de no realizar la actividad de manera presencial debido a las restricciones provocadas por la pandemia, los participantes mostraron un ávido interés en descubrir lo que la muestra ferial.

“Todos quienes participaron de esta nueva Misión Tecnológica se manifestaron muy conformes con el desarrollo de la actividad, ya que les permitió generar vínculos y conocer nuevas tecnologías aplicables a sus áreas de desarrollo”, comentó el vocero de ICH, destacando

además la camaradería que se generó en el grupo. “Las actividades se realizaron dentro de un gran ambiente, lo que también ayudó a una visita más distendida a la World of Concrete”.

“Para nosotros, fue una experiencia muy interesante el compartir con colegas chilenos y discutir lo que afecta positiva y negativamente a la industria”, dijo Aníbal Zúñiga Ahumada, Regional Biz. Dev Manager en Sherwin-Williams Protective & Marine Coatings.

Víctor Muñoz O, de Becat, agregó que se formaron interesantes oportunidades gracias a la asistencia al evento. “Pude ver cosas nuevas y de mucho interés. Existieron Muchos contactos con los que mantengo comunicación y actualmente, estoy investigando más sobre una solución y ver si es competitiva y que se pueda adaptar a nuestro entorno”, detalló.

Los participantes coincidieron en que la experiencia sirvió para “compartir experiencias y visiones de la actualidad tecnológica y coyuntural del país y del mundo, así como también el lado humano detrás de la actividad”, dijo el ejecutivo de Sherwin-Williams.

La Misión Tecnológica ICH-World of Concrete es una actividad que cuenta con el apoyo de la Embajada de Estados Unidos en Chile, en la que un grupo de profesionales de la industria de la construcción con hormigón puede visitar la muestra ferial y conocer sus exposiciones y demostraciones constructivas.

Misión Tecnológica de ICH a la World of Concrete culminó de manera exitosa

NUEVO SISTEMA DE ALIMENTACIÓN PARA MÉTODO DE

DETERMINACIÓN DE RESISTENCIA TEMPRANA DEL HORMIGÓN PROYECTADO

DETERMINACIÓN DE RESISTENCIA TEMPRANA DEL HORMIGÓN PROYECTADO

Para medir la resistencia temprana del hormigón proyectado, existen dos metodologías recomendadas por la guía de procedimientos para la determinación de la resistencia temprana, elaborada hace algunos años por el Instituto del Cemento y Hormigón de Chile.

Así, en el documento se establece que, para intervalos de 0,2 MPa a 1,2 MPa, se debe utilizar el método de penetración de aguja, para el cual, se utiliza un penetrómetro análogo o digital. Por otra parte, cuando se evalúan intervalos de 2 MPa a 16 MPa, en la guía se recomienda el método de hincado del clavo, que se realiza mediante una pistola disparadora de hormigón.

Este último método, que se desarrolló en 1984, tuvo su primera actualización en

la década de 1990, cuando se utilizaron equipos de fijación directa (herramienta a pólvora) cuya alimentación provenía de cartuchos de pólvora. Para realizar los ensayos, estos equipos debían disparar clavos roscados de 3,7 mm de diámetro, los que se debían extraer para establecer así la relación entre fuerza de extracción y el empotramiento del clavo.

Y si bien el método se utilizó masivamente, desde hace unos 6 o 7 años, comentó Jezhiel Vega, Gerente de Segmento Civil América Latina de Hilti Group, que se viene trabajando en una nueva metodología de hincado del clavo. Este nuevo desarrollo remueve al cartucho de pólvora del equipo y lo reemplaza por alimentación a batería, generando así una serie de elementos que hacen que la metodología de hin-

cado de clavo para determinación de resistencia temprana del hormigón proyectado entregue datos más precisos sobre el shotcrete aplicado en túneles mineros y de obras civiles.

Paso de cartucho de pólvora a batería

Cambiar el cartucho de pólvora por alimentación a batería trajo consigo una serie de ventajas en la medición de resistencia temprana del shotcrete. Uno de los primeros aspectos dice relación con la flexibilidad del nuevo sistema. “Ahora, se pueden realizar los ensayos con una resistencia menor a la que se especificaba -cuando hablamos de la metodología de hincado de clavo- con herramienta a cartucho de pólvora”, explicó el profesional de Hilti.

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

Alimentado por baterías de distintas potencias, el sistema reemplaza al actual, en el que se utilizan cartuchos de pólvora, asegurando una mayor fiabilidad en los ensayos, al tiempo que se mejoran en aspectos como la productividad, la seguridad y la sostenibilidad del proyecto donde se aplique esta metodología.

En efecto, con el cambio a batería, se especifica que el método es aplicable a partir de una resistencia a la compresión del hormigón proyectado de entre 1 N/ mm2 a 16 N/mm2. Esto, ya marca una diferencia respecto al sistema basado en cartuchos a pólvora, cuya aplicación comienza con una resistencia a la compresión del shotcrete de 2 N/mm2. La principal ventaja con esto es que se puede entrar a realizar ensayos más temprano a la obra brindando beneficios en el tiempo.

“Estas pruebas no destructivas y económicas comparadas con el sistema tradicional -subrayó Vega- nos brindan una mayor flexibilidad a la hora de realizar el ensayo porque podemos perfeccionar la mezcla del hormigón proyectado a medida que se realizan los ensayos”.

Otro aspecto que está en directa relación con el cambio es el control de variaciones del ensayo mismo. Con la tecnología basada en cartuchos de pólvora, se debía calibrar, vale decir, establecer una correcta configuración de energía fulminante, energía de la herramienta y pistón, para luego poder establecer una relación precisa entre la fuerza de extracción y la penetración del clavo, y así estimar la resistencia. “Con el sistema a batería, no se hace necesaria la extracción del clavo y la calibración se

realiza mediante la penetración de este”, dijo el profesional.

Incremento en la productividad del proyecto

Otro de los aspectos que destaca el experto es que la metodología de hincado de clavo, con el uso de batería en vez de cartucho a pólvora, resulta determinante en el incremento de la productividad en obra.

“Uno de los aspectos relevantes en cuanto a esta mejora es que se reducen las variaciones provocadas por las diferencias de potencia entre cartuchos”, comentó el experto de Hilti. En efecto, si bien la energía del sistema en base a pólvora está en los 96 ± 8 J, esta no es constante ya que, por ejemplo, el operario debe ajustar la energía de accionamiento, además de utilizar el cartucho correcto, para un funcionamiento óptimo.

Esto, por el contrario, no se da en el sistema alimentado por batería. “La energía en la herramienta es de 77 ± 7 J, la que se mantiene de forma constante. Por lo tanto, esto hace que la metodología en sí aporte con mayor productividad ya que no se deben ajustar parámetros de energía previo a la aplicación del método”, puntualizó.

Otro aspecto que, a juicio del experto, también incide en una mayor producti-

vidad del método bajo alimentación de batería es que, al no requerirse prueba de extracción, se genera un importante ahorro de tiempo en el trabajo. “Bajo la metodología con cartuchos de dinamita, registramos que hasta un 60% del tiempo de obra se utilizaba en el ensayo de extracción”, comentó Vega.

Junto con eso, la batería que alimenta al sistema está disponible en tres capacidades: 2,6, 5,2 y 8,0. Ya con el primero, el equipo posee una autonomía de un día y alcanza las 700 fijaciones. De esta forma, comentaron desde Hilti, se incide de forma directa en la productividad en obra.

Menos residuos, mayor sostenibilidad

Otro aspecto que se destaca del nuevo sistema de aplicación de la metodología de hincado de clavo para determinar la resistencia temprana del hormigón proyectado es su sostenibilidad. En efecto, el Gerente de Segmento Civil América Latina de Hilti Group destacó que, al utilizarse una batería en vez de cartuchos de pólvora, se reducen drásticamente los residuos en obra, evitando así la necesidad de disponer de lugares especiales para el manejo de los cartuchos vacíos.

“En ambientes como túneles mineros, el que se erradiquen los residuos en obra es una mejora ostensible en cuanto a la sostenibilidad de la misma”, comentó Vega.

Asimismo, el experto puntualizó que, junto a mejoras en cuanto a la sostenibilidad del proceso, también el nuevo sistema aumenta los estándares de seguridad de la obra en sí. “Por ejemplo, con el sistema de cartuchos de pólvora, se necesitaba contar con zonas ATEX para el almacenaje de estos elementos.

El sistema basado en batería elimina eso, aumentando la seguridad”, precisó.

Esto es especialmente relevante, explicaron desde Hilti, cuando se trabaja en ambientes críticos como túneles. Asimismo, también se destacó las ventajas que brinda el nuevo sistema en cuanto a la accesibilidad.

“Al reemplazar la fuente de energía del sistema -batería en vez de pólvora- se pueden acceder a lugares más críticos para realizar los ensayos de resistencia temprana del shotcrete”, dijo el trade manager construction & segment de Hilti. Con ello, resaltó, se minimiza el riesgo al operar el sistema en ambientes confinados, los que presentan accesos más críticos.

Aspectos claves

De acuerdo a la información que proporcionó Hilti, el nuevo sistema para el método de hincado de clavo permite el uso de tres tipos distintos de clavos de acero al carbono cincado con un diámetro de vástago de 3,7 mm, cuyas longitudes de vástago van desde los 52, 62 y 87 mm.

La variabilidad de los clavos permite que el sistema se adecúe a las condiciones del hormigón proyectado. Si bien dentro de las recomendaciones con el nuevo sistema se menciona que se debe utilizar el clavo más corto (52 mm) posible para los ensayos de resistencia temprana del shotcrete, esto también dependerá del rango de resistencia inicial que tenga el elemento.

Así, si el rango inicial va de 1 a 4 N/ mm2, el clavo recomendado para el ensayo es el de 87 mm y no se calibra. Por

el contrario, cuando el rango va de 2 a 16 N/mm2, se recomienda el uso del clavo de 52 mm de longitud de vástago. “Sólo cuando el clavo de 52 sea demasiado corto en el rango inferior de resistencia del hormigón, se utilizará el más largo, de 62 mm”, explican desde Hilti.

Para el ensayo, es importante que la separación entre las arandelas y el hormigón proyectado sea superior a 8 mm. Si es inferior, y además se utiliza el clavo más largo, eso quiere decir que el shotcrete aún se encuentra suave para la aplicación del método de ensayo. De la misma forma, si la penetración del clavo es inferior a 15 mm, el shotcrete ya está demasiado duro para el método. “La media de la profundidad de implantación mínima de una serie de 10 calvos debe ser superior a 20 mm”, comentaron.

En los requisitos que se entregan para una correcta calibración, se recomienda el uso de “mezclas base sin aceleradores químicos. Por lo tanto, la prescripción de la mezcla de ensayo debe tener en cuenta las pérdidas debidas al rebote (mayor contenido de cemento, línea granulométrica más fina). La mezcla se coloca en los moldes de las muestras del ensayo, se compacta y se almacena para protegerla de la evaporación”, describieron desde Hilti.

Un nuevo sistema sencillo de operar

Para Jezhiel Vega, uno de los aspectos más relevantes que posee el nuevo sistema para la metodología de hincado de clavo para medición de resistencia temprana del shotcrete, es su sencillez.

“Ya sea desde el manejo del equipo, el que no requiere de mayor capacitación o de un operador con certificación para manejo de explosivos, hasta el método de cálculo de la curva de calibración, el sistema es bastante sencillo de aplicar”, comentó el profesional de Hilti.

En la misma línea, el experto explicó que actualmente, y debido a la misma sencillez de operación, además de las mejoras en aspectos de productividad, sostenibilidad y seguridad en la obra, se pueden ver tasas de reemplazo de entre un 60% al 70% en relación con el sistema de cartucho de pólvora.

En definitiva, bajo el nuevo sistema energizado con batería, el método de hincado de clavo para la determinación de resistencia temprana del hormigón proyectado presenta una mejora en diversos aspectos. “Al instante de fijar el clavo, ya se pueden realizar los ensayos, por lo que se gana en tiempo, incrementando la productividad de la obra. Asimismo, aspectos como seguridad y sostenibilidad también se mejoran con este nuevo sistema, brindando así ensayos más eficientes y proyectos más confiables”, puntualizó Jezhiel Vega y agregó que “la tecnología apunta a ser un sistema confiable y de costo eficiente para que nuestros clientes puedan optimizar cada vez la ejecución de sus obras”.

GRANDES PROYECTOS CON HORMIGÓN

UNA ESTRUCTURA ICÓNICA SE ALZA EN LITTLE

UNA VISTA AL REMODELADO MUSEO DE BELLAS ARTES DE ARKANSAS

Para la renovación del Museo de Bellas Artes de Arkansas se diseñó un techo de hormigón cuya particular geometría resultó todo un desafío, tanto en aspectos estructurales como arquitectónicos. En este interesante artículo, se entregan detalles respecto al diseño de este elemento, el detallamiento de su enfierradura y cómo se vinculó a las demás edificaciones, tanto existentes como nuevas, del museo.

Por Ben Sexton, ingeniero civil, MS en Ingeniería Civil de la Purdue University, actual ingeniero de proyecto senior en Thorton Tomasetti; y Faz Ehsan, Ph.D. en Ingeniería Estructural de la John Hopkins University, director gerente en Thorton Tomasetti.

El parque MacArthur, en Little Rock, Arkansas, abre en la primavera de 2023 (otoño, en el hemisferio sur) con una significativa actualización de una de sus estructuras más familiares. El reinventado Museo de Bellas Artes de Arkansas (AMFA, en sus siglas en inglés), conocido anteriormente como el Centro de las Artes de Arkansas, planea una gran inauguración luego de más de tres años de construcción. El nuevo AMFA es una de las renovaciones más dramáticas que se ejecutaron en este museo, el que está siempre en constante cambio.

Inaugurado en 1937, el Museo de Bellas Artes original era un edificio de mampostería de ladrillo sin armadura con un área aproximada de 929 metros cuadrados, la que albergó principalmente el espacio para las galerías del recinto. En 1963, se realizó la primera adición al museo, expandiendo significativamente sus

metros cuadrados y en ese entonces, el que era conocido como el Museo de Bellas Artes de Arkansas pasó a llamarse Centro de Artes de Arkansas. La actualización de 1963 incluyó lo que ahora es la escuela de arte, el salón de conferencias y el teatro. Entre 1963 y 2000, se realizaron dos actualizaciones para expandir las oficinas administrativas y el espacio para el departamento de Teatro Infantil. Finalmente, en 2000 se agregó un nuevo espacio para una galería, como complemento a la galería del edificio original.

En los últimos 60 años, los complementos transformaron al Museo de Bellas Artes original. La histórica fachada art deco de piedra caliza resultó completamente encerrada durante la expansión de 1982 y se incorporó como parte de una de las nuevas galerías interiores del edificio. En 2023, el Museo revelará otra impresionante transformación, reafirmando su presencia en Little Rock. El rostro de la fachada restaurada

del museo le dará la bienvenida al público a este espacio una vez más.

La pieza central de esta restauración del Museo es una nueva estructura de hormigón con un techo de placa ligero y orgánicamente plegado, que atraviesa por toda la instalación existente y crea una nueva circulación y vínculos racionales entre sus distintas funciones.

La estructura del nuevo techo de placa doblado y nuevos claristorios abren el interior del complejo del museo a la luz natural y a vistas amplias. Integra a las nuevas construcciones con los espacios renovados a ambos lados y conecta la programación de la exhibición, educación y artes escénicas del museo.

La Entrada del Patio, ubicada en el extremo norte del museo, es una estructura elevada y cerrada con cristal puesta sobre un patio abierto, el que sirve como un espacio para eventos y de reunión de los visitantes. La Entrada del Parque, en el extremo sur, es un restaurante con mesas interiores y exteriores

con ventanales que se abren a la terraza circundante.

La estructura del techo de placa plegado se apoya sobre muros de corte y columnas inclinadas. Los muros son parcialmente curvos para seguir la geometría del techo y sirven como parte de un sistema lateral. Una decisión clave se tomó para aislar estructuralmente a la nueva estructura de hormigón de los edificios de acero existentes, lo que permitió al equipo de diseño utilizar un factor R más favorable para el diseño sísmico de la estructura de hormigón.

Little Rock se encuentra en una zona de moderada actividad sísmica que controla el diseño lateral de la estructura. El sitio posee condiciones de suelo favorables, las que permiten que el edificio tenga una clasificación C en la Categoría de Diseño. Debido a su forma altamente irregular, se realizó un Análisis de Respuesta de Espectro para capturar de manera precisa la respuesta sísmica de la nueva estructura de hormigón. Los

muros de corte curvos sirvieron como el sistema lateral para la estructura de hormigón y se modelaron en SAP utilizando elementos de lámina rectos, verticales para generar las curvas de gran radio.

Los muros de corte se diseñaron fuera del SAP utilizando cortes de sección para extraer los cortes en el plano y las láminas se tensionaron para capturar el comportamiento fuera del plano. Cualquier corte en el plano dentro de los muros generaba una flexión débil del eje debido a la geometría curva y las tensiones del armazón permitieron al equipo de diseño capturar este componente del diseño del muro de corte.

El nuevo techo plegado es una losa de hormigón de 20 centímetros de espesor con una suave armadura apoyada sobre columnas inclinadas espaciadas aproximadamente por 9 metros en la dirección transversal, llegando a los 27 metros de distancia en dirección longitudinal. El techo plegado también tiene un voladizo que se aleja de sus apoyos en unos 7,6 metros. La diferencia de altura entre las crestas y los valles varía en hasta 3,6 metros para crear cada pliegue. La estructura del techo se compone de tres distintos segmentes separados en elevación mientras se extienden a lo largo del sitio de 121 metros.

Uno de los primeros desafíos durante la etapa de diseño fue desarrollar un proceso para modelar analíticamente al techo plegado orgánico para que pudiese ser modificado fácilmente a medida que el diseño evolucionaba. El arquitecto modeló el techo en Rhino y la geometría incluyó los pliegues, la caída general del techo para el drenaje y un sutil arco entre las crestas y los valles.

Temprano en la fase de diseño, el equipo de diseño colaboró con Studio Gang

En los últimos 60 años, los complementos transformaron al Museo de Bellas Artes original. La histórica fachada art deco de piedra caliza resultó completamente encerrada durante la expansión de 1982 y se incorporó como parte de una de las nuevas galerías interiores del edificio

Foto:

para una traducción más eficiente de su modelo en Rhino al modelo en SAP utilizando Grasshopper. Esta traducción se desarrolló de manera interna por la incubadora de I+D de Thorton Tomasetti, CORE, y se adaptó a esta aplicación específica. La traducción a Grasshopper creó elementos de armazón y marco en SAP que coincidieron con la geometría de la arquitectura. Durante la traducción, se incorporó malla a los armazones debido a que automáticamente, agregar mallas más grandes a estos elementos en SAP habría incrementado el tiempo de ejecución del modelo y agregado complejidad al análisis.

Junto con esto, debido al número de elementos de armazón, cualquier cambio a la geometría del diseño requirió volver a traducir completamente el nuevo modelo Rhino, esto dada la impracticabilidad de implementar manualmente los cambios en la geometría. Establecer un proceso de traducción eficiente de manera temprana en el diseño permitió al equipo estructural incorporar los cambios de manera rápida a través del proceso de diseño.

El diseño de esta nueva forma estructural única y orgánica requirió una comprensión del comportamiento del plato plegado y la aplicación de principios básicos de refuerzo para geometrías complejas. La llamativa geometría es,

actualmente, la clave del comportamiento de la estructura. El plato plegado se comporta, longitudinalmente, como una cercha entre los soportes. La cresta es la cuerda superior bajo compresión y el valle es la cuerda inferior bajo tensión.

Cuando el techo sale en voladizo, la compresión y tensión de las cuerdas de la cercha se revierten y el refuerzo debe hacer una transición para acomodar este cambio de esfuerzo. En la dirección transversal, existe una acción en acordeón tanto para las cargas gravitacionales como para las laterales. Bajo la gravedad, los pliegues tienden a aplanarse de manera natural. Bajo las cargas laterales, los pliegues se comprimen y expanden, tal como un acordeón. Este comportamiento longitudinal y transversal se hizo más complejo debido a la forma orgánica.

La armadura de una forma única requirió de un diseño de barras de refuerzo establecido en las primeras etapas del proceso de diseño. Las crestas y valles fijaron la dirección de la armadura longitudinal. Mientras las crestas y valles doblan y serpentean a lo largo de la extensión del techo, también lo hace la armadura longitudinal. A medida que múltiples paneles del techo se unen o bifurcan, el detallamiento de las barras de refuerzo en la losa sigue esta geometría. De manera similar, el refuerzo

transversal siempre se detalló para que fuese perpendicular a la cresta y al valle, lo que significa que muy pocas barras de refuerzo fuesen paralelas.

Los ejes locales de cada elemento de la cubierta se orientaron para seguir a la armadura y a las tensiones de salida en las direcciones apropiadas para capturar este esquema de refuerzo. El equipo estructural aplicó una malla de armadura uniforme a través de la losa y la utilizó como el límite inferior para las tensiones del armazón. Cualquier valor sobre el límite inferior requirió de armadura adicional, detallada en el diseño estructural utilizando una revisión visual de las tensiones del armazón en el modelo. Se necesitó la revisión visual porque no habían herramientas automatizadas disponibles para el diseño de las barras de refuerzo de esta estructura de forma tan compleja.

La estructura de la Entrada del Patio, ubicada en el norte, utiliza columnas rectangulares inclinadas que soportan a la losa elevada (que sirve como un espacio de reunión) y al plato de techo plegado. Las columnas forman una figura de V bajo la losa elevada y eliminan la necesidad de PT en el proyecto. Por sobre la losa elevada, las patas individuales de la V se extienden por encima para sostener al techo en el perímetro y crear un espacio abierto sin columnas interiores.

En la izquierda, plano de las tensiones del armazón con áreas en azul que representan el refuerzo adicional en el techo de la Entrada del Parque. A la derecha, el modelo resultante en Tekla muestra todas las barras de refuerzo de acero

Esto resultó posible gracias a la habilidad del techo plegado de abarcar grandes distancias sin soportes. Las columnas inclinadas de la figura de V también se utilizaron como soporte del techo en la Entrada del Parque, en el lado sur del espacio; sin embargo, sus formas cambiaron con la altura. La forma es similar a la de una V aplanada en la base de las columnas y un pentágono alargado en la parte superior de las columnas.

Esta forma cambiante es similar a las columnas diseñadas por el renombrado ingeniero y arquitecto italiano Pier Luigi Nervi y significó todo un desafío para el equipo de diseño comprender la capacidad de construcción del refuerzo longitudinal que atravesó las columnas. El equipo creó modelos 3D durante el diseño para entender cómo las barras hacen la transición y se mueven a través

de las columnas mientras la forma cambia. A partir de esto, se creó un esquema de armadura que permitiese barras de refuerzo longitudinal continuas con empalmes limitados sobre la altura de la columna.

Como resultado, todas las columnas inclinadas permanecieron arquitectónicamente expuestas, lo que permite a los visitantes del parque y el museo interactuar directamente con la estructura.

El contratista para el proyecto fue una alianza entre Nabholz, Pepper y Doyne. Pepper Construction realizó por su cuenta todo el trabajo de hormigón en el techo plegado. Se analizaron varias opciones de encofrados para la construcción de la estructura plegada del techo, incluyendo moldajes del tipo CNC.

Para crear la geometría prevista, el contratista finalmente eligió utilizar es-

tructuras de madera personalizadas de 12 pulgadas (30 cm) en el centro con láminas de madera contrachapada. Para acomodar el encofrado y simplificar el proceso de construcción, el equipo de diseño modificó la geometría analítica del techo, lo que aumentó las barras de refuerzo en algunos puntos de la estructura.

El detallamiento de las barras de refuerzo para la compleja geometría del techo requirió de una exhaustiva coordinación entre el equipo estructural, el equipo de Pepper y quienes detallaron las barras, DNA Detailer & BIM. Los esquemas de la armadura se mostraron en 2D en los documentos del equipo estructural y se complementaron con detalles para transmitir cómo se dispondrían las barras en un modelo 3D.

El equipo que detalló las barras de refuerzo desarrolló un modelo en Tekla

Foto: Se requirió protección para preservar la piedra caliza del Museo de Bellas Artes original.

que presentó las barras en 3D para validar la intención del diseño. El modelo en Tekla permitió al equipo detallador identificar zonas de alta congestión y áreas donde el detallamiento de las barras sería difícil, por ejemplo, en puntos donde se fusionaron varios paneles de techo. El equipo estructural hizo sugerencias y reglas para que el equipo que detalló las barras siguiera y así, simplificar el esquema de barras de refuerzo y entregar la resistencia requerida para el techo.

El modelo 3D de Tekla resultó crucial durante la administración de la construcción porque permitió a todas las partes confirmar el esquema de barras de refuerzo antes de enviar los planos a producción. La coordinación entre el equipo estructural y el contratista de hormigón resultó tan exitosa que sólo hubo una RFI relacionada a la colo-

cación de una barra de refuerzo en el campo en toda la instalación de tres paneles de techo.

El proyecto presentó varios desafíos estructurales, además de los que demandó la estructura del plato de techo plegado. Trabajar a través de una colección de edificios existentes, construidos durante un largo periodo significó que sus sistemas laterales podrían verse impactados. Una revisión de los diseños estructurales indicó que la mayoría de los componentes de las edificaciones existentes eran lateralmente estables, exceptuando a una escuela de arte de un piso que tuvo que conectarse lateralmente a los nuevos muros de corte.

El espacio de la nueva galería en el segundo piso, cerca de la entrada principal hacia el norte, vio modificaciones estructurales importantes a la estruc-

tura existente y requirió de soluciones creativas. Inicialmente, se diseñó la estructura lateral independiente como un espacio de sólo un piso de alto con un techo escalonado. El nuevo diseño agregó un segundo nivel para crear el espacio de la galería y se creó un techo plano levantando el existente techo escalonado en algunas áreas y bajándolo en otras. El equipo de diseño pudo reutilizar y mantener en su lugar muchos de los elementos estructurales de la galería existente.

La galería original se diseñó como una estructura de pórtico de momentos con columnas altas, diseñadas para resistir cargas laterales. El equipo estructural agregó nuevos marcos reforzados, convirtiendo a la estructura de un sistema de pórtico de momentos a un sistema de marco arriostrado.

Foto: Colocación de las barras de refuerzo en el techo de la Entrada del Patio, en el norte del museo

Esto permitió el uso de la capacidad de reserva de las columnas como apoyo al piso adicional. Junto con esto, el nuevo piso también redujo el largo no arriostrado de las columnas altas, mejorando aún más la capacidad de estas de soportar nuevas cargas de gravedad. Se revisaron y ampliaron los cimientos existentes para soportar la nueva carga de la galería donde fuese necesario. Se utilizaron también micropilotes para aumentar la capacidad de las zapatas en las ubicaciones de los nuevos marcos arriostrados.

El diseño actual incluyó varios cambios al original Museo de Bellas Artes de 1937. Primero, parte del segundo piso existente se removió para crear un atrio de doble altura cuando los visitantes ingresen al museo – esto requirió nuevos refuerzos laterales para los pilares de mampostería no reforzada que forman la entrada.

Junto con esto, se realizaron nuevas aperturas en los muros del museo, las que impactaron la capacidad lateral de la estructura. El equipo estructural monitoreó el cambio en la demanda y capacidad para confirmar que se mantuvo dentro de las limitaciones establecidas en el International Existing Building Code para renovaciones a estructuras existentes.

Un cambio importante al edificio fue la restauración de la fachada original.

Los muros exteriores tienen un espesor de cuatro vigas de ladrillos y la capa exterior requirió reemplazarse por motivos estéticos. Ya que el edificio utiliza a los muros exteriores como parte de su sistema lateral y de gravedad, remover los ladrillos afecta a la capacidad de resistencia a la carga. El equipo estructural desarrolló una secuencia de sacado y reemplazo de los ladrillos para limitar el cambio en la capacidad durante un estado temporal y mantener la capacidad del muro en la etapa final.

El nuevo Museo de Bellas Artes de Arkansas (AMFA) posee cambios impactantes tanto al interior como en el exterior del edificio. El nuevo plato de techo plegado crea una increíble presencia en el Parque MacArthur, la que también se puede sentir en cada sala del museo, manteniendo la integridad histórica de cada adición. Este espacio de clase mundial le brindará a los asistentes y a Little Rock una plataforma para mostrar todo lo que ofrecen en los años venideros.

El nuevo Museo de Bellas Artes de Arkansas (AMFA) posee cambios impactantes tanto al interior como en el exterior del edificio. El nuevo plato de techo plegado crea una increíble presencia en el Parque MacArthur, la que también se puede sentir en cada sala del museo, manteniendo la integridad histórica de cada adición. Este espacio de clase mundial le brindará a los asistentes y a Little Rock una plataforma para mostrar todo lo que ofrecen en los años venideros.

GUIDO SEPÚLVEDA, GTE. GRAL. Y FRANCISCO CAÑETE, DIRECTOR COMERCIAL EN DETECO

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

AVANCE EN LA CONSTRUCCIÓN VIVIENDAS REFABRICADAS DE HORMIGÓN

LA EXPERIENCIA DE DETECO

Si bien su presencia en el país se observa desde hace varios años, la relevancia que toman los sistemas de prefabricación industrializados -en especial, los de hormigón- en el último tiempo, muestra cómo el sector de la construcción comenzó un tránsito desde los sistemas tradicionales “in situ” hacia aquellos en los que se usan sistemas estructurales y elementos constructivos que se producen en ambientes controlados de fábricas especializadas, con todos los beneficios que ello implica para la buena ejecución de cada proyecto.

Otro factor que aportó a esta nueva realidad dice relación con el confinamiento al comienzo de la pandemia y los protocolos sanitarios, en especial, aquellos relacionados con distanciamientos sociales y aforos. En ese sentido, los sis-

temas industrializados que trabajan con prefabricados de hormigón lograron, por sus características, sortear de buena manera estas condiciones y sus actores lograron, si bien no reemplazar el volumen de proyectos, acotar su impacto y preparar el camino para futuras obras.

Así lo explicó Francisco Cañete Arratia, director comercial y fundador de DETECO, “Desarrollos de Tecnologías para la Construcción”, empresa especializada en el diseño, producción y montaje de paneles prefabricados de hormigón para edificaciones, quien destacó que “en el confinamiento, muchos proyectos se paralizaron y muchos dejaron de existir, entonces, hubo más tiempo para hacer una siembra que, actualmente, estamos cosechando”.

Ante esto, desde DETECO subrayan que su sistema de paneles prefabrica-

dos de hormigón cuenta con todas las capacidades para realizar proyectos de corte tradicional -viviendas de uno y dos pisos, townhouses y edificaciones de hasta 4 y 5 pisos, que son los que más ven- hasta aquellos que, por características definidas por el mandante, se pueden calificar como especiales, mostrando así la versatilidad del sistema.

Un sistema industrializado, pero basado en la experiencia previa

A la hora de hablar de construcción industrializada y prefabricación, no existe un sistema único. Los hay robotizados, semiautomatizados, o con distintos grados de integración de mano de obra en fábrica. Para el caso de DETECO, su sistema actual, de producción continua semiautomatizada, nació de “los más de 10 años de experiencia que teníamos

Con más de dos décadas en el mercado, el sistema industrializado de paneles prefabricados de hormigón armado de DETECO da evidencias de una muy buena salud, estando presente en una gran cantidad de proyectos habitacionales de todo tipo, con mayor relevancia en casas y townhouses de dos y tres pisos de altura. Sus principales ejecutivos comentaron las distintas posibilidades que ofrece su sistema constructivo, destacando la versatilidad y las diversas soluciones que éste ofrece.

prefabricando en modalidad batch”, dijo su director comercial y fundador.

De acuerdo con el sitio web de la compañía, éste se compone de un “sistema de carrusel continuo, lo que permite contar con estaciones especializadas en encofrado, enfierradura, instalaciones eléctricas y sanitarias, permitiendo controlar la calidad en cada parte del proceso”.

Francisco Cañete puntualiza: “se trata de un sistema tipo carrusel sin robotizar totalmente la producción, pero sí mecanizar y hacer más industrial una producción que ya sabíamos cómo hacerla en batch”.

-Si bien la planta, como mencionan, no es robotizada, ¿el sistema posee un grado de automatización?

Guido Sepúlveda: Así es. La logística interna, es decir, todo ese sistema de carrusel que menciona Francisco, está dirigido por dispositivos electrónicos programables que gobiernan todos los movimientos de los paneles y de las plataformas metálicas mesas sobre las cuales éstos se fabrican, conduciéndolos a las distintas etapas del proceso, tales como moldeo, armado de enfierraduras, instalación de pre-embutimientos, hormigonado o la etapa de curado.

En esta misma línea, el gerente general de DETECO agregó que “también existe un elevador inteligente de paneles que los va a guardar cada uno a su respectivo casillero en las cámaras de curado y después, el mismo sistema los retira, bastando para ello digitar el número correspondiente. De esta manera, tenemos un sistema de logística muy interesante, con un buen estándar tecnológico”.

Además de la experiencia en el mundo de la ingeniería civil, del hormigón y del prefabricado de ambos ejecutivos,

antes hubo un trabajo de investigación exhaustivo en el que se visitaron plantas de similares características en países como España y Alemania, los más aventajados en lo que respecta a producción industrializada de prefabricados de hormigón.

“Luego de estas visitas -dijo Francisco Cañete- diseñamos nuestra propia planta, que fue concebida con crecimientos programados. Se pensó para que fuese creciendo en el plazo que establecimos y hoy en día, hemos aumentado en el orden de un 30% aproximadamente la capacidad inicial y tenemos capacidad para crecer un tanto más”.

Potenciando la velocidad y la logística

Una de las cualidades que se resalta permanentemente de los sistemas prefabricados es la velocidad. Al tener los elementos ya listos, éstos sólo deben despacharse al sitio de obra para su posterior instalación, incrementando el ritmo de avance del proyecto y, por consiguiente, aumentando la productividad del proceso.

Conscientes de esa característica, en DETECO buscaron darle un valor agregado. “En la fábrica, nos gusta prefabricar no más allá de un par de días antes de montar los paneles en camión e ir a terreno. Hacer lo contrario significa tener acopios, tanto en fábrica como en obra, que no agregan valor desde el punto de vista de la productividad que brinda el sistema”, explicó Francisco Cañete.

-En ese punto, ¿de qué manera el sistema de DETECO asegura una velocidad constante para la fabricación de los paneles?

Francisco Cañete: Por condiciones de desencofrado a temprana edad, uti-

lizamos un hormigón que a las 24 horas debe tener una resistencia del orden de 10 MPa, el equivalente a 100 kg/cm2 y eso es constante en todo el año. Ocupamos dosificaciones tanto de invierno como de verano para que podamos cumplir con esta meta.

“Dentro del proceso prefabricación -agregó- está la incorporación de unos racks que tienen calefacción incorporada para apurar o privilegiar que el proceso de fraguado del hormigón, que es exotérmico, no pierda el calor que genera. Eso permite un curado del concreto que a las 24 horas es posible manipular estos paneles”.

De esta manera, aseguran los ejecutivos de DETECO, mantienen un controlado programa de producción que va en directo beneficio de la velocidad del sistema, permitiendo un despacho constante de los paneles prefabricados de hormigón. “El proceso productivo es igual, ya sea trabajemos para obras emplazadas en Puerto Montt, San Pedro de Atacama o dentro de la Región Metropolitana”, aseguró Guido Sepúlveda.

-El transporte, en este caso, es crucial para mantener la velocidad del sistema. ¿Qué pasa cuando este ítem, por cualquier motivo, se retrasa?

Francisco Cañete: Ahí lo que se hace es tener elementos de almacenamiento en obra, atriles, que permiten que si el camión N tuvo algún problema y se atrasa, llega a lo mejor el N+1. Antes, estos atriles permiten ordenar las cargas y montar readecuando la secuencia constructiva. Podemos efectuar estos ajustes y usar estas flexibilidades para que la grúa no paralice producto de algún problema logístico o algún incidente mecánico en el camino.

Tecnología del hormigón para los pa-

“Luego de estas visitas -dijo Francisco Cañete- diseñamos nuestra propia planta, que fue concebida con crecimientos programados. Se pensó para que fuese creciendo en el plazo que establecimos y hoy en día, hemos aumentado en el orden de un 30% aproximadamente la capacidad inicial y tenemos capacidad para crecer un tanto más”.

neles de Deteco

Dada las características y la importancia que tiene la velocidad de producción dentro del sistema de DETECO, se podría inferir que los paneles prefabricados de hormigón, sean losas o muros, deben tener algún aditivo especial o una aplicación distinta para mantener la integridad del material durante el proceso.

La primera exigencia, como ya comentó Francisco Cañete, es que el hormigón tenga una resistencia a las 24 horas que sea de 100 kg/cm2, ya que así, el panel prefabricado puede manipularse en la fábrica a través de polipastos y sistemas de grúa, dijo el director comercial de DETECO.

-En ese sentido, ¿se utiliza algún aditivo especial para conseguir la resistencia temprana del hormigón que requiere el sistema?

Francisco Cañete: Ocupamos una dosificación que, con el advenimiento de los aditivos, nos deja alcanzar este requisito. Hoy en día, empleamos un aditivo súper plastificante que, a una dosis comparativamente menor de cemento, nos permite alcanzar la resistencia temprana que comentaba.

Dado que se trata de aditivos de “alta gama”, comentó Guido Sepúlveda, el gerente general de DETECO dijo que el hormigón utilizado para la fabricación de los paneles “califica con holgura como un G30, pero tiene mejores prestaciones que un hormigón convencional, dado que además utilizamos un mix de agregados que le otorga a los paneles muy buenas condiciones para su comportamiento en fase plástica y de terminación superficial”.

Al tratarse de hormigones con alta resistencia inicial, la fisuración por retracción del material es una condición que se está permanentemente gestionando, ya que se utiliza una menor cuantía de cemento en comparación a otros elementos fabricados con hormigón. “El tema de la fisuración -destacó Francisco Cañete- es inherente para todo prefabricador en hormigón armado”.

-¿Qué medidas tomaron en DETECO para combatir la fisuración en los paneles prefabricados por DETECO?

Francisco Cañete: Hemos incursionado en el uso de fibras. Hemos empleado distintos tipos y hoy en día utilizamos la llamada macrofibra, que es una fibra del orden de 4 a 5 cm de largo. Si bien no elimina totalmente la fisuración por retracción, sí la reduce notoriamente y es parte del proceso también, hacer un tratamiento especial en las fisuras cuando éstas superan los 0,3 ó 0,4 mm que, según nuestra experiencia, es lo suficiente para que luego la pintura o los revoques de yeso no la evidencien.

El profesional agregó que “se debe considerar que, luego de pasado el periodo fuerte de la retracción en el hormigón, la fisura es totalmente estable en el mismo y vemos, en base a nuestra experiencia, que fisuras con posterioridad a las tres, cuatro semanas, ya dejan de ser notorias o dejan de aparecer. Entonces, basta tratar aquellas que sí lograron tener un espesor que lo amerita, lo queda establecido contractualmente y no hemos tenido problemas serios por fisuración”.

Optimizando los beneficios de los paneles prefabricados de hormigón armado

Dadas las características tanto en la logística interna, la fabricación y la tecnología aplicada al hormigón, el sistema industrializado con el que trabaja DETECO brinda una serie de ventajas, más allá de las inherentes a la construcción industrializada, tales como velocidad en obra e incremento en la productividad.

En ese sentido, uno de los aspectos del sistema más interesantes es que existe una certeza en cuanto a la geometría de los paneles, ya que “todo vano del sistema queda dentro de un marco de tolerancias que es prefijado en el contrato inicial y que se cumple satisfactoriamente”, explicó Francisco Cañete.

Asimismo, el director comenrcial de DETECO destacó que, por las características del sistema industrializado de la planta, la obra gruesa se genera íntegramente con los paneles prefabricados. “Las únicas uniones frescas que demanda nuestro sistema son solamente las costuras de losas en terreno”, puntualizó.

“En rigor -complementó Guido Sepúlveda- desde el punto de vista de la obra gruesa, la constructora ejecuta solamente las fundaciones. El área de ingeniería de DETECO y el equipo de proyectistas diseñan las fundaciones, cuyos planos y especificaciones enviamos como primer entregable al cliente. Una vez ejecutados los cimientos, procedemos a verificar su conformidad con el diseño y si eso está cumplido, DETECO comienza el proceso de montaje, período en el que el cliente puede dedicarse a otras actividades.

Solamente debe incorporarse antes que DETECO vaya a efectuar las costuras de losa, asegurando que las conexiones de los conduit eléctricos entre losas vecinas son las que corresponden. Todo el resto de la construcción de la obra gruesa, las uniones y los tratamientos de junta, los hace DETECO, lo que permite muy importantes ahorros de recursos al cliente”.

-Dado que se demandan edificaciones que sean energéticamente eficientes, ¿cómo logra el sistema de DETECO al-

canzar dicha eficiencia?

Guido Sepúlveda: Nuestros paneles son aislados térmicamente. Poseen prismas de poliestireno expandido en su interior que mejoran mucho el comportamiento térmico de los paneles y, por lo tanto, con la actual normativa vigente, nuestros muros no necesitan aislación hasta la región de Valdivia.

Francisco Cañete: Cumplimos holgadamente hasta la zona 5, de las 7 que subdividen a todo el territorio, sin incorporar ninguna aislación exógena, sino

que la propia que acaba citar Guido, que, dicho de paso, está validada a través de un ensayo normado del Dictuc.

Con esto, comentaron los profesionales, no sólo se genera un gran ahorro energético, sino que, también, la “huella de carbono” de las casas o edificaciones construidas con el sistema de DETECO es significativamente menor. “Lo que hacen los prismas de poliestireno expandido es contrarrestar de alguna forma la transmitancia térmica potente del hormigón. Entonces, el diafragma exterior se está calentando dado el sol y esta membrana intermedia, que tiene poliestireno expandido, permite que ese calor no inunde, por así decirlo, al diafragma interno y permite una mejor habitabilidad”, explicó Cañete.

Junto con esto, el sistema de prefabricados de hormigón de DETECO también brinda una alta resistencia a sismos de alta intensidad, además de reducciones en faenas complementarias, las que se traducen en una disminución considerable de escombros, explicaron los ejecutivos de DETECO.

El camino actual de Deteco

En la actualidad, si bien la mayor cantidad de proyectos que DETECO ejecuta están asociados a casas y townhouses de hasta dos o tres pisos de altura, desde la empresa comentaron que, al estar certificados por la Ditec del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, Minvu, pueden participar en edificaciones en altura como elemento complementario a la estructura principal.

Además, el sistema de paneles prefabricados de hormigón de DETECO también se ha utilizado para edificios. “En nuestro país, desde hace mucho tiempo se ha abierto una buena veta, por así decirlo, de edificaciones de cuatro y cinco pisos. Entonces, nosotros incursionamos en ese campo y para ello, nos apoyamos y validamos nuestros diseños en importantes y reconocidas oficinas de ingeniería del país”, dijo Francisco Cañete.

En el caso de edificaciones de cuatro pisos, el director comercial de DETECO detalló que participaron en tres etapas de un proyecto y que, junto con otras pequeñas obras, llevan una cifra que bordea a los 1.000 departamentos cons-

truidos con este sistema. -¿Han tenido la oportunidad de que los paneles de Deteco se utilicen en otro tipo de proyectos, más particulares?

Francisco Cañete: Sí. En nuestra experiencia de 22 años, hemos adecuado nuestra producción para hacer cosas singulares. Hemos construido templos religiosos, salas y casetas eléctricas, estanques de agua y estanques para sistemas de biolixiviación, por citar algunos. También, hicimos recientemente un mausoleo en el Cementerio General y a través de los años hemos efectuado varios proyectos de muros de contención, que son de muy ágil y eficiente instalación.

“Eso es muy interesante porque hemos roto, en cierto modo, el paradigma de que los muros de contención, de estos que son geoestáticos, necesitan una gran masa para impedir el volcamiento. Nosotros hemos hecho muros prefabricados, con contrafuertes, y muros alivianados. El diafragma vertical es un muro que tiene un diafragma, por lo tanto, es más económico y el compromiso lo toman los contrafuertes, también prefabricados”, complementó Cañete

“En ese sentido -agregó- para un proyecto en Illapel, donde hicimos 200

casas, en Illapel, hubo que ejecutar casi un centenar de terrazas, lo que conllevó a una cantidad de metros lineales enorme de muros de contención que, de haberse hecho en sistema tradicional, hubiera tardado meses. Nosotros íbamos a un ritmo aproximado de entre 10 a 20 metros lineales por día y lo hacíamos en paralelo con el montaje de las casas”.

Con ello, comentaron los ejecutivos de DETECO, se puede evidenciar la versatilidad que posee el sistema industrializado de prefabricación que promueven. “Hemos sido creativos y en estos 22 años de experiencia, hemos desarrollado varios proyectos singulares, no sólo edificaciones de vivienda tradicionales”.

-En su experiencia, ¿cómo ven el crecimiento y la evolución de sistemas industrializados que trabajan con prefabricados de hormigón?

Francisco Cañete: Vemos con alegría que se han incorporado otros operadores al mercado, lo cual potencia el uso de hormigón armado industrializado. Hace 15 años atrás, éramos los únicos. De hecho, la primera planta industrializada que hubo en el país fue la nuestra, como las que existen en Alemania, España, en

fin, hecha con ingeniería chilena, pero en cierto modo, asemejando a la forma de construir de esas plantas europeas. -En esa misma línea, ¿de qué manera analizan el impulso que, desde el Minvu, se le está dando a la construcción industrializada?

Guido Sepúlveda: Lo vemos como una señal positiva y esperamos que se transforme en una eficaz herramienta para reducir el déficit habitacional. También ciframos expectativas en que esto signifique una mayor apertura a estas nuevas soluciones que, como toda innovación, no han sido de fácil introducción en los procesos de revisión y permisos, los que la mayoría de las veces son muy extendidos en el tiempo. Que esta mayor apertura permee tanto a las obras privadas como de interés social también lo vemos con muy buenos ojos porque a la larga, lo que nuestro sistema ofrece son mayores certezas al cliente y finalmente también al usuario final, no sólo en costos, sino también en plazos de ejecución, lo que implica que si se planifica colaborativamente y nos integramos tempranamente, hay una gran agregación de valor, es decir, todos ganamos.

APLICANDO ECONOMÍA CIRCULAR PARA UN HORMIGÓN MÁS VERDE

Para alcanzar la neutralidad de carbono al 2050, la industria del cemento debe seguir diferentes caminos para reducir sus emisiones de CO2. Si bien las medidas convencionales deben aplicarse en la mayor medida de lo posible, se necesitarán tecnologías innovadoras como la captura de carbono para reducir las emisiones de CO2 que, de otro modo, no podrían eliminarse. La investigación sobre la captura de carbono en la industria del cemento comenzó temprano. La tecnología de postcombustión ya se encuentra en un estado maduro de aplicación potencial. ECRA, la Academia Europea de Investigación del Cemento, comenzó su trabajo sobre la combustión de oxicombustible desde el 2007. El principal desafío para la industria serán los altos costos operativos y de inversión. Desde un punto de vista técnico, queda la pregunta de cómo utilizar o almacenar el CO2 capturado.

Los productores de cemento de todo el mundo apuntan a emisiones cero netas de CO2 para 2050. Esto se refleja en las diferentes hojas de ruta para el sector, en las que se describen las palancas y medidas relevantes.

Para el sector mundial del cemento y el concreto, la GCCA (Global Cement and Concrete Association) ha desarrollado su hoja de ruta en la que se han abordado los diferentes caminos hacia las emisiones cero netas de CO2 [1]. Las principales medidas convencionales son el uso de combustibles alternativos, entre ellos la biomasa, y la reducción del factor clinker en el cemento.

A lo largo de la cadena de valor, la mejora en la tecnología del concreto, así como el ahorro de cemento y concreto

en el diseño y la construcción, proporcionarán una contribución significativa a la reducción global de CO2 por parte del sector.

Todas estas medidas, incluso si se aplican en la mayor medida posible, todavía requerirán que un tercio de las futuras emisiones de CO2 se reduzcan mediante tecnología de captura de carbono. Es una tecnología emergente que hasta el momento no se ha aplicado a nivel industrial en el sector del cemento. Se ha iniciado proyectos de investigación y demostración que han concluido que, en principio, esta tecnología se puede aplicar a las plantas de cemento. En los artículos de ECRA Technology [2] se proporciona una buena descripción general de las diferentes tecnologías, su

Autor: Martin Schneider, CEO en VDZ y director general en ECRA.

Captura, uso y ALMACENAMIENTO para lograr la neutralidad de carbono en el sector cementero

demanda de energía y ahorro de CO2, y también sus costos.

Tecnologías de captura de carbono

Eliminar el CO2 de los gases de combustión en una planta de cemento requiere aislar el CO2 de los gases restantes. En principio, existen dos posibilidades (Figura 2), la primera es la relacionada con tecnologías de postcombustión que son aplicaciones al final del proceso, en las que se elimina el

CO2 de la corriente de gas; y la segunda, la tecnología de oxicombustible que elimina el nitrógeno del aire de combustión y el horno funciona con oxígeno puro en comparación con el aire ambiente en el modo de funcionamiento convencional. Siempre que el horno sea estanco a la entrada de aire falso, los gases de escape serán principalmente CO2, en particular una vez eliminada el agua.

La tecnología de postcombustión se basa típicamente en depuradores de aminas. Esta tecnología tiene un alto

nivel de madurez y ha sido aplicada en otros sectores como la industria del petróleo y el gas o la de fertilizantes. La tecnología ha sido probada en plantas de cemento y ahora se espera que se aplique a nivel industrial. Si bien desde un punto de vista técnico se considera que la depuración de aminas se encuentra en un estado avanzado, aún requiere un alto grado de energía térmica en funcionamiento. Esto implica altos costos operativos. Los proyectos de investigación actuales y futuros abordarán estos costos y cómo pueden reducirse optimizando las aminas o la tecnología de proceso.

Otras tecnologías de postcombustión son los bucles de carbonato, en los que se utiliza piedra caliza calcinada (CaO) como absorbente. El carbonato de calcio circulante y su conversión nuevamente en óxido de calcio en un sistema integrado da como resultado una corriente de gas CO2 puro. Esta tecnología está siendo abordada en los respectivos proyectos de investigación. Así mismo, existen tecnologías de postcombustión que se basan en la adsorción o membranas; estas últimas aún requerirán un mayor desarrollo para alcanzar un nivel de madurez lo suficientemente alto.

Figura 1: La planta LEILAC en HeidelbergCement. Fuente: HeidelbergCement

Figura 2: Tecnologías de captura de carbono aplicables a la industria del cemento.

Tecnología de Oxicombustible

La tecnología de oxicombustible requiere que el horno funcione con oxígeno puro. Como consecuencia, los gases de escape del horno estarán muy concentrados en CO2, que puede procesarse de inmediato. Dado que es necesario garantizar unas buenas características de combustión del combustible, parte del CO2 de los gases de escape debe reciclarse en el quemador principal. Esto enfriará la llama apropiadamente y, al mismo tiempo, asegurará una buena transferencia de calor de la llama al material.

ECRA inició su proyecto de investigación en 2007. La línea de tiempo del proyecto se muestra en la Figura 5. Hoy en día, las empresas están aprovechando esta investigación y han iniciado sis propios proyectos.

Los principales hallazgos del proyecto de investigación se pueden consultar en el sitio web de ECRA [3]. Si bien la tecnología de oxicombustión no es una tecnología de final de ciclo, requiere que se adapte el horno. Sin embargo, el objetivo principal de la investigación de ECRA fue garantizar que los hornos existentes se puedan adaptar. Las principales características de la tecnología

de oxicombustible se muestran en la Figura 6.

La próxima generación de tecnología de oxicombustible está en desarrollo y no requerirá el reciclaje de CO2. Esto conducirá a hornos de dimensiones mucho más pequeñas y, como consecuencia, menores costos de material [4]. El enfoque general es muy prometedor, aunque la tecnología no se puede aplicar a los hornos existentes.

Las primeras estimaciones de costos realizadas por ECRA siguen siendo válidas. Muestran costos más altos por tonelada de CO2 evitada para las tecnologías de postcombustión en comparación con la tecnología de oxicombustible. Esto se debe básicamente a la mayor demanda de energía para la postcombustión, a pesar de los costos que se basan en el suministro de oxígeno requerido para los hornos de oxicombustión (Figura 7).

Utilización y almacenamiento

Una vez que se ha capturado el CO2, se puede almacenar o utilizar. El almacenamiento de CO2 tiene una larga tradición en campos de petróleo y gas agotados. La experiencia y las respectivas pruebas de demostración han confirmado que el CO2 se puede alma-

Figura 3: El primer clínker obtenido del nuevo enfriador de clínker en proyecto de demostración de oxicombustible. Fuente: ECRA

Figura 4: El nuevo enfriador de clínker en proyecto de demostración de oxicombustible. Fuente: ECRA

cenar de forma segura. Los campos de petróleo y gas agotados tienen la ventaja que ya existen, lo que significa que no es necesario encontrar sitios de almacenamiento adecuados.

Por otro lado, los sitios de almacenamiento existentes a menudo no están ubicados cerca de las plantas de cemento y, en muchos casos, se encuentran en alta mar. Esto requeriría una infraestructura de CO2 para conectar las plantas de cemento a estos sitios. Si bien el transporte ferroviario podría verse como una posible solución provisional, la construcción de una red de oleoductos adecuada, sin duda, deberá desarrollarse a largo plazo. La tecnología de tuberías está muy avanzada en este sentido.

Recicalr el CO2 en productos químicos o combustibles sintéticos será otra solución. Ya existen bastantes caminos tecnológicos. Sin embargo, todavía se necesitan proyectos de investigación y demostración para reducir la demanda de energía y convertir aún más el CO2. Los procesos más comunes se basan en el uso de hidrógeno, el cual debe producirse mediante energía renovable. El uso de hidrógeno permitirá producir metanol, metano y otroshidrocarburos en un reactor apropiado con los respectivos catalizadores.

Dado que la demanda total de energía para la utilización de CO2 es bastante alta, los proyectos de investigación se centran en integrar el proceso de cemento con el proceso de conversión de CO2. Además, mediante la integración del calor los procesos individuales pueden optimizarse. Asimismo, el oxígeno de la hidrólisis del agua se puede utilizar en un horno de oxicombustión.

Este tipo de proyectos aún se encuen-

Figura 5: Proyecto de investigación de ECRA sobre tecnologías de captura de carbono.

Figura 6: Principales características de la tecnología de oxicombustible.

Figura 5: Proyecto de investigación de ECRA sobre tecnologías de captura de carbono.

tran en una etapa muy temprana, sin embargo, el sector químico ha abordado su necesidad de reemplazar sus propias materias primas fósiles por otras fuentes de carbono. Esta será una oportunidad para los productores de cemento de todo el mundo. En particular, esto se puede combinar con la disponibilidad de energía verde/hidrógeno a bajo costo.

Conclusiones

La tecnología de captura de carbono seguirá desarrollándose en la industria del cemento mundial. Brinda la oportunidad en los próximos años de reducir las emisiones de CO2 de las plantas de cemento, lo que permite a los productores alcanzar cero emisiones netas de CO2 para 2050.

La captura de carbono requiere inversión y costos operativos, además, se acumulan costos adicionales por el transporte del CO2 y el almacenamiento o la utilización, respectivamente. La Figura 8 muestra ciertos anchos de banda para las diferentes etapas del camino. Está claro que esto tendrá un efecto tremendo en la estructura de costos de la producción de cemento. La aplicación de la captura de carbono en la industria

del cemento seguramente requerirá un marco político adecuado, apoyo financiero y también la respectiva aceptación social.

Bibliografía

[1] Global Cement and Concrete Association, GCCA, Ed., “Concrete Future – The GCCA 2050 Cement and Concrete Industry Roadmap for Net Zero Concrete”. London, 2021. Available at: https://gccassociation.org/ concretefuture/wp-content/uploads/2021/10/GCCAConcrete-Future-Roadmap-Document-AW.pdf

[2] European Cement Research Academy, ECRA, Ed., “Development of State of the Art Techniques in Cement Manufacturing – Trying to Look Ahead. CSI/ECRA Technology Papers”. Duesseldorf, Geneva, 2017. Available at: https://ecra-online.org/research/technology-papers

[3] European Cement Research Academy, ECRA, Ed., “Our mission is to advance innovation in te cement industry – Website”. https://ecra-online.org

[4] thyssenkrupp Industrial Solutions, Ed., “polyisus® pure oxyfuel – A gateway to climate neutral cement”, Available at: https://www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com/en/products-and-services/cement-plants/ green-polysius/oxyfuel

Figura 8: Costos de captura, almacenamiento y/o uso de CO2, a lo largo de la cadena de valor de CO2.

BUENAS PRÁCTICAS PARA OBRAS CON HORMIGÓN

EL USO DEL SHOTCRETE

PARA LA REPARACIÓN DE

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE HORMIGÓN

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

El shotcrete ha estado presente desde que su inventor, Carl Akeley, viniese primero con la idea de transportar neumáticamente un mortero cementicio, hace más de 100 años. Mientras que, para muchos, se consideró como otro método de colocación del hormigón, el shotcrete dentro del contexto de la rehabilitación es mucho más que eso. Los beneficios que derivan de la tecnología moderna del shotcrete brindan ventajas a aquellos contratistas más arriesgados respecto a su competencia, y los especificadores también reconocen que el proceso del hormigón proyectado puede brindar una solución para reparación a largo plazo y duradera, en comparación con otros procedimien-

tos de reparación que, simplemente, no pueden igualar.

Para comprenden los verdaderos beneficios del shotcrete, es importante primero entender lo que es el hormigón proyectado. Como se define en ACI 506r, “Guía del Shotcrete” (1), el hormigón proyectado es “un mortero u hormigón proyectado neumáticamente a alta velocidad sobre una superficie”. En otras palabras, el shotcrete no es un producto; debería ser considerado como un método para la colocación del hormigón. De esta manera, cuando se evalúan los beneficios de una reparación del hormigón, las mismas propiedades debiesen aplicarse a un material de reparación, ya sea que éste se alise a mano, se coloque

in situ o se aplique a alta velocidad utilizando shotcrete u hormigón proyectado (Fig. 1).

Seco versus húmedo

Existen dos procesos distintos a la hora de colocar el hormigón proyectado. Utilizando el proceso en seco, el hormigón se transporta a través de una manguera en una corriente de aire de alta velocidad. El agua se añade en la boquilla de la manguera para producir material plástico al momento del impacto. La mezcla del agua y el material seco ocurre en la boquilla y sobre la superficie que recibe el shotcrete. Al usar el método húmedo, el hormigón se bombea a través de una manguera y el aire se agrega en la boquilla para acelerar la

En el siguiente artículo -publicado en la última edición de la revista Shotcrete Magazine- se dan cuenta de los distintos elementos que brindan al hormigón proyectado o shotcrete una ventaja comparativa al momento de utilizarlo como material para la reparación o rehabilitación de estructuras existentes de hormigón.

mezcla a alta velocidad. El ingrediente común clave para ambos procesos es la “velocidad”. Sin alta velocidad, generalmente a unos 30 metros por segundo, un hormigón o mortero colocado neumáticamente no puede describirse como shotcrete. La compactación se logra cuando el hormigón golpea la superficie a alta velocidad, brindando muchas de sus propiedades clave que hacen del shotcrete algo único en cuanto a método de colocación del hormigón se refiere.

Cuando se elige hormigón proyectado para un proyecto de rehabilitación de hormigón, generalmente lo mejor es dejar esa decisión al contratista. Tanto los procesos húmedos o secos del shotcrete pueden ser igual de efectivos; sin embargo, algunos contratistas están mejor equipados (debido a la experiencia de sus cuadrillas, opciones de equipamiento, acceso al material u otros factores) para completar de manera exitosa una reparación con shotcrete utilizando un proceso por sobre el otro (Fig. 2).

Condiciones ambientales

Aplicación en clima frío: Las especificaciones del hormigón proyectado deberían definir las limitaciones para la colocación del shotcrete bajo varias condiciones ambientales. Cuando se enfrenta condiciones de baja temperatura, la mejor práctica es seguir las recomendaciones que aparecen en ACI 306R, “Guía para el hormigonado en climas fríos” (2). Además, se deben considerar las siguientes precauciones:

-No aplicar shotcrete si la temperatura del aire es de 4,4°C y disminuyendo, a menos que se tomen medidas de protección;

-No aplicar hormigón proyectado en

superficies congeladas;

-Mantener la temperatura de la mezcla sobre los 10°C;

-Proteger el shotcrete del congelamiento hasta que alcance al menos una resistencia a la compresión de 3 MPa; y

-Utilizar agua tibia en la mezcla

El uso de mezclas de hormigón con cementos muy tempranos y/o acelerantes

puede también expandir los parámetros de temperatura del frío; sin embargo, se debe obtener la aprobación primero del ingeniero del proyecto. También es importante notar que los acelerantes debiesen siempre añadirse utilizando métodos de dosificación controlada. Mucho acelerante puede ser perjudicial para la calidad del hormigón

Aplicación en climas calurosos: Cuando se enfrentan condiciones de altas temperaturas, la mejor práctica es seguir las recomendaciones de ACI 305R, “Guía para el hormigonado en tiempo caluroso” (3). Junto con eso, se deben considerar las siguientes precauciones:

-Mantener la temperatura de la mezcla del shotcrete lo más baja posible;

-No aplicar el hormigón proyectado cuando la temperatura ambiente exceda los 38°C, a menos que se tomen las precauciones debidas;

-Utilizar agua fría en la mezcla;

-Utilizar sombras donde sea posible; y

-Usar empañado o agua en rocío para enfriar y controlar la evaporación.

Preparación y unión de superficies

Entendiendo que los diseños estructurales requieren del hormigón existente y de los materiales de reparación para desempeñarse como un único elemento, la unión entre estos dos componentes es crítica. Sin una interconexión duradera entre el sustrato existente y el nuevo hormigón, una reparación con hormigón puede ser sujeto de un alto grado de falla.

Una unión fuerte y durable comienza con una preparación de superficie adecuada. Luego de remover el hormigón suelto y deteriorado, la superficie resultante, que queda con un buen hormigón, debe humedecerse previamente utilizando un spray de agua de alta presión (Fig. 3), dejando saturada una superficie seca. No se debe dejar agua estancada sobre la superficie porque el exceso de agua creará una relación más alta de agua-materiales cementicios en la mezcla del shotcrete y resultará en una reducción en la resistencia de la unión en la interfaz entre el shotcrete y el hormigón ya existente (4).

Ensayos mencionan que, en una aplicación de hormigón de reparación, el shotcrete a menudo consigue una unión más durable y fuerte que otros métodos de colocación (5). Esto se debe a los principios del proceso del hormigón proyectado y llevan hacia la idea anterior, que hace referencia a la importancia de la velocidad. En el caso de ambos tipos de shotcrete, seco o húmedo, la calidad de la unión se puede atribuir a una alta transferencia energética, la que ocurre cuando el material del shotcrete impacta sobre la superficie existente de

hormigón.

Al momento en que el chorro de hormigón plástico realiza el contacto inicial con la superficie a alta velocidad, muchos de los áridos finos y gruesos saltan lejos de la superficie por el “rebote”, dejando una acumulación de pasta de cemento. A medida que la capa de pasta de cemento se acumula, los áridos finos y gruesos se incrustan en ésta, reduciendo así la cantidad de material de rebote. Esta capa de pasta de cemento actúa como un agente de unión para el shotcrete e incluso sin el uso de agentes de unión tradicionales, las resistencias a la tensión directa de la unión de las reparaciones de shotcrete pueden, generalmente, alcanzar los 200 psi (1,4 MPa) (6).

Los expertos en shotcrete establecieron en numerosas ocasiones alrededor del mundo que los agentes de unión no se requieren cuando el hormigón se colocó utilizando el método de shotcrete (7). Los agentes de unión interfieren con el mecanismo natural del shotcrete para unirse y a menudo crean una unión no confiable e impredecible, o una unión quebradiza.

Materiales y diseño de mezcla del shotcrete

Las propiedades de plasticidad y durabilidad que son esenciales para un diseño de mezcla convencional de hormigón también se aplican al proceso del shotcrete. Por ejemplo, la incorporación de aire puede no ser crítica cuando el hormigón se expone a un ambiente con poca o nula exposición al ciclo de congelación-deshielo, como en Arizona, pero si se usa hormigón para reparar un puente en el noreste, donde las condiciones para la exposición al ciclo de congelación-deshielo y la sal para los pavimentos son prevalentes, la incorporación de aire es extremadamente importante.

Tal como en el hormigón tradicional colocado in-situ, casi todos los tipos de cemento, mezclas y tipos de fibra pueden utilizarse en mezclas de shotcrete. Un diseño de mezcla de shotcrete debe

desarrollarse para cumplir con las propiedades requeridas del proyecto. Un ensayo de durabilidad apropiado debe realizarse a testigos que representen al shotcrete colocado in situ, los que se extraen de la estructura reparada o de paneles de ensayo.

Incorporación de aire: En áreas donde la exposición a sales descongelantes y al ciclo de congelación-deshielo es de preocupación, el criterio más importante para el desempeño por durabilidad es el factor de espacio de vacío de aire de ASTM C457/C457M, “Método de ensayo estándar para la determinación microscópica de los parámetros del sistema de vacío de aire en el hormigón endurecido” (8). El shotcrete endurecido in situ, ya sea aplicado por método seco o húmedo, requiere de un factor espaciado de vacío de aire de un promedio bajo los 300 mm, con resultados individuales no superiores a los 320 mm (9).

En una aplicación de shotcrete de mezcla húmeda, el contenido de aire se puede medir de dos formas: el contenido de aire “mientras se envía por lotes”, el que se mide en el camión mixer, y el contenido de aire “mientras se dispara”, en el que el material del shotcrete se colecta luego de haberse disparado y se mide en un medidor de aire. Típicamente, un diseño de mezcla de shotcrete húmedo con incorporación de aire tendrá un contenido aceptable de aire de 7 a un 10% en su dosificación y de un 3 a un 5% en el momento de la inyección del material. Estos valores del contenido de aire generalmente entregarán un buen desempeño por durabilidad en áreas expuestas a condiciones de congelación-deshielo y a sales descongelantes. En una aplicación de shotcrete de mezcla seca, el aditivo inclusor del aire

debe añadirse en forma de polvo y premezclarse con otros componentes en materiales preenvasados. El fabricante del shotcrete debe tener un registro comprobable en la producción de shotcrete de mezcla seca preenvasado con inclusión de aire y debiese entregar datos del ensayo ASTM C457 que reflejen el factor de espaciado recomendado de los vacíos de aire para la mezcla seca de hormigón proyectado. Para el proceso seco que utiliza materiales a granel, no es recomendable el uso de un aditivo inclusor de aire debido a la variabilidad en la dosis, la que puede afectar la resistencia y durabilidad.

Típicamente, para el proceso en seco, el contenido de aire no se ensaya con un medidor de aire debido a la rigidez del material mientras se dispara. La lectura del medidor de aire no es representativa del contenido de aire. El único procedimiento preciso para evaluar el contenido de aire en una muestra de shotcrete endurecido es el método de ensayo ASTM C457. Tanto para los procesos húmedos como secos, el contenido de aire en una muestra endurecida es, generalmente, de un 4 a un 8%.

Humo de sílice: El humo de sílice es un aditivo con un alto contenido puzolánico (Fig. 4(a)) que mejora tanto las propiedades plásticas como las de endurecimiento del hormigón colocado mediante el método de shotcrete. En mercados donde el humo de sílice se consigue de manera rápida, se utiliza comúnmente para mejorar las características del disparo del material. El uso del humo de sílice en el shotcrete mejorará la adhesión a la superficie de unión y la cohesión dentro del mismo hormigón proyectado permitiendo, consecuentemente, una colocación más

densa del shotcrete antes de desprenderse (especialmente en aplicaciones elevadas). Si bien no existen métodos de ensayo estándar para medir la densidad alcanzable en una pasada, los ensayos demuestran los beneficios que la adición del humo de sílice traer para reparaciones elevadas y verticales (10). En términos de las propiedades del shotcrete endurecido, el humo de sílice aporta una mejora en la resistencia a la compresión del hormigón y una baja en la permeabilidad, lo que mejora su resistencia al ataque de químicos agresivos y reduce el potencial para que los cloruros migren hacia el hormigón y aceleren la corrosión del acero de refuerzo. En áreas donde la exposición a cloruros es importante (zonas con exposición a sales descongelantes o áreas costeras expuestas al agua salada), el humo de sílice puede mejorar la durabilidad de las reparaciones del hormigón.

Áridos: Una apropiada selección y especificación de áridos son, a menudo, los aspectos menos atendidos del diseño de mezcla del shotcrete. Generalmente, los especificadores tienden a confiar únicamente en el ACI 506R y utilizan ya sea la Gradación #1 o la Gradación #2, recomendadas por ACI 506R, para combinar áridos (Fig. 4(b) y (c)). Sin embargo, para asegurar una durabilidad óptima, incluyendo la resistencia a condiciones de congelación-deshielo y la reacción a agentes alcalinos, los áridos del hormigón deben cumplir con los requisitos mínimos descritos en AST, C33/C33M, “Especificación estándar para áridos del hormigón” (11).

Al abordar la gradación del árido en una aplicación para reparar hormigón, el espesor de la reparación influenciará la selección de la gradación de acuerdo a

El proceso de shotcrete requiere propiedades de plasticidad y durabilidad similares al hormigón convencional. La incorporación de aire es importante para la durabilidad en áreas con exposición al ciclo de congelación-deshielo y sales descongelantes. En la mezcla húmeda, se recomienda un contenido de aire del 7-10% durante la dosificación y 3-5% en la inyección. Para la mezcla seca, se debe premezclar el aditivo inclusor de aire y se recomienda el uso de humo de sílice para mejorar la adhesión y cohesión del shotcrete.

ACI 596R.

De esta manera, el grosor mínimo en una aplicación de shotcrete siempre debiese ser un mínimo de tres veces el diámetro máximo del árido más grande. Tomando en consideración que la mezcla del hormigón proyectado contiene un tamaño nominal máximo de árido de 12,7 mm de largo, el espesor mínimo en el que se debería colocar la mezcla de shotcrete es de 38 mm. El uso de áridos de mayor tamaño en el shotcrete también promoverá una composición in situ lo más cercana posible al hormigón colocado in situ (12). Esta compatibilidad (entre el material de reparación y el

hormigón existente) es un factor crucial para lograr una reparación duradera a largo plazo.

Eso de áridos gruesos más grandes en el shotcrete también debería tener un efecto positivo en la disparabilidad de una mezcla de hormigón proyectado.

Se ha comprobado que el transporte de material seco a través de una manguera de shotcrete es más eficiente cuando la mezcla contiene áridos gruesos. Esta eficiencia puede atribuirse al “efecto limpiador” que entregan los áridos gruesos cuando viajan por la manguera. La abrasión del árido grueso contra el revestimiento interior de la mangue-

ra reduce la acumulación de cemento y mejora el flujo del material. Por lo tanto, una gradación de agregado más gruesa permitirá el uso de mangueras de transporte más largas y reducirá las conexiones.

Curado

El curado es crítico, especialmente para las aplicaciones de reparación de hormigón donde las zonas a trabajar son, a menudo, estrechas y están expuestas a una rápida evaporación. El curado promoverá el proceso de hidratación para optimizar las propiedades del hormigón endurecido y mejorará la durabilidad del material. Un curado

apropiado asegurará el potencial para reducir el encogimiento plástico y de secado.

Luego de finalizar las operaciones, el hormigón fresco es sensible y debe protegerse de la evaporación de su superficie. Es importante reducir el retardo del tiempo entre las operaciones de término y de curado. De esta manera, el programa de curada debería estar disponible y listo previo al shotcreteado. En algunas áreas críticas donde existe mayor exposición al calor y al viento, será necesario aplicar rocío durante la operación de acabado y previo al curado.

Las superficies verticales y otras superficies no altas de shotcrete deben curarse en húmedo utilizando una arpillera de fibra sintética blanca, saturada con agua, y cubrirla con una sábana plástica de polietileno para evitar la evaporación en la superficie (Fig. 5).

Las superficies de shotcrete aéreas (como cielos o techos) deben curarso utilizando un compuesto de curado que cumpla con la norma ASTM C309, “Especificación estándar para compuestos líquidos formadores de membranas para el curado del hormigón” (13). El ra-

dio de aplicación debe cumplir con las recomendaciones del fabricante y formar una superficie capa continua sobre la superficie, lo suficientemente gruesa para proteger la totalidad de la superficie expuesta.

Control de calidad/ Aseguramiento de la calidad

El objetivo principal de un programa de control de calidad/aseguramiento de calidad, cuando se habla de aplicaciones de shotcrete para reparación, es asegurar y verificar que el shotcrete colocado in situ cumpla con las propiedades de endurecimiento mínimas definidas en las especificaciones del proyecto. El tipo y extensión de los ensayos de Control y Aseguramiento de la Calidad requeridos variarán dependiendo del proceso del shotcrete (si éste es húmedo o seco).

Para una colocación de una mezcla húmeda de shotcrete, los ensayos del hormigón fresco luego de su procesamiento por lotes es un proceso simple que sigue los mismos requisitos de ensayo del hormigón colocado in situ. Los criterios de ensayo para propiedades plásticas incluyen el asentamiento, contenido de aire, peso unitario y tem-

peratura. Los ensayos apropiados para elementos endurecidos tales como el de resistencia a la compresión y a la flexión, la permeabilidad rápida al cloruro y un análisis del sistema de vacíos de aire, debiesen completarse en un ambiente de laboratorio utilizando testigos extraídos de las estructuras reparadas o de paneles de ensayo.

Para mezcla seca de shotcrete, la propia naturaleza del proceso elimina la necesidad de realizar ensayos para propiedades plásticas. Tal y como en los ensayos para mezcla húmeda, los ensayos para propiedades de endurecimiento debiesen completarse en un ambiente de laboratorio, además de utilizar testigos tomados de la estructura reparada o de paneles de ensayo.

Ensayos preconstructivos: Los paneles de ensayos preconstructivos (Fig. 6) permanecen como una opción para proyectos que tengan una alta carga y congestión de acero de refuerzo, o para “maquetas” arquitectónicas para verificar el color del shotcrete y los acabados superficiales. Para proyectos con una presencia significativa de armadura de acero, los paneles de ensayo deberían fabricarse para que reflejen los tipos de congestión y tamaños de las barras de acero que se encontrarán durante el proceso de aplicación del shotcrete. Para que los paneles de ensayo recreen de manera precisa cada situación, deberían utilizarse el mismo diseño de mezcla del shotcrete, su equipamiento y los operadores de boquilla.

Certificación de los operadores y calificación: Una de las herramientas más importantes para asegurar un alto nivel de calidad en cualquier proyecto que involucre shotcrete es especificar que el operador de boqui-

lla tenga la certificación ACI. Si bien la certificación ACI verifica que el operario comprende la teoría básica de la colocación del shotcrete y demuestra las habilidades requeridas para colocar satisfactoriamente el hormigón proyectado, no garantiza de manera unilateral el éxito del proyecto.

La certificación del operador de boquilla es sólo una parte de la ecuación. Un aspecto igualmente importante del proceso del shotcrete es la calificación del contratista. Un contratista calificado que se especialice en la colocación del shotcrete tendrá seguramente a operadores certificados, un registro exitoso, equipamientos, cuadrillas, capacidades de dirección, de unificación y referencias verificadas que los o las apartan de aquellos contratistas con menor experiencia y calificación.

Para asegurar que un contratista de shotcrete está calificado para licitar y ejecutar un contrato que involucre la colocación de shotcrete, se puede utilizar la siguiente lista como guía:

-Verificar que el contratista tenga una carrera larga y exitosa (chequear referencias);

-Verificar que el contratista tenga una historia exitosa en proyectos similares (revisar referencias);

-Preguntar por el historial de trabajo del personal clave del contratista (operadores de boquilla y supervisores); y

-Verificar que todos los operadores de boquilla estén certificados para el método (seco y/o húmedo) y orientación (vertical y/o elevada) para el cual dispararán el shotcrete (la verificación se puede obtener vía ACI en www.acicertification.org/verify).

Conclusiones

En la mayoría de los casos, los pro-

yectos con shotcrete más desafiantes y exitosos comienzan con una especificación exitosa y continúan con un equipo comprometido, que consiste en un ingeniero experto, un contratista de shotcrete con experiencia y un proveedor de materiales calificado. Existen muchos ejemplos exitosos de proyectos de rehabilitación de hormigón que involucren shotcrete, los que se pueden encontrar por toda Norteamérica. Referir a un reciente artículo publicado en Shotcrete Magazine (14) que se refiere a la reparación de una represa y una estación de energía eléctrica de más de 60 años, en la que el uso del proceso del shotcrete en un ambiente marino resultó exitoso.

Referencias

(1) Comité ACI 506, “Guía del Shotcrete (ACI 506R-05)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2005, 40 pp.

(2) Comité ACI 306, “Guía para el hormigonado en tiempo frío (ACI 306R-10)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2010, 26 pp.

(3) Comité ACI 305, “Guía para el hormigonado en tiempo caluroso (ACI 305R-10)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2010, 23 pp.

(4) Reny, S., “Preparación de la superficie para reparación con shotcrete”, Shotcrete, V. 15, No. 2, primavera de 2013, pp. 28-30.

(5) Talbot, C.; Pigeon, M.; Beaupré, D.; y Morgan, D. R., “Influencia de la preparación de la superficie en la unión a largo plazo del shotcrete”, ACI Materials Journal, V. 91, No. 6, Nov.-Dic. 1994, pp. 560-566.

(6) Beaupré, D., “Resistencia de unión de la re-

paración con shotcrete”, Shotcrete, V. 1, No. 2, primavera 1999, pp. 12-15.

(7) Departamento de la Oficina Interior de Reclamaciones de Estados Unidos, “Mejores prácticas para la preparación de las superficies de hormigón previo a reparaciones y sobrecapados”, reporte No. MERL 12-17, Centro de Servicio Técnico, Denver, CO, mayo de 2012.

(8) ASTM C457/C457M-12, “Método de ensayo estándar para determinación microscópica de parámetros del sistema de vacío de aire en el hormigón endurecido”, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012, 15 pp.

(9) Dufour, J.-F.; Reny, S., y Vezina, D., “Estado del arte de las especificaciones para rehabilitación de proyectos con shotcrete”, Shotcrete, V. 8, No. 4, otoño 2006, pp. 4-11.

(10) Wolsifer, J., Sr., y Morgan, D. R., “Humo de sílice en el shotcrete”, Concrete International, V. 15, No. 4, abril de 1993, pp. 34-39.

(11) ASTM C33/C33M-11, “Especificación estándar para áridos del hormigón”, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2011, 11 pp.

(12) Reny, S., y Jolin, M., “Mejora tu shotcrete: ¡Usa áridos gruesos!”, Shotcrete, V. 13, No. 1, invierno 2011, pp. 26-28.

(13) ASTM C309-11, “Especificación estándar para compuestos líquidos que formen membranas para el curado del hormigón”, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2011, 3 pp.

(14) Côté, R.; Ferland, H.; y Robertson, K., “Represa y planta de energía eléctrica McCormick: Reparaciones con hormigón sumergido”, Shotcrete, V. 17, No. 1, invierno 2015, pp. 36-39.

AVANCES EN EL DESARROLLO PARA EL HORMIGÓN DEL FUTURO

NUEVA TECNOLOGÍA ASEGURA QUE ES POSIBLE CONSTRUIR CASAS EN MINUTOS

KRALJEVICH.

Tanto en Chile como en otros países, existe un incremento sustancial en el precio de la vivienda lo que, en el caso de nuestro país, se suma a la escasez de las mismas, lo que ha llevado al gobierno a desarrollar un plan nacional para impulsar la construcción de más conjuntos habitacionales y, de esta manera, soslayar la actual crisis que se instaló sobre esta sensible área de la vida.

El aumento en el precio de los materiales se suma como uno de los factores que están generando una construcción menor de unidades. Lo que antes costaba 10, ahora tiene un valor de 100 y eso hace que se encarezcan los costos. Ante esto, las tecnologías de construcción con hormigón ofrecen varias respuestas, las que se han actualizado con los años.

Así, en algunos países europeos, ya se mencionan el uso de impresión de hormigón 3D, unidades modulares e incluso, drones para la construcción rápida y eficiente de unidades habitacionales. Sin embargo, una start-up de Estados Unidos estrenó una tecnología constructiva mucho menos futurista, aunque no por ello menos innovadora: casas inflables de hormigón.

FELIPE

Periodista Hormigón al Día

Una startup estadounidense creó un innovador método constructivo que permitiría levantar viviendas de hormigón en tiempos acotados y con costos eficientes: un “encofrado inflable” que, a medida que se va levantando en el sitio de la obra, va rellenándose con el material. Los primeros prototipos fabricados con esta tecnología resultaron prometedores.

Inflando paredes… con hormigón

Con domicilio en la ciudad de Nueva York, en Estados Unidos, la startup Automatic Construction desarrolló una técnica constructiva que permite a los operadores inflar -sí, inflar- una casa para luego, bombear hormigón a sus paredes. “Se trata de globos con forma de muros, los que dan la figura a la casa, en los que se bombea el material”, explicó Alex Bell, CEO de la iniciativa, al portal Singularity Hub.

Este particular sistema posee un nombre: IFFF, las siglas en inglés que significan “Encofrado de Fábrica Flexible e Inflable”. De esta manera, detalló

Primero, se traslada el molde por camión y la futura casa se deja en el lugar de la obra. Luego, se extiende el moldaje y se infla utilizando compresores de aire para la construcción tradicionales. Esto, precisó Bell, se aplica a dos estructuras: la primera, denominada apuntalamiento, se asienta en el interior para soportar la nueva casa, aguantando el peso del techo.

Bell al sitio web Fast Company, lo que hace Automatic Construction es llevar al sitio de la obra este “encofrado”, lo desenrolla e infla en el lugar, ¿Cómo se realiza ese trabajo? Primero, se traslada el molde por camión y la futura casa se deja en el lugar de la obra. Luego, se extiende el moldaje y se infla utilizando compresores de aire para la construcción tradicionales. Esto, precisó Bell, se aplica a dos estructuras: la primera, denominada apuntalamiento, se asienta en el interior para soportar la nueva casa, aguantando el peso del techo.

Luego, se infla la propia unidad, proceso que se desarrolla hasta que es

posible bombear el hormigón desde un extremo mientras que en el otro, se extrae el aire para evitar burbujas y dar solidez a la vivienda.

La tecnología del “encofrado inflable”

Los muros de este particular encofrado son de policloruro de vinilo, poseen un espesor de 10 cm y además, cuentan con estructuras internas en 3D que refuerzan a los elementos, asegurando así la estabilidad estructural de la vivienda durante el proceso de inflado y relleno. Otro aspecto positivo que destacaron desde la firma es que se puede utilizar cualquier material bombeable: hormi-

¿Cómo se realiza ese trabajo?

gón premezclado, aircrete, cementos sostenibles, entre otros.

Uno de los aspectos que subrayó el CEO de Automatic Construction es la velocidad de la tecnología. “Nos demoramos entre 7 a 10 minutos en inflar nuestros prototipos de 9,3 m2 y 18,6 metros cuadrados, respectivamente.

Luego, el llenado con hormigón demoró una hora y media”, dijo a New Atlas.

El ejecutivo adelantó que este tipo de encofrado inflable se podría utilizar, además de casas, en la construcción de edificios comerciales. Asimismo, otras aplicaciones que ejemplificó fueron fundaciones para piscinas, infraestructura militar de rápido despliegue, entre otras.

“The Closest Church”: Una iglesia de hormigón abierta a la comunidad

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

La ciudad de Gimpo, ubicada al norte de Corea del Sur, posee una rica historia que se puede rastrear hasta el año 475, con su primera mención durante el sexagésimo tercer año del reinado del rey Jangsu. En la época moderna, durante la reorganización del país asiático en 1914, la ciudad se subdividió administrativamente en varios condados, los que han ido cambiando con el tiempo. En efecto, en 2019, hubo una última modificación en ese sentido.

Dada su cercanía con Seúl, Gimpo posee una infraestructura única, cuyo principal foco se encuentra en su aeropuerto, el segundo más grande del país. Sin embargo, dados los continuos cambios y su relativa “juventud” (poco más de 100 años), sus calles y distritos parecen “un tablero de ajedrez nuevo, sin utilizar”, destacaron desde el estudio de arquitectura IDMM Architects, de Corea.

Con el catolicismo como la segunda principal religión del país, de acuerdo con datos de 2015, la idea de dotar a esta ciudad de un templo religioso que estuviese a la par de la gran variedad de servicios y la limpieza de las obras dentro de Gimpo resultó, justamente, un aliciente para la ejecución de un proyecto como “La Iglesia

Emplazada dentro de un barrio del distrito de Unyang-dong, en la ciudad de Gimpo (Corea del Sur), este proyecto del estudio de arquitectura local IDMM Architects presentó varias particularidades: se emplazó en un terreno esquinado y debía dialogar con los edificios de departamentos colindantes. Para ello, los arquitectos utilizaron el hormigón como material y lograron que el templo dialogara con la comunidad.

Más Cercana” o “The Closest Church”.

Un espacio de hormigón para unir a la comunidad

La iglesia se construyó en un vibrante barrio del distrito de Unyang-dong, en la zona sur de Gimpo. “Se trata de un sector donde las vidas y sentimientos comunes comienzan a asentarse y buscan mejorar el área con diferentes culturas urbanas para establecer una identidad propia”, comentaron los arquitectos en la descripción del proyecto.

Ubicada en un terreno de esquina, la denominada “The Closest Church” es un lugar “de adoración, al mismo tiempo que es un espacio cultural y un ejemplo de arquitectura pública para la comunidad de departamentos colindantes, los que han visto cómo los espacios comunes de su barrio se vieron invadidos por tiendas comerciales de diversa índole.

El gran elemento distintivo de esta iglesia es que la cruz no se encuentra en el techo, como sucede con los templos católicos. “Aquí, la cruz se encuentra inscrita sobre el muro de la iglesia, mirando de frente y conversando de manera humilde con el resto de la comunidad”, explicaron desde IDMM Architects.

Trabajando con la espacialidad

La llamada “The Closest Church” se diseñó bajo un concepto de apertura hacia la comunidad. Esto se puede ver, por ejemplo, en la fachada del templo, compuesta por dos elementos que, en teoría, se contraponen: una parte de hormigón sólido y fragmentado, “propuesto considerando la relación con los edificios de departamentos colindantes a la iglesia, y otra formada por cristal transparente, con vistas a un parque cercano y a las misas que se celebren al

interior”, explicaron los arquitectos.

Al estar en un terreno esquinado, el diseño estructurado tanto de la capilla como de las gradas de la iglesia se pensó para aumentar la capacidad del espacio construido en un lugar confinado. Detrás de la superficie inclinada de las gradas se colocaron salones más pequeños, al igual que en la parte superior, para aprovechar mejor el espacio.

Uno de los elementos más importantes del conjunto son sus escaleras exteriores, que conectan al suelo con la azotea del templo, la que puede albergar servicios al aire libre, funcionando como un componente definitorio que brinda movimiento vívido a la iglesia, haciendo que “la declaración arquitectónica del proyecto sea más dinámica”, dijeron los arquitectos.

El proyecto se llevó a cabo entre los años 2013 a 2015, llevándose un galardón en los Korean Architecture Award de ese año. Se trata de un templo integrado a la comunidad, cuyo uso del hormigón a la vista, especialmente en la fachada, brinda elegancia a una construcción destinada a formar comunidad.

Uno de los elementos más importantes del conjunto son sus escaleras exteriores, que conectan al suelo con la azotea del templo, la que puede albergar servicios al aire libre, funcionando como un componente definitorio que brinda movimiento vívido a la iglesia, haciendo que “la declaración arquitectónica del proyecto sea más dinámica”, dijeron los arquitectos.