Edición 82 - "Truck Shop Codelco Andina: Un Complejo de Prefabricados de hormigón a 3700 metros" by Instituto del cemento y del hormigon

EL ASENTAMIENTO: LA CARACTERÍSTICA MÁS INCOMPRENDIDA DEL SHOTCRETE

PRO: EL NUEVO CENTRO DE EXCELENCIA DEL ACI ENFOCADO EN LA PRODUCTIVIDAD DEL SECTOR

TORRE CHEONG-DAM, UN EDIFICIO DE LUJO EN SEUL

NOVIEMBRE 2023 / Nº 82

TRUCK SHOP CODELCO ANDINA: UN COMPLEJO DE PREFABRICADOS DE HORMIGÓN A 3.700 METROS DE ALTURA Con un volumen de 7.000 metros cúbicos de hormigón, correspondientes a cerca de 1.600 elementos prefabricados de hormigón, el nuevo Truck Shop que monta la Vicepresidencia de Proyectos para la división Andina de la minera estatal posee características de diseño sísmico que no existen en otros proyectos similares, lo que hacen de este Truck Shop algo único en Chile y el mundo.

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NÚMERO 82 . NOVIEMBRE 2023

04 BREVES

12 OBRA DESTACADA

Truck Shop Codelco Andina: Un complejo de prefabricados de hormigón a 3.700 metros de altura

Con un volumen de 7.000 metros cúbicos de hormigón, correspondientes a cerca de 1.600 elementos prefabricados de hormigón, el nuevo Truck Shop que monta la Vicepresidencia de Proyectos para la división Andina de la minera estatal posee características de diseño sísmico que no existen en otros proyectos similares, lo que hacen de este Truck Shop algo único en Chile y el mundo.

Noticias destacadas del sector y del ICH

06 NOVEDADES TECNOLÓGICAS

Una exposición en un museo sobre el futuro del hormigón

ENTREVISTA EN PROFUNDIDAD

PRO: El nuevo Centro de Excelencia del ACI enfocado en la productividad del sector

28 SOSTENIBILIDAD

La huella hídrica en el prefabricado de hormigón

32 RECOMENDACIONES TÉCNICAS

El asentamiento: la característica más incomprendida de la mezcla húmeda del shotcrete

40 SMARTCONCRETE

Científicos “estimulan” la resistencia del hormigón utilizando grano de café reciclado

44 ARQUITECTURA

Torre Cheong-Dam: Un edificio “poroso” de gran altura en distrito de lujo en Seúl

PUBLICACIÓN DEL INSTITUTO DEL CEMENTO Y DEL HORMIGÓN DE CHILE. Dirección: Av. Providencia 1208, Of. 207, Providencia, Santiago de Chile Fono: +56 2 22326777 info@ ich.cl - www.ich.cl. REPRESENTANTE LEGAL Augusto Holmberg Fuenzalida - Gerente General ICH. GESTIÓN EDITORIAL Y COMERCIAL Sebastián García - Jefe Marketing y Comunicación ICH. ELABORACIÓN INTEGRAL DE CONTENIDOS Y DISEÑO Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile.

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Presencialidad y sostenibilidad: los ejes de ExpoHormigón 2023

ExpoHormigón 2023 congrega a más de 200 personas en exitoso regreso a la presencialidad Más de 200 invitados congregó la edición 2023 del congreso ExpoHormigón, evento organizado por el Instituto del Cemento y Hormigón de Chile, ICH, en el que participaron los más destacados actores del mundo de la construcción con hormigón y en el que se realizaron importantes seminarios técnicos y demostraciones constructivas en vivo, cuyos ejes estuvieron dados por las temáticas de la sostenibilidad, la innovación y la productividad. Esta nueva versión del congreso -el primero que se realiza de manera presencial luego de la pandemia- contó con la participación de empresas como Grupo Cbb, Melón, Polpaico Soluciones, Unicón Chile, además de representantes del sector siderúrgico (AZA Acero Sostenible, SSAB, ACMA), laboratorios de ensayo (Idiem, Lem Laboratorios) y del mundo de las fibras (Barchip, Prodalam), además de representantes de aplicaciones especiales como Saint-Gobain, Rafa Sur, Pacifictek y del mundo de las maquinarias y equipos, como Leis y Cotecno. La versión 2023 del congreso ExpoHormigón se llevó a cabo en el hotel Bosque de Reñaca, ubicado en la parte alta de este sector de Viña del Mar, en un

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entorno que, de acuerdo con los mismos asistentes, resultó propicio para sostener una serie de conversaciones, tanto formales como informales, que relevaron la gran camaradería que existió entre los participantes de la muestra. “Uno de los objetivos de ExpoHormigón 2023 era reunir a las cementeras, proveedores y demás actores relevantes del sector en un encuentro que promoviera un ambiente de camaradería entre todos donde, además de generar espacios de trabajo, también se generasen discusiones en torno a las grandes temáticas que hoy cruzan a la industria, como la sostenibilidad, la productividad y el desarrollo de nuevas tecnologías”, subrayó Augusto Holmberg, gerente general del ICH. En esa misma línea, el gerente general destacó la calidad de los seminarios técnicos y demostraciones constructivas que se realizaron durante el evento. “Además, se aprovechó la instancia para lanzar de manera oficial la Hoja de Ruta Net Zero 2050, que establece una serie de compromisos para lograr la carbononeutralidad al año 2050 y da cuenta del fuerte compromiso de nuestra industria con la sostenibilidad”, enfatizó.

Una característica de ExpoHormigón 2023 en la que coincidieron todos los asistentes fue la presencialidad. “Se necesita escuchar lo que los distintos actores están haciendo, se necesita mirar y conocer las tecnologías, pero muy importante, se necesita conocer a las personas”, destacó el profesor Matías Hube, actual director del Centro de Innovación del Hormigón UC, quien participó con un seminario magistral en la primera jornada del evento. La alta concurrencia a ExpoHormigón 2023 también resultó sorpresiva. “Lo comenté con varios asistentes: la convocatoria que logró el ICH en esta ExpoHormigón y lo necesario que es reunirnos”, dijo Alfredo Grez, director del ICH. En esa misma línea, resaltó también las temáticas abordadas durante el evento, especialmente la sostenibilidad y el lanzamiento de la “Hoja de Ruta Chile Cemento y Hormigón Net Zero 2050”. “Nuestra industria tiene un compromiso muy fuerte y creo que lo estamos tomando con la velocidad que requiere, por los tiempos que hoy día el mundo necesita”, recalcó. Sobre ese hito, Ricardo Pareja, director de Innovación y Acción Climática de la Federación Interamericana del Cemento (FICEM) destacó que la presentación oficial del documento “haya ocupado una instancia donde se reúne gran parte de la cadena de producción y que haya tenido un espacio relevante dentro de la agenda. Creo que habla del compromiso de la industria y del ICH para avanzar en temas que no son fáciles, que implican mucha responsabilidad, pero que creo que se están recibiendo bien”.

Industria del cemento de Chile se compromete con la carbono-neutralidad en su nueva Hoja de Ruta

La Industria del Cemento de Chile dio un decidido paso hacia la carbono-neutralidad al firmar la nueva “Hoja de Ruta Cemento y Hormigón 2050”, documento suscrito en conjunto por las empresas Cbb (Cementos Bío Bío), Melón y Polpaico Soluciones, el Instituto del Cemento y Hormigón de Chile (ICH), la Federación Interamericana del Cemento (FICEM) y desarrollado bajo el programa acelerador global “Roadmap Cement and Concrete Industry for Net Zero Concrete 2050”, impulsado desde 2021 por la Global Cement and Concrete Association (GCCA). “Este documento refleja el aporte de la Industria del Cemento y Hormigón de Chile a la sostenibilidad, la adaptación y mitigación al cambio climático, estableciendo una ruta para alcanzar los objetivos de mitigación de las emisiones directa e indirecta de GEI relacionadas al sector cemento y hormigón”, destacó Augusto Holmberg, gerente general del Instituto del Cemento y Hormigón de Chile. La nueva Hoja de Ruta de la Industria del Cemento de Chile, que se presentó durante la reciente asamblea que realizó FICEM en el mes de septiembre, cuenta con las firmas de Enrique Elsaca, gerente general en CBB S.A., Iván Marinado,

gerente general en Melón S.A., Andrés Pérez, gerente general en Cemento Polpaico S.A., Thomas Guillot, director ejecutivo en GCCA, María José García, directora ejecutiva en FICEM, y Augusto Holmberg, gerente general en el Instituto del Cemento y Hormigón de Chile, lo que refleja el proceso y trabajo colaborativo entre las distintas asociaciones y el mundo privado. Los compromisos que se suscriben en la “Hoja de Ruta Cemento y Hormigón 2050” son: Lograr la carbono-neutralidad en la industria del cemento y hormigón de Chile al año 2050. Reducir en un 20% las emisiones actuales netas en la producción de cemento al 2030. Aumentar el coprocesamiento a un 30% el año 2030 y a un 68% el año 2050. Reducir el Factor Clinker en el cemento a un 63% al año 2050. Generar una metodología adecuada para la estimación del metano evitado en rellenos sanitarios mediante el coprocesamiento. Incorporar al menos un 10% de hidrógeno verde en la matriz de combustible al 2050. Acelerar el estudio, pilotaje y despliegue de tecnologías relacionadas con la captura, almacenamiento y uso de carbono. Utilizar 100% de energía eléctrica renovable al año 2050. Validar la recaptación de CO2

del hormigón (recarbonatación) como una palanca de reducción de emisiones al año 2050. Incorporar las Soluciones Basadas en la Naturaleza para alcanzar la carbono-neutralidad al 2050. Aportar a la economía circular mediante la tecnología del coprocesamiento y la valoración de residuos. Promover la adopción de marcos regulatorios que habiliten el despliegue de nuevas tecnologías y productos bajos en carbono. Mantener un seguimiento permanente de los compromisos adquiridos en esta Hoja de Ruta y de su cumplimiento. La nueva “Hoja de Ruta Cemento y Hormigón 2050” se presentó en detalle en la reciente ExpoHormigón 2023, que se realizó los días 12 y 13 de octubre en el Hotel Bosque de Reñaca, en la ciudad de Viña del Mar, evento en el que participaron los actores más destacados del mundo de la construcción con hormigón de Chile.

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INNOVACIÓN Y CONSTRUCCIÓN ALIADOS EN PRO DEL DESARROLLO

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

UNA EXPOSICIÓN EN UN MUSEO SOBRE

EL FUTURO DEL

HORMIGÓN L

a fabricación aditiva (o additive manufacturing -AM- en inglés) es una tecnología en rápido desarrollo que ya está transformando muchos sectores y tiene el potencial para abrir paso a un nuevo paradigma. La producción automatizada de estructuras es potencialmente una de las aplicaciones más impactantes de la AM, también denominada “Impresión 3D”. Un grupo de ingenieros y arquitectos de la Lehigh University investigaron una técnica denominada “Particle bed 3D printing by selective binder activation” (“Impresión 3D de lecho de partículas mediante activación selectiva de aglutinantes”) para fabricar objetos hechos con hormigón. Sus intereses comenzaron con la ingeniería estructural y se expandieron progresivamente para

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incluir impacto medioambiental, arquitectura y optimización de la topología. Además, el equipo se asoció con Buzzi Unicem USA Inc., una cementera internacional cuyas oficinas centrales se encuentran en Lehigh Valley (PA). Juntos, están colaborando con el Museo de Historia Industrial, ubicado en la antigua sede de Bethlehem Steel, Pennsylvania, para mostrar esta técnica y su potencial a través de una exhibición. La exhibición es una oportunidad para reflexionar sobre el pasado, presente y futuro del cemento en el este de Pennsylvania. Históricamente, esta área ha tenido una alta densidad de vinculadas al sector del cemento. El Departamento de Desarrollo Comunitario y Económico de Pennsylvania apoyó parte de esta investigación. La figura 1 muestra

un tótem impreso 3D formado por dos columnas independiente y un marco de portal, que es parte de la muestra. Proceso de fabricación Las primeras aplicaciones de fabricación aditiva al hormigón consistieron en encofrados desechables impresos 3D hechos con polímeros. Este enfoque permite algunas formas interesantes que podría ser difíciles de lograr con encofrados tradicionales, pero no imprime el hormigón 3D de forma directa ni tampoco cambia fundamentalmente el proceso de fabricación. Existen dos tipos de técnicas de impresión 3D para la fabricación directa y automatizada del hormigón, con diferentes niveles de preparación tecnológica y penetración de mercado. La primera de ellas es el método de ex-

Un equipo de ingenieros y arquitectos de la Lehigh University desarrollaron un nuevo método de impresión 3D para hormigón que busca superar las limitaciones que existen en las actuales tecnologías, especialmente en materia de formas. Para mostrar los primeros modelos fabricados con esta nueva técnica, se realizó una interesante exhibición en el Museo de Historia Industrial de Bethlehem, Pennsylvania.

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Figura 2 - Elementos impresos 3D para la exhibición.

Otro beneficio de tener la mezcla de polvo seco basada en este tipo de cemento es su rápida absorción del agua. Otras mezclas llevaron a un “sangrado” considerable, lo que significa que el agua se esparce más allá del punto donde se inyectó y el objeto resultante es una masa.

trusión del material, el que adopta el mismo enfoque de impresión 3D que las impresoras 3D domésticas para plásticos. Con este método, los operadores mezclan cemento, agua y áridos para formar un hormigón plástico que luego es bombeado y depositado a través de una boquilla conectada a un brazo controlado por computador. Este enfoque se ha utilizado para varias demostraciones, incluyendo la construcción de pequeñas viviendas y algunas estructuras militares. La boquilla extruye el hormigón plástico para formar capas de la estructura, una encima de la otra, lo que significa que la estructura sólo puede crecer verticalmente, con voladizos limitados y desafíos cuando las ventanas o puertas se instalan. Al contrario, con la técnica de lecho de partículas desarrollada en Lehigh, una máquina utiliza un rodillo para distribuir uniformemente sobre una plataforma una delgada capa de un polvo

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Figura 3 - Objetos impresos 3D con muchas cavidades y elementos delgados.

seco diseñado específicamente para esta tecnología, el que incluye cemento, arena fina y, en algunos casos, aditivos. Luego, una solución acuosa se inyecta sobre la capa en lugares seleccionados para activar la hidratación del cemento.

El proceso se repite capa por capa hasta completar la estructura. Notablemente, el polvo seco que no es activado por el líquido permanece en su lugar y sirve de apoyo a las capas siguientes, permitiendo la creación de cavidades, voladizos y cualquier forma posible, incluso aquellas que jamás se podrían haber creado ya sea con encofrados o con el método de extrusión (ver Figura 2). Luego de imprimir, el objeto permanece en el lecho de polvo seco por 24

horas para tener la suficiente resistencia temprana para someterse a un proceso posterior. Luego de un día, los científicos en Lehigh tomaron la estructura impresa del lecho de polvo seco, la limpiaron, removieron todo el polvo seco que no se activó y ejecutaron un tratamiento de calor en las partes que lo necesitaron. Luego, sumergieron el objeto en agua para completar el curado, que generalmente va de los 14 a los 28 días. Esta técnica puede alcanzar una resolución de 300 x 450 dpi, de modo que se pueden reproducir detalles precisos en los objetos fabricados.

Desafíos y soluciones Una etapa crítica del proceso es la limpieza del objeto luego de su impresión. Con sólo 24 horas de curado sobre el lecho de polvo seco, la estructura está

lejos de tener su resistencia completa. En estas condiciones, existe el riesgo de quebrar el objeto y comprometer su integridad, especialmente para diseños con elementos delgados (Figura 2). Por lo mismo, es esencial diseñar una mezcla de polvo seco que pueda alcanzar un curado rápido y el equipo de Lehigh logró eso al utilizar cemento de sulfoaluminato de calcio (CSA, en sus siglas en inglés), el que lleva a una resistencia a la compresión temprana superior a los 0,9 MPa (130 psi) y puede manipularse de forma segura después de sólo 24 horas. Otro beneficio de tener la mezcla de polvo seco basada en este tipo de cemento es su rápida absorción del agua. Otras mezclas llevaron a un “sangrado” considerable, lo que significa que el agua se esparce más allá del punto

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Este método permite formas innovadoras y más importante aún, permite a los diseñadores utilizar material sólo cuando sea más efectivo. La reducción resultante del material necesitado también puede tener un impacto considerable en las emisiones de carbono.

Figura 4 - Proceso de trabajo del caso de estudio.

donde se inyectó y el objeto resultante es una masa. En vez de eso, las mezclas basadas con cemento CSA absorben el agua rápidamente, previniendo casi completamente este “sangrado”, permitiendo muy alta precisión y pequeños detalles.

Un nuevo método de diseño basado en la optimización de la topología Los métodos tradicionales de diseño sólo aprovechan parte de la libertad de forma que ofrece la impresión en lecho de partículas. Por este motivo, el equipo el Lehigh combinó esta nueva técnica de fabricación con un método de di-

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seño basado en la optimización de la topología (TO, en sus siglas en inglés). Este enfoque computacional identifica una forma optimizada para la estructura en el dominio del diseño basada en los objetivos y limitaciones deseados. La Figura 3 muestra un ejemplo de aplicación simple sobre una viga de flexión de cuatro puntos. Se estableció como diseño de dominio una viga de sección transversal rectangular convencional y se estudió como referencia. Aplicando optimización topológica, podría obtener un diseño optimizado con el objetivo de maximizar la rigidez de la viga y la limitación de reducir en un 30% el material. Una

simulación numérica para predecir la capacidad máxima y el patrón de ruptura de la viga optimizada claramente mostró que el fallo ocurre en las diagonales externas de la estructura, donde se concentró la tensión por tracción. Los resultados experimentales concuerdan con la simulación numérica, especialmente en términos de determinar el mecanismo de falla. La Figura 4 muestra los resultados del ensayo para una viga convencional de hormigón (referencia) y para las vigas optimizadas. Estas últimas, poseen una rigidez similar a la de una viga convencional (rigidez de la viga de hormigón convencional: 4,89 x 104 kg/cm; rigidez

Figura 5 - Resultados experimentales de dos tipos de vigas: (a) viga de hormigón tradicional (marcadores triangulares y (b) vigas de hormigón optimizado (marcadores circulares).

de la viga optimizada: 4,40 x 104 kg/ cm) al tiempo que se redujo el material en un 30%, lo que lleva a beneficios en términos de peso, costo e impacto ambiental.

Conclusiones Todos los métodos de hormigón impreso 3D intentan automatizar la fabricación tradicional del material. El método “Impresión 3D de lecho de partículas mediante activación selectiva de aglutinantes” busca ir más allá que eso al abrir horizontes completamente nuevos para el hormigón. La libertad completa y sin precedentes de las formas hacen que el hormigón se comporte como un material nuevo, que requiere nuevos métodos de diseño estructurales y arquitectónicos. Esta técnica aún se encuentra en las etapas iniciales de su desarrollo, pero los resultados científicos obtenidos hasta el

momento y el interés de un museo nacional para crear una exhibición sobre esto como una forma de arte, tecnología y expresión creativa, son un testamento de su potencial. Este método permite formas innovadoras y más importante aún, permite a los diseñadores utilizar material sólo cuando sea más efectivo. La reducción resultante del material necesitado también puede tener un impacto considerable en las emisiones de carbono. La actual exhibición en el Museo Nacional de la Historia Industrial en Bethlehem (PA) es una oportunidad fantástica para que estudiantes, científicos, contratistas y el público en general aprenda más de esta revolucionaria técnica.

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GRANDES PROYECTOS CON HORMIGÓN

FELIPE KRALJEVICH.

TRUCK SHOP Periodista Hormigón al Día

CODELCO ANDINA UN COMPLEJO DE PREFABRICADOS DE HORMIGÓN A 3.700 METROS DE ALTURA

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Credito: Salfa Montajes

n los últimos años, se puede trazar un incremento en el uso de prefabricados de hormigón en la gran minería. “Las empresas mineras tienen claridad de los beneficios que involucra incorporar la prefabricación de elementos en el diseño de sus proyectos, por lo que no sólo están comenzando a incorporar los prefabricados en etapas tempranas del desarrollo de un proyecto, sino también, se están atreviendo a prefabricar estructuras de mayor complejidad en cuanto a la ingeniería, fabricación y montaje; construyendo estructuras prefabricadas que forman parte de la infraestructura para la operación minera de manera exitosa”, comentó Claudia Cid Perley, gerente de Proyectos Minería en Tensacon. En ese sentido, el nuevo proyecto que lleva adelante la Vicepresidencia de Proyectos de Codelco (VP) para División Andina de Codelco, en el marco de los trabajos de la Fase 7 de la división, que obedecen a la expansión de la mina, cambia el paradigma. Esto, porque por primera vez en la estatal, se utiliza hormigón prefabricado de forma íntegra para la construcción de infraestructura crítica como el Truck Shop de la plataforma 3700.

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Credito: Salfa Montajes

Qué es y cuál es la utilidad del Truck Shop para la faena minera Lo primero a aclarar es qué es un Truck Shop. Al respecto, Cristián Rodríguez, jefe de Construcción y Montaje en Codelco VP, explica que “es un centro de estación de servicio de los camiones de extracción”. Por su parte, Rubén Ramos Salas, especialista senior Ingeniería Civil Industrial en Codelco VP, puntualiza que se tratan tanto los camiones de extracción como los mineros y que en estas instalaciones contemplan “las naves de mantención, las losas de lavado, las naves donde se lubrican los camiones, las bodegas donde se encuentran todos los sistemas de repuestos de los equipos”. Ramos también detalla que un Truck Shop contempla “un barrio cívico donde los trabajadores y los operadores viven, tienen sus oficinas, salas de cambio y facilidades”. Las instalaciones, dice el ingeniero, cuentan con sectores de acopio para los residuos que generan los propios camiones, los que incluyen el manejo de materiales peligrosos, “pero, básicamente, es un taller de manten-

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ción”, subrayó Rubén Ramos. Dado el ritmo de mantención de los vehículos -aproximadamente, cada una semana según los personeros de Codelco VP- es que el Truck Shop constituye una infraestructura crítica para el desarrollo de la faena. “Sin el taller, la operación se detiene”, dijo Rubén Ramos, sentencia en la que está de acuerdo Cristián Rodríguez. “Las mantenciones in situ prácticamente no se hacen, menos en un rasgo que no es como la mantención de un camión tradicional. Por lo tanto, si no funciona este taller, en realidad, se para la flota y se para la minería”, sentenció. De esta manera, la construcción de las nuevas instalaciones debe realizarse sin afectar el funcionamiento normal de la faena. En ese sentido, mientras se culmina el montaje del Truck Shop en la cota 3.700 (es decir, a 3.700 metros sobre el nivel del mar), el edificio nuevo tiene un “espejo” montado a 4.000 metros. “Estas instalaciones son parte de la fase 7 de la mina”, explicó el jefe de Construcción y Montaje de Codelco VP. “Entonces, nos encontramos en fase de

expansión para la explotación minera y para proyectar la explotación, estos edificios tienen que salir. Por este motivo, estamos construyendo antes de ir a desmantelar lo que ya existe y una vez se complete el nuevo Truck Shop, se desmantela su espejo para que avance la nueva fase de la mina”.

Del acero al hormigón: cambio en la ingeniería Dada la importancia que tiene el Truck Shop dentro de la operación minera -y el momento que vive Codelco Andina, en pleno desarrollo del plan de extracción del mineral- las obras relacionadas con este complejo debían ejecutarse en tiempos acotados, los que además están limitados por el mismo clima donde se encuentra la mina, con temporadas de nevazones incluidas. Una de las particularidades que poseen estas instalaciones es que su estructura es metálica. Es decir, estructuralmente sus componentes son de acero, tanto en los galpones como la infraestructura. Y, en ese sentido, el llamado a licitación que realizó la estatal para este nuevo Truck Shop estableció

Credito: Tensacon, Prueba de calce de los elementos

esa materialidad como el principal elemento constructivo. En ese sentido, desde Salfa Montajes, empresa encargada de la construcción del nuevo Truck Shop, dicen que, si bien se estableció desde un inicio esa condición en cuanto materialidad constructiva, dada la experiencia de la empresa se analizaron diversos aspectos antes de ingresar su propuesta. “Definimos un análisis estratégico de propuestas de valor para este proyecto, algunas directas propias de la ejecución y en segundo lugar la determinación de activos intangibles que surgieron en

función de oportunidades producto de la ubicación, COVID, dificultades en los suministros en terreno principalmente de los hormigones y las estructuras metálicas, disponibilidad de campamento y principalmente las condiciones climáticas, porque estaba bastante restringido el período en el que podíamos construir”, explicó Carlos Fernández Novoa, gerente de Desarrollo e Innovación/VP Salfa Montajes. Para dar respuesta a esos desafíos, la constructora incorporó dentro de la propuesta la filosofía PPMod, siglas de preensamblado, prefabricado y mo-

dularización- con la que se abordan estrategias de industrialización en la fase de constructibilidad para la ejecución de los proyectos de construcción. Esa filosofía constructiva, que se había aplicado en proyectos anteriores, se utilizó para la licitación del Truck Shop de Codelco Andina. “Nosotros tomamos esta filosofía en el análisis de estrategias de ejecución e incorporamos una propuesta de valor al contrato y a lo que el cliente nos pedía, nosotros ofrecimos una propuesta alternativa”, explicó Fernández. De esta manera, se propuso cambiar la materialidad constructiva: hormigón en lugar de acero. Desde Codelco Andina, destacan que esa modificación nació desde Salfa Montajes. “La propuesta se evaluó y aceptamos porque, dentro de esa evaluación, también hubo números importantes con respecto al montaje”, detalló Cristián Rodríguez. “Nosotros nos jugamos con una propuesta bastante arriesgada que es, no presentar la propuesta que Codelco solicitó y nos fuimos directamente a la propuesta alternativa de prefabricados”, subrayó Carlos Fernández. Una vez aprobado el cambio en la materialidad, Salfa Montajes contactó a Tensacon para suministrar los elementos que darían forma a la futura edificación. En ese sentido, Claudia Cid comentó que “en Tensacon contamos con vasta experiencia en la prefabricación de naves en el segmento industrial, no obstante, el hecho de formar una alianza estratégica en conjunto con Salfa Montajes, para presentar su propuesta de valor, nos haría partícipe de la construcción del primer Truck Shop completamente prefabricado a nivel mundial”. Dentro de los aspectos que hicieron

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Credito: Salfa Montajes

Credito: DS Ingeniería - En la imagen, una sección del modelo utilizado para el diseño sísmico

a Codelco Andina optar por la propuesta basada en elementos prefabricados de hormigón, se encontraban los que comentó el gerente de Desarrollo e Innovación/VP de la constructora. “Las condiciones que tenemos acá en Andina, donde la mitad del año es prácticamente condición de nieve, es adversa para el montaje. Este tipo y este método de hormigón prefabricado mejoraba los tiempos de montaje”, destacó Rodríguez. “También hay que recordar -puntualizó el especialista senior en Ingeniería Civil Estructural de Codelco VP- que esto se comenzó a ejecutar en pleno Covid. Entonces, era importante de analizar y mantener controladas las HH del proyecto”.

Prefabricados de hormigón: Una solución adecuada y aprobada Al tratarse de un contrato del tipo EPC, en el que “el contratista es quien asume los riesgos vinculados al desarrollo de ingeniería, suministros y construcción de las obras respectivas”, desde Salfa Montajes explican que se desarrollaron

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una serie de talleres de constructibilidad en conjunto con Tensacon para abordar los diversos desafíos impuestos por el proyecto. “Estos talleres tienen un foco específico para dar viabilidad a lo que se pretende realizar. En ellos se evalúan las condiciones del entorno tales como altura geográfica, viento, temperatura, nieve y plan de tránsito, con lo que se determina el plan logístico de almacenamiento, bodegaje, condiciones de montaje, equipos requeridos, cuadrillas, equipamiento, etcétera”, comentó Ricardo García Villegas, gerente de Ingeniería en Salfa Montajes. “La obra se desarrolla a la intemperie”, explicó Cristián Rodríguez. “Estamos en una zona abierta, entonces, el montaje se debe realizar durante las estaciones de otoño y primavera, porque en invierno prácticamente no hay montaje. Incluso, durante el verano las tormentas eléctricas que se generan afectan el desarrollo de los trabajos. Entonces, sin duda lo bueno y la ventaja de la propuesta de Salfa venía por el lado de la disminución de HH por concepto de

montaje”. Otro de los aspectos a destacar es que, dentro de la planificación de la obra, la presencia de hormigón in situ se limitó sólo a conexiones mecánicas (conexiones húmedas). “En conjunto con Tensacon diseñamos muchas de estas conexiones, con bajo uso de hormigón en el lugar de obra, lo que hace más fácil protegerlas o mantenerla en condiciones ideales para que la estructura tenga las características requeridas por las especificaciones técnicas”, destacó García Villegas. Así, de todo el volumen de hormigón que se utilizó para esta obra, un porcentaje importante correspondió a elementos prefabricados. Esto permitió que, a diferencia de los Truck Shops construidos con acero, se realizaran ajustes menores en cuanto al ensamblaje de las piezas. “Los elementos prefabricados vienen con un ensamble que es prácticamente como un lego. Entonces, A más B más C, luego se montan y se hormigona el nudo in situ, un hormigón prácticamente tipo grout para afianzar las uniones”, resaltó el jefe de Cons-

trucción y Montaje en Codelco VP. “Se tienen menos piezas finales”, puntualizó Rubén Ramos Salas.

Decisiones de ingeniería: Elementos con nudos rígidos Una vez tomada la decisión de utilizar elementos de hormigón prefabricado para el Truck Shop, que además “es el primer Truck Shop en el mundo que se construye con hormigón prefabricado con nudos rígidos (conexiones húmedas)” -subrayó Vladimir Urzúa Mella, ingeniero civil estructural en Ingeniería DS, oficina a cargo del diseño sísmico del Truck Shop- se inició el diseño de las piezas. En esta etapa también consideró, además de las restricciones climáticas, las relacionadas con el transporte de los elementos. “Al estar restringidos por la altura, eso claramente nos limitó el transporte”, explicó Cristián Rodríguez. Y desde Salfa Montajes, agregaron que el diseño de las piezas se limitó a 3,5 metros el ancho máximo -determinado por el uso de tres tipos de camiones: ramplas convencionales, ramplas de mayor capacidad y camas bajas- y 4,7 metros de altura máxima, “condicionada por un paso ferroviario previo a la bifurcación de Saladillo, que es de 4,80 metros”, detalló el gerente de Ingeniería de la constructora. Sin embargo, debido a las dimensiones las propias del Truck Shop -la altura sólo del taller de reparaciones es de 24 metros- requería de elementos de mayor envergadura. “Por ejemplo, las columnas fueron divididas para viabilizar el transporte”, dijo Cristián Rodríguez, de Codelco VP. En ese sentido, Claudia Cid, gerente de Proyectos Minería de Tensacon, relató que “en Tensacon se efectuaron diver-

Credito: Salfa Montajes

sas pruebas con los prefabricados, entre ellas, pruebas de calce de alta complejidad en relación con los nudos rígidos, las cuales tenían como propósito verificar la inexistencia de interferencias, establecer la secuencia de montaje óptima de los elementos y de las armaduras de conexión complementarias y la medición de los rendimientos”. Asimismo, subrayó que “estos nudos contaban con una cuantía de acero de refuerzo alta, del orden de los 450 kg/ m3”. “Los elementos más largos a transportar alcanzaron 23m, los más pesados, 60 toneladas y se fabricaron un total aproximado de 1.600 elementos” -declaró Ricardo García Villegas-. Esto requirió que Tensacon, empresa proveedora de los prefabricados de hormigón, segmentara los elementos para cumplir con los requisitos de transporte y las condiciones propias del lugar de la obra. Sobre la integración tanto de Tensacon como de los demás involucrados en el proyecto, el gerente de Ingeniería de Salfa Montajes destacó que se utilizaron conceptos de la metodología LEAN para llevar a cabo esta obra. “Se utilizó la integración vertical de toda la cadena

de abastecimiento en la constructibilidad, para visibilizar en conjunto el cómo vamos a materializar esta construcción”. “Normalmente, el hormigón que se utiliza en construcción tiene tolerancias mayores al ser desarrollado in-situ, pero para este proyecto hubo que diseñar y fabricar elementos de hormigón con tolerancias mecánicas, pero que contemplaran holguras para permitir el desarrollo de la metodología. Entonces, en esas soluciones tuvimos que involucrar a nuestro equipo profesional de terreno, a los calculistas para poder validar las soluciones y al proveedor de prefabricados para materializar esas uniones”. “Este proceso se extendió por unos meses y resultó muy útil, ya que cuando realizamos el taller de constructibilidad e incorporamos en la presentación, como auditor, al equipo integral de Codelco, en el que también participaron especialistas de todas las gamas de ingeniería, no tuvimos observaciones”, destacó Ricardo García Villegas

Planificación al detalle: Talleres de constructibilidad Una vez tomada la decisión de cons-

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truir el complejo con prefabricados de hormigón y analizadas las restricciones climáticas como de transporte, el siguiente paso fue desarrollar estrategias de constructibilidad de modo tal que se aprovecharan al máximo los beneficios de la prefabricación y la construcción industrializada. “Por el lado de ingeniería, para poder sacar provecho a los prefabricados, lo que se debe hacer es una desagregación entre subestructuras de súper estructuras”, explicó el gerente de Ingeniería de Salfa Montajes. “Qué quiero decir con eso: las subestructuras son, esencialmente, todo el sistema de fundaciones y estructuras de apoyo. Esas, tenemos que diseñarlas en una forma temprana para que comience su fabricación y la ventaja será comenzar a fabricar mientras estamos haciendo instalación de faena. Todavía no instalamos los elementos, pero ya estamos haciendo hormigones

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en planta. Esa es la gran ventaja”. En ese sentido, las fundaciones representaron entre un 25% a 30% del volumen total de los elementos prefabricados. “En comparación con un Truck Shop construido con acero, en fundaciones el edificio resultó un poco más grande porque había más peso, pero de todas maneras eran tamaños manejables”, comentó el especialista senior Ingeniería Civil Estructural de Codelco VP. Asimismo, García Villegas destaca que mientras se prefabricaban las fundaciones segmentadas en 3 elementos para facilitar su transporte (fundaciones cuadradas de 5,5m de arista), en el terreno se realizaban trabajos de movimientos de tierra y trazados para llegar e instalarlas. Junto con esto, otro gran punto en la construcción del Truck Shop fue el cómo se trabajaron las uniones de las columnas, cuya altura llegaba a los 24 metros.

Para ello, estos elementos también se segmentaron, y gracias al desarrollo de prototipos a escala 1:1 en el marco del taller de constructibilidad previo a la ejecución del proyecto, se pudieron analizar y desarrollar soluciones para las dificultadas que planteó mantener las uniones de las columnas. “Por razones que obedecieron a la logística de montaje y transportabilidad, nació la necesidad de segmentar las columnas, cuyo peso inicial bordeaba las 90 toneladas”, explicó la gerente de Proyectos Minería de Tensacon. “A raíz de lo anterior, nuestro departamento técnico, en conjunto con Ingeniería DS, diseñó para el proyecto un sistema conexión que permitió conectar verticalmente ambos segmentos de pilar, minimizar la complejidad de su ejecución en terreno y así evitar cualquier trastorno en los tiempos de montaje, lo cual también pudo ser verificado mediante una prueba de calce en nuestra planta”, agregó.

Credito: Salfa Montajes

Asimismo, García Villegas destaca que mientras se prefabricaban las fundaciones segmentadas en 3 elementos para facilitar su transporte (fundaciones cuadradas de 5,5m de arista), en el terreno se realizaban trabajos de movimientos de tierra y trazados para llegar e instalarlas.

“En ese sentido -comentó Carlos Fernández Novoa- dado que las columnas tenían su unión a 14 metros de altura, donde se encontraba el nudo a hormigonar, y considerando la interferencia de la armadura, los componentes del hormigón y el diseño mismo de toda la unión, este nudo se convirtió en uno de los principales desafíos para el proyecto. Entonces, el haber desarrollado prototipos a escala 1:1, creo que es un gran avance para el éxito de lo que es la solución constructiva”. Al respecto, Ricardo García Villegas destaca que se realizaron cuatro variaciones a la propuesta de unión entre las secciones de columnas, las que se llevaron a cabo en el taller de constructibilidad. “El prototipo se desarrolló con la tercera versión e implementamos una cuarta, que venía con mejoras incorporadas de la variación número tres”, dijo. ¿Cómo manejar el montaje? Planificación de las grúas

Desde Codelco, agregaron que otra de las restricciones para la obra en cuanto al montaje de los elementos prefabricados, tuvo que ver con el tipo de grúas a usar. “Tenemos que ocupar grúas de alto tonelaje”, subrayó el jefe de Construcción y Montaje de Codelco VP. “Se están utilizando grúas sobre las 300 toneladas, en especial, en los puntos con más dificultad de la obra”. Para coordinar a los distintos actores, incluyendo el movimiento de las grúas de montaje, es que desde Salfa Montajes detallan que, dentro de los aspectos de la metodología LEAN que se utilizaron en el proyecto -como el caso de la integración vertical de los actores- también se ocuparon elementos digitales para asegurar el correcto desarrollo del proyecto. “Adicional a los prototipos con los que simulamos la unión en sí, realizamos una revisión a través de BIM 4D. Generamos animaciones del modelo 3D de acuerdo con el programa de construcción, para evitar trabajos simultáneos en la vertical y que ponen en riesgo a las personas y equipos, o inconvenientes como una secuencia incorrecta de montaje que podría dejar atrapadas a las grúas en medio de las estructuras durante las instalaciones” detalló Ricardo García. “Por otro lado y para agilizar los procesos, la constructora, a través de Tensacon, desarrolló unos “exoesqueletos” especiales para rigidizar la estructura mientras fraguan las uniones de los elementos. “Se trata de

dispositivos auxiliares temporales con la capacidad de carga de la unión durante los días de fragüe y que permiten proseguir los trabajos en otros frentes”, precisó Ricardo García.

Diseño sísmico: un capítulo extra Otro de los elementos a destacar de este proyecto se refiere a su diseño sísmico. Primero, porque el Truck Shop no se consideró, por parte de la Vicepresidencia de Proyectos de Codelco como un edificio de estructura metálica. “Al tener uniones húmedas, desde el punto de vista estructural estamos hablando de un edificio de hormigón tradicional”, destacó Rubén Ramos Salas. De esta manera, toda la ingeniería y el diseño sísmico desarrollado para este proyecto, más que “traducir” una estructura de acero a otra materialidad, es, efectivamente, levantar una edificación de hormigón a 3.700 metros sobre el nivel del mar. En ese sentido, el ingeniero de la estatal explica que se debe conceptualizar el proyecto de manera distinta, “pero respetando siempre el layout”, puntualizó. Por el lado de Salfa Montajes, dentro de la exhaustiva planificación que se realizó para la ejecución del proyecto, también se realizaron análisis y se identificó “el riesgo de las condiciones geotécnicas y revisamos el impacto de ello, verificando la condición del sitio, que cuenta con varias particularidades”, detalló Ricardo García Villegas. El gerente de Ingeniería de Salfa

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Credito: Salfa Montajes - Una de las particularidades del diseño sísmico es que consideró la sobrecarga por nieve

Montajes detalló algunas, como “la amplificación topográfica por la altura, ya que se mueve más que a nivel de un valle. Entonces, se analizó la amplificación topográfica, las características del suelo y, sobre todo, porque esto ha sido un relleno dinámico desde los años ochenta. Para considerar este último efecto se generó una predicción de asentamientos en dos etapas: asentamientos durante la construcción y asentamientos bajo un movimiento sísmico severo”. “La condición de diseño que exige Codelco es bastante alta en cuanto a diseño sísmico”, subrayó Vladimir Urzúa Mella, gerente general en DS Ingeniería, oficina que estuvo a cargo de este ítem. “Para este caso particular, también se consideró la sobrecarga de nieve, que fue de 1.950 kilogramos por metro cuadrado y para efectos de masa sísmica, se consideró peso propio más cargas muertas, más equipos y el 50% de la sobrecarga de nieve. Entonces, nos dio una estructura bastante robusta, pero a la vez, bastante eficiente”, explicó el gerente general de DS Ingeniería, quien además es gerente técnico del Comité Iberoamericano de Hormigón Prefabricado e integrante del Comité NCh2369/2003. Para conseguir dicha robustez, se especificó que todos los elementos prefabricados de hormigón suministrados por Tensacon -columnas, vigas maestras, vigas secundarias, costaneras de techo, costaneras laterales y fundaciones- se fabricasen con hormigones de

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alta resistencia. “Para el caso de la súper estructura -dijo Vladimir Urzúa- se utilizaron hormigones que parten en G40 (columnas) y terminan en G55 (vigas)”. En esa línea, el ingeniero también comentó que se “usaron hormigones con relación agua/cemento menor que 0,4 con lo cual se obtuvieron hormigones impermeables, según ACI 318 S14”. Para mejorar aspectos de constructibilidad de la obra, también se utilizaron “barras de acero de alta resistencia de 80 Ksi (Fy = 5.500 kg/cm2) con la finalidad de descongestionar los nudos rígidos y mejorar la constructibilidad, ya que teníamos columnas con cuantías de 400 kg/m3, Vigas con armadura pasiva 350 kg/m3 y Nudos rígidos con cuantías entre 450 a 550 kg/m3”, detalló Urzúa. En el caso del diseño sísmico propiamente tal, el ingeniero civil estructural puntualizó que se usó “la norma NCh 2369, oficial del año 2003 (Factor de modificación de respuesta R=5 y amortiguamiento Ɛ=3%) y aparte, los criterios de diseño de Codelco”. En el caso específico de la sobrecarga de nieve, “ésta se estableció como criterio de diseño por Codelco y lo que hace muy exigente la solicitación sísmica es que se suma el peso propio con la carga muerta más el 50% de la sobrecarga de nieve, entonces, es una masa muy alta”. La aplicación del modelo matemático para el diseño sísmico del Truck Shop, dice el gerente técnico del Comité Iberoamericano de Hormigón Prefabricado, consideró dos aspectos. “Uno, el pro-

yecto ya terminado con la modelación sísmica, modelo 3D, y el otro, no menos importante, que es la estabilidad sísmica durante el montaje, porque, por ejemplo, los pilares se hacen en dos tramos, pero a medida que voy montando, monto el primer tramo, tengo que asegurar sísmicamente porque todavía no tengo hormigonado los nudos rígidos arriba (condición de péndulo invertido), que son los elementos que conectan las vigas con los pilares”. Ahí es donde entran en juego los “exoesqueletos” desarrollados por la constructora, que son los que toman esa carga. “Después, se monta la segunda parte del pilar, con unos pivotes sísmicos, que son los que controlan la deformación horizontal en caso si viniera un sismo severo antes de que la estructura esté 100% hormigonada. Entonces, son dos etapas: primero, la estabilidad sísmica durante el montaje y la estabilidad sísmica durante la operación del Truck Shop. Eso es que lo hace un proyecto bien complejo”, puntualizó Vladimir Urzúa. En ese sentido, Ricardo García Villegas explica que “se desarrolló una secuencia de montaje de los prefabricados que toma en cuenta las deformaciones del suelo durante las etapas constructivas y además la estructura resiste las deformaciones durante un sismo severo. Esto es muy importante y quiere decir que si se cierra un marco resistente y el suelo se sigue asentando, el marco toma la carga. Entonces, hay una secuencia

de ejecución de los nudos que cierran los marcos para reducir el esfuerzo que tomen durante los asentamientos temporales”. Asimismo, añadió que existe una segunda secuencia en la que “todas las conexiones hidráulicas, eléctricas y sanitarias de los edificios son lo último que se va a realizar, dando la tolerancia que el edificio se asiente durante la etapa constructiva temporal y posteriormente realizar las conexiones o tie-in”. Para Vladimir Urzúa, el segundo análisis, que se refiere a la estabilidad sísmica durante el montaje de los elementos, es “fundamental en los proyectos de prefabricados”.

Un complejo único para la minería La construcción de este Truck Shop representó, sin dudas, todo un desafío para las partes involucradas. “Si bien todos los proyectos son únicos”, subrayó Carlos Fernández Novoa, gerente de Desarrollo e Innovación/VP Montajes. “En particular aquí, el desafío de la transformación de una estructura que nunca se había hecho, en las condiciones, contexto y geografía, claramente, realzan su carácter único”, destacó. En ese sentido, Vladimir Urzúa también enfatizó que se trata de un edificio único “en Chile y en el mundo, por eso este Truck Shop de Codelco Andina es tan vanguardista. En mi calidad de gerente técnico para el Comité Iberoamericano de Hormigón Prefabricado, no he visto ninguna edificación en el mundo que tenga este nivel ni mucho menos, esta sobrecarga”. Otro de los aspectos que hace único a este proyecto fue el nivel de planificación que se tuvo para llevarlo a cabo. Como detalla Ricardo García Villegas,

“el proyecto fue adjudicado el 25 de noviembre de 2021. Las prioridades estuvieron con la factibilidad de ingeniería y movimiento de tierra, que fueron liberados en la primera semana de enero de 2022, y entre diciembre de 2021 y marzo de 2022, preparamos el taller de constructibilidad. El taller se presentó a fines de marzo de 2022, se aprobó y comenzamos a construir prefabricados de inmediato en abril, realizando despachos en ese mismo mes”. No sólo eso, “el cambio de materialidad para la edificación significó importantes beneficios en términos de protección contra el fuego, minimizando el uso revestimientos intumescentes y en materia de sustentabilidad, se redujeron al mínimo los despuntes, residuos de distinto tipo entre los que se cuentan los de aseo de camiones de hormigón”, dijo García Villegas. “En cuanto a calidad, las condiciones de planta son mucho más controladas que en terreno, por lo que se reduce significativamente la fracción defectuosa de los hormigones. Incluso, la normativa para elementos prefabricados es más rigurosa en cuanto a análisis dimensional, lo que mejora todavía más la calidad”, destacó. “La construcción de este complejo en nuestras instalaciones significó tremendos desafíos”, destacó Claudia Cid. “Se tuvo que revisar cuidadosamente el diseño de los hormigones para atender a las clases de exposición de acuerdo a las

especificaciones técnicas del proyecto, el diseño de conexiones no convencionales, realización de pruebas de calce de alta complejidad, fabricación de elementos de gran volumen, cuantías de acero de refuerzo inéditas, tolerancias específicas del proyecto (de mayor exigencia que las establecidas en el PCI), diseño y logística de transporte, diseño de elementos transitorios para el montaje, elaboración de una secuencia de fabricación acorde a la secuencia de montaje de la constructora, entre muchos otros”. “Sin duda, este proyecto generó un gran crecimiento y aprendizaje en nuestra compañía, no solo desde el punto de vista técnico, sino también en la consolidación de los equipos de manera interna y el gran aporte del trabajo colaborativo con nuestros clientes”, destacó la profesional. El innovador trabajo en el nuevo Truck Shop a cota 3.700 de Codelco Andina se está analizando en otras divisiones de la estatal. Según informó el jefe de Construcción y Montaje en Codelco VP, profesionales de la División El Teniente revisaron el proceso de montaje y el modelo del complejo desarrollado para división Andina, mientras que el especialista senior en Ingeniería Civil Estructural en Codelco VP comentó que en Codelco Salvador también se construye un Truck Shop con similares características, del que está a cargo el equipo liderado por Vladimir Urzúa.

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PHIL DIEKEMPER DIRECTOR EJECUTIVO DE PRO - CENTRO DE EXCELENCIA DEL ACI

PRO EL NUEVO CENTRO DE FELIPE KRALJEVICH.

Periodista Hormigón al Día

EXCELENCIA DEL ACI

ENFOCADO EN LA PRODUCTIVIDAD DEL SECTOR

ara los distintos actores que conforman el ecosistema de la industria de la construcción -incluyendo a los vinculados al mundo del hormigón- no es un misterio que la productividad en el sector vive un momento complejo. A nivel local, según un informe de la Comisión Nacional de Productividad, la productividad en el sector cayó un 0,7% el año 2020, reflejando un lento avance en la materia, en comparación con otras industrias. Lo que ocurre en Chile, sin embargo, es reflejo del acontecer mundial en la materia. “El instituto McKinsey estudió este fenómeno hace algunos años y observó la productividad en una variedad de industrias alrededor del mundo y, en general, hallaron que en la construcción, en particular, la productividad avanzó muy lentamente en comparación con

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otros sectores”, explica Phil Diekemper, ingeniero civil estructural de la Universidad de Illinois y desde comienzos de 2023, director ejecutivo de PRO, el nuevo centro de excelencia del American Concrete Institute (ACI) enfocado justamente en la productividad de la industria de la construcción con hormigón. Con una vasta carrera como contratista, el ingeniero estructural fue “sacado del retiro”, como menciona, por el ACI para liderar este nuevo centro de excelencia de la entidad, que busca dar con soluciones para mejorar e incrementar este sensible factor. “Creo que este tema se volvió relevante para el ACI, y es una pasión que yo comparto, lo que llamó a liderar este esfuerzo de crear un ambiente colaborativo para buscar y desarrollar soluciones y, esencialmente, ayudarnos mejorar a mejorar nuestra in-

dustria”, destaca. En ese sentido, el director ejecutivo de PRO comentó que, de no perseverar en el desarrollo de estrategias que vayan en ese sentido, “creemos que otras industrias podrían tomar ventaja de esta oportunidad y el hormigón tiene el potencial para incrementar los niveles actuales que presenta nuestro sector”. Productividad: ¿Qué hacer, bajo la mirada de PRO? Desde que el ACI dio a conocer el nacimiento de este nuevo centro de excelencia, se generaron muchas interrogantes respecto a cómo la entidad abordaría una temática que va más allá de lo netamente técnico o de códigos constructivos, abordados desde la mirada de la academia. “Para crédito del ACI -comenta Phil Diekemper- sus ojos y oídos estuvieron abiertos a lo que muchos

En una entrevista exclusiva, el director ejecutivo de este nuevo centro de excelencia del ACI, Phil Diekemper, comentó sobre las diversas estrategias que se abordarán desde esta iniciativa para lograr incrementar el índice de la productividad en la construcción, el que sufre de un estancamiento a escala global desde hace varios años.

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en la industria ya habían mencionado, que la productividad es un tema, que existen obstáculos y que existen frustraciones entre los contratistas”. ¿Qué análisis tiene usted sobre la ralentización de la productividad en el sector de la construcción? -Algunos dirán que existe una desconexión entre el diseño y la construcción y que no estamos diseñando estructuras de hormigón que sean construibles, que aprovechen las ventajas de los sistemas, que impulsen las tecnologías que puedan hacerlo y que estén disponibles. Los programas de diseño tienden a optimizar el material, pero no el trabajo. No necesariamente optimizan tiempo. En ese sentido, ¿Cuál cree usted que sería una de las respuestas para avanzar en materia de productividad? -Para avanzar en productividad, el trabajo colaborativo entre el diseñador y el contratista de hormigón es necesario, porque el contratista comprende el tema de los costos, de los tiempos, comprende los sistemas, los materiales, los equipos, los materiales que se encuentran disponibles y sabe cómo impulsarlos. Los contratistas pueden

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traer una importante cantidad de valor a la mesa del diseño en una etapa temprana y a menudo, a los contratistas no se les suele brindar esa oportunidad y no son valorados en la mesa de diseño y por este motivo, muchos proyectos se diseñan sin tomar las ventajas que ofrecen estas oportunidades para mejorar la velocidad o la eficiencia del trabajo, ambas variables que, considero, mejorarían la productividad. Avanzar en ese camino, a juicio del director ejecutivo de PRO, es sólo uno de los distintos caminos a transitar para desarrollar una estrategia que permita incrementar este índice. “Existen tantas variables que pueden afectar los resultados del contratista que podrían adoptarse en la etapa de diseño, que nosotros necesitamos que se realice, para llevar a la productividad al siguiente nivel”, subraya. A partir de este diagnóstico, ¿PRO generará contenido como códigos de la misma manera en que lo realiza el ACI, para “normar” este aspecto de la construcción? -Primero, tienes que entender que PRO es un centro de excelencia que

es subsidiario del ACI y PRO tendrá su propia junta de directores, tendrá su propia membresía, tendrá su propia visión y misión. Eso, en relación con su independencia. Por otro lado, ACI le dará a PRO la libertad de perseguir las avenidas que crea tener mayor impacto para alcanzar sus objetivos y puede que estas evolucionen con el tiempo e involucren algo diferente a los esfuerzos iniciales, pero es un esfuerzo que está en permanente movimiento, que está “vivo”, no se enfoca necesariamente en códigos. Modificar códigos puede que sea una solución, quizás un proceso, una recomendación que PRO pueda tener para mejorar la productividad, pero no es necesariamente su misión cambiar códigos. En ese aspecto, Phil Diekemper subraya que “existen muchas avenidas que pueden seguirse y quienes sean los integrantes de PRO, liderarán las direcciones de los esfuerzos que actualmente se están haciendo”.

Estrategia colaborativa: El gran esfuerzo para incrementar la productividad Dentro del análisis que realiza el director ejecutivo de PRO, existe un factor que, a su juicio, incide directamente en los actuales índices de productividad del sector. Se trata de la integración de los distintos actores involucrados en un proyecto, especialmente de los contratistas ya que estos, en su opinión, “comprenden el tema de los costos, de los tiempos, comprenden los sistemas, los materiales, los equipos, los materiales que se encuentran disponibles y sabe cómo impulsarlos”. En ese sentido, como antiguo contratista, Phil Diekemper posee un acabado conocimiento de esas temáticas. “A me-

nudo, como contratista, me enfocaba en la logística de un proyecto: la presentación, la recepción, el movimiento de materiales, la secuencia del vertido del hormigón, uso de un equipo en particular y ninguno de esos pasos se consideraba dentro de la etapa de diseño”. “En el mundo actual -agrega- más y más proyectos se construyen dentro del radio urbano, donde la presentación y la secuencia de los materiales son limitadas y quizás existan restricciones relacionadas con las horas para realizar los trabajos o riesgos asociados a estructuras colindantes o a personas, el tráfico, entre otras. Existen tantas variables que pueden afectar los resultados del contratista que podrían adoptarse en la etapa de diseño, para llevar a la productividad al siguiente nivel”. ¿Usted ve que una estrategia de trabajo más colaborativo entre los distintos actores involucrados en un proyecto podría incrementar la productividad en el sector? -Exactamente. Nuestra industria está muy fragmentada. Tienes al especialista en armadura, al del hormigón premezclado, al de diseño, al especialista en trabajo, al que recibe a las grúas, tienes los intereses del mandante, que son distintos a los del contratista. El problema es que está todo tan fragmentado, que

se genera ineficiencia. “Creo que es perjudicial enfocarse sólo en las frustraciones y problemas”, puntualiza. “Lo hago para ilustrar la oportunidad que representa PRO, lo que se puede hacer desde este centro y con suerte, como su director ejecutivo, puedo apreciar las perspectivas que todos sus integrantes puedan tener, porque estamos buscando mejorar a la industria”. Por ejemplo, ¿cuál sería una manera de mejorar la productividad bajo esta estrategia de trabajo colaborativo? -Este es un ejemplo sencillo: si el hormigón vertical, me refiero a columnas y muros, se diseñaran con un hormigón de 8000 PSI, y si las losas de pisos se diseñan con un hormigón de 4000 PSI, el código de diseño del ACI requiere que el contratista vierta una mezcla con mayor resistencia en la losa de piso, donde ésta descansa sobre las columnas y los muros, así es que cuando estás vertiendo tu losa, terminas utilizando no una, sino dos mezclas y a propósito, utilizar la mezcla con la mayor resistencia en esas ubicaciones. Es un proceso altamente improductivo del que los contratistas de hormigón a menudo se quejan, pero es necesario desde el punto de vista del diseño estructural. “¿Cómo podemos añadir a la etapa de diseño para colaborar y así, hallar

una vía para minimizar este proceso improductivo?”, se pregunta el director ejecutivo del PRO. “Este es un ejemplo -dice- de las áreas en las que, creemos, PRO puede tener un impacto y la clave es la colaboración entre el contratista de hormigón, el ingeniero diseñador y el mandante. Y cualquiera de esas partes puede tener un concepto que quieran perseguir, pero si lo hace en su propio silo, lo hará de una forma menos efectiva que si lo hiciera con una solución colaborativa”. Cuando se explica de ese modo, ¿por qué es complejo lograr este trabajo colaborativo? -Es tan difícil porque cada participante tiene sus propios intereses y esa es la razón del por qué. No es sólo un actor involucrado, no son sólo los ingenieros diseñadores, no son sólo los contratistas del hormigón, no son sólo los proveedores. Todos necesitamos resolver este problema, necesitamos trabajar sobre la base de un esfuerzo colaborativo. “En cierta medida, la productividad es como un globo de agua: si el contratista lo aprieta no puede tener éxito porque tendrá un impacto en el ingeniero diseñador y el mandante. Si el ingeniero diseñador lo aprieta, él no puede tener éxito porque impactará en el contratista. Existen mejores soluciones para mejorar la productividad mediante el diseño y

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también, que exista un crecimiento para los contratistas”. Es por ello que, a juicio del director ejecutivo de PRO, es necesario abordar la productividad desde un enfoque que considere tanto a los actores involucrados dentro de un proyecto como también, en identificar procesos. “Existen técnicas constructivas que, por ejemplo, puede que no se utilicen en Perú o Miami, pero quizás sí se usen en Kansas City o Nueva York y quizás esas pueden ser avenidas potencias en la respuesta para incrementar la productividad: identificar los procesos que podamos emular”, subraya. ¿Hacer de esos procesos una suerte de estándar, cree usted? -Sí. Existen tantas oportunidades para hacer un impacto en la productividad y eso es lo que intento expresar. Y no estoy diciendo que nadie lo está tratando, pero cuando hoy tienes un proyecto cuya fecha de entrega es dentro de un año, todo tu foco está en que se debe ejecutar. Algunas veces, hay que tomar distancia y decir “ok, si vamos a construir este proyecto a cinco años desde hoy, ¿qué podemos hacer para que su construcción sea más eficiente, más productiva?”, así es que PRO nos da una oportunidad de tomar ese paso atrás, porque mucho de lo que hacemos para que tenga un impacto en la productividad no es algo que se pueda resolver por cuenta propia en un corto periodo de tiempo. En ese sentido, el experto comenta que “como contratistas, a menudo vemos especificaciones que están desactualizadas, que no reflejan las tecnologías actuales. El hormigón, quizás especificado por prescripción en vez de desempeño, sería un ejemplo

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para empoderar a los proveedores del premezclado y también a los contratistas, para crear diseños de mezcla que les permitan ser más eficientes versus un diseño prescriptivo que las especificaciones puedan requerir”. Así, es en la búsqueda de los distintos caminos -siempre desde la óptica del trabajo colaborativo- donde PRO tendrá su campo de acción. “Como director ejecutivo del centro, puedo apreciar las perspectivas que todos los integrantes puedan tener: sus carreras, sus roles dentro de la industria, porque estamos buscando mejorar a la industria, no estamos buscando tomar partido por uno u otro bando”, dice Phil Diekemper. “Ahora, si el enfoque es anticuado e ineficiente -agrega- entonces sí, buscaremos cambiar eso, ya sea en el ámbito del diseñador, del constructor, de los códigos, cualquier cosa que sea anticuada

En ese aspecto, Phil Diekemper subraya que “existen muchas avenidas que pueden seguirse y quienes sean los integrantes de PRO, liderarán las direcciones de los esfuerzos que actualmente se están haciendo”.

debiese ser un objetivo para mejorar, para que continuemos apalancando enfoques técnicos modernos, equipos, procesos de programación, enfoques en el diseño, pero muchos de esos avances están restringidos en su impacto porque existen otros factores que limitan su éxito”.

Tecnologías futuras y los nuevos pasos de PRO Pese a los índices de productividad estancados del sector, la industria ve con buenos ojos el desarrollo de nuevas aplicaciones y metodologías constructivas que podrían incrementar estas cifras. Tecnologías como la impresión 3D, por ejemplo, son bien recibidas por los distintos actores como una respuesta para ganar eficiencia en los procesos y acelerar la construcción de proyectos. Sobre este aspecto, Phil Diekemper se muestra cauto. “PRO es agnóstico a

cualquier sistema, estrategia o concepto”, dice. Siguiendo esa línea, el director ejecutivo del centro comentó que una de las posibles estrategias a seguir es “evaluar una variedad de métodos de construcción y diseño con hormigón, porque a menudo, la variedad de enfoques que existen puedan incidir en la eficiencia, velocidad o productividad de la mano de obra, y quizás el rol de PRO sea validarlos y promoverlos”. “Por ahora -añade- no quiero impedir que la junta directiva de PRO vea y analice lo que crea que pueda ser mejor. No obstante, estamos agnósticos en cuanto a materiales, procesos constructivos y conceptos de diseño”. Pero, a su juicio, ¿cree que esta nueva tecnología, la impresión 3D, juegue un rol protagónico en lo que respecta a la productividad en la construcción? -Creo que, si bien la impresión 3D es una estrategia intrigante, creo que para el futuro próximo, probablemente tenga una aplicación más bien limitada en nuestra industria. Mi sensación es que los esfuerzos de PRO probablemente estarán mejor puestos en técnicas o ideas o estrategias o conceptos que tengan un rango de impacto mucho mayor. En ese sentido, el director ejecutivo de PRO cree que si tanto el contratista como el ingeniero diseñador consideran que este tipo de tecnologías resultan beneficiosas para los proyectos, el centro debiese promoverlas para fomentar el trabajo colaborativo. Otro de los temas que están en la palestra es el de la sostenibilidad. ¿Cómo dialogarán las directrices de PRO con esta importante temática? -Creo que la productividad tiene que adoptar la sostenibilidad. Creo que tiene que adoptar el concepto de resiliencia.

No es exclusivo de eso, no es a expensas de la sostenibilidad, pero cada una de esas variables hacen que la productividad sea un desafío mayor y en cualquier momento que nuestra industria agregue criterios adicionales al resultado de una estructura de hormigón, cada vez que eso se hace, se transforma en un desafío para la productividad. Desde su anuncio, en la edición 2023 de la feria World of Concrete, el Centro de Excelencia PRO se dedicó a “compartir nuestra misión y visión, y en atraer a integrantes que crean fehacientemente que se deben hacer los cambios, así es que nuestros primeros esfuerzos se concentraron en educar a la industria, a la comunidad de diseño, a los proveedores de materiales, a los contratistas, que PRO es una avenida de cambio y en entusiasmarlos con nuestra existencia”, explica Phil Diekemper. Ese primer trabajo ya está dando los frutos para el centro. Primero, en la conformación de su primera junta de directores y, al mismo tiempo, en la realización de “PRO: Advancing Productivity Day”, evento organizado por el centro de excelencia que se realizará el 31 de octubre y en el que se reunirán los distintos actores de la industria para conversar sobre productividad y el rol que jugará PRO para impulsarla. “El mundo está esperando a que PRO fije un curso de acción”, dice Phil Diekemper. “Todos nos beneficiaremos de ellos, pero aquellos que den un paso adelante e integren el centro y contribuyan con este esfuerzo, sin ninguna duda se darán cuenta, primero, de los beneficios y tendrán la oportunidad de liderar la dirección, de dirigir el producto del trabajo, de influenciar el producto del trabajo”, destaca.

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APLICANDO ECONOMÍA CIRCULAR PARA UN HORMIGÓN MÁS VERDE

oda esta inevitable transformación del sector de la construcción en su conjunto, y más en particular en la industria del prefabricado de hormigón hacia la descarbonización [1], conlleva que estemos concentrando la atención principalmente en la reducción de los impactos ambientales y especialmente en reducir paulatinamente nuestra huella de CO2. Sin embargo, esto no debería hacer que se desatendiese otro parámetro absolutamente relevante que es el consumo global de agua. La proliferación de fenómenos climáticos de especial intensidad, causa del calentamiento global, tiene distintas consecuencias y una de ellas está siendo los periodos de sequía que estamos padeciendo, cada vez más largos y que inciden con especial virulencia en todas las escalas sociales y económicas (restricciones de agua cada vez más ha-

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En este interesante artículo -publicado originalmente por la Asociación Nacional de la Industria del Prefabricado de Hormigón en España (ANDECE)- se analiza el impacto que tiene el sector en cuanto al consumo de agua y como la implementación de prefabricados de hormigón puede ayudar a su reducción gracias a un uso eficiente en planta, con estrategias de reciclaje del recurso hídrico, además de disminuir su consumo en obra.

LA HUELLA

HÍDRICA

EN EL PREFABRICADO DE HORMIGÓN Crédito: ANDECE

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Por tanto, la escasez de agua es uno de los problemas globales más acuciantes y ante este hecho, se debería procurar su optimización al máximo. Sólo la construcción y operación de los edificios implica en torno a un tercio del consumo global de agua.

Construcción de un depósito de captación de agua mediante elementos prefabricados de hormigón. Se trata de una solución constructiva que se puede aplicar igualmente en las propias plantas de prefabricados, para aprovechar al máximo el agua de lluvia y requerir menos suministro externo de agua. Crédito: Gentileza ANDECE

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bituales). La proliferación de fenómenos climáticos de especial intensidad, causa del calentamiento global, tiene distintas consecuencias y una de ellas está siendo los periodos de sequía que estamos padeciendo, cada vez más largos y que inciden con especial virulencia en todas las escalas sociales y económicas (restricciones de agua cada vez más habituales). Por tanto, la escasez de agua es uno de los problemas globales más acuciantes y ante este hecho, se debería procurar su optimización al máximo. Sólo la construcción y operación de los edificios implica en torno a un tercio del consumo global de agua. En este contexto, esperemos que reversible, se presenta un motivo más para que nuestra industria sea consciente de la contribución que tiene a hacer un uso más responsable del agua. En la industria del prefabricado de hormigón, el consumo de agua se destina fundamentalmente a dos finalidades: a la fabricación del hormigón (en mayor cuantía) y por otro lado a cubrir otras necesidades como el uso doméstico en las zonas de oficinas, lavabos y duchas, tareas de limpieza rutinarias, etc. Este es un dato que aunque suele pasar desapercibido, forma parte del conjunto de parámetros que figuran en

Crédito: Vivienda industrializada sostenible. AEDAS HOME

las declaraciones ambientales de producto, como uso neto de recursos de agua corriente (m3/Tn). Sobre este parámetro y el resto ya nos detuvimos en dos artículos anteriores del blog [2] [3]. En esta ocasión queremos profundizar en la importancia que tiene hacer un uso eficiente del agua. A la consulta que nos hacía recientemente uno de nuestros fabricantes asociados sobre cómo podía determinar si cumplía con esta premisa, le remitimos a las declaraciones ambientales de producto. Dicho fabricante ha obtenido recientemente la certificación de su A-DAP conforme a la herramienta informática de ANDECE verificada por TECNALIA CERTIFICACIÓN [4] y se pudo constatar que su huella hídrica era en torno a tres veces inferior al valor promedio que figuraba en las A-DAP sectoriales que realizamos en el año 2018 [5]. Este dato reflejaba numéricamente la implantación de distintas medidas que la empresa había realizado en los últimos años como eran la reutilización del agua (recordemos que el Código Estructural, como ya hacía la anterior Instrucción EHE-08, permite el reciclaje de agua en la fabricación de elementos estructurales siempre que el valor de densidad del agua reciclada no supere el valor 1,3 g/cm3 y que la densidad del agua total no supere el calor de 1,1 g/cm3), un pozo de extracción en la misma parcela para reducir el suministro

externo y especialmente una campaña de concienciación con los trabajadores para hacer un uso responsable de este bien preciado que es el agua. Y si nos trasladamos a la fase de ejecución, aquí recae otra de las grandes ventajas de la construcción industrializada mediante elementos prefabricados frente a la construcción tradicional, o expuesto de otra manera, construir mediante procedimientos en seco frente a procesos que requieren grandes cantidades de agua. Por último, también podríamos referirnos a los sistemas urbanos de drenaje sostenible (SUDS) realizados con pavimentos prefabricados de hormigón, una solución cada vez más demandada especialmente en las ciudades y que tienen una finalidad múltiple relacionadas con una mejor gestión del agua de lluvia: • Reducen la escorrentía superficial y las inundaciones locales. • Contribuyen a la evaporación y generan un clima urbano más saludable. • Promueven la recarga de las aguas subterráneas y las funciones del suelo. • Protegen las aguas subterráneas mediante la retención de contaminantes. • Pueden filtrar hasta el 100% de agua de lluvia. • Disminuyen la necesidad de red de alcantarillado y, por tanto, suponen un ahorro de costes.

Referencias [1] Las 7 Rutas de Descarbonización de ANDECE, las 7 R’s de la industria del prefabricado de hormigón https://www.andece.org/wp-content/uploads/2022/12/ Las-7-Rs-del-Prefabricado-de-Hormigon.pdf [2]

Información

raciones

contenida

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producto.

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Parte

https://www.andece.org/

informacion-contenida-en-las-declaraciones-ambientales-de-producto-parte-2-resto-de-indicadores/ [4] Herramienta A-DAP ANDECE verificada por TECNALIA

https://www.andece.org/wp-content/

uploads/2022/06/Certificado-Herramienta-ANDECE-v3-Firmado.pdf [5] Autodeclaraciones Ambientales de Productos Prefabricados de Hormigón de ANDECE https://www. andece.org/declaraciones-ambientales-andece/

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BUENAS PRÁCTICAS PARA OBRAS CON HORMIGÓN

ASENTAMIENTO LA CARACTERÍSTICA MÁS INCOMPRENDIDA DE LA MEZCLA HÚMEDA DEL SHOTCRETE

FELIPE KRALJEVICH.

Periodista Hormigón al Día

i se le pregunta, ¿podría explicar de manera precisa por qué la elección del asentamiento es tan importante para las propiedades de endurecimiento de la mezcla húmeda del shotcrete? Muchas de las actuales especificaciones de asentamiento derivan de creencias históricas que en la actualidad puede que no sean válidas. Es ampliamente aceptado que el asentamiento es una medida aproximada de la consistencia del hormigón, un término general que significa fluidez o rigidez. Utilizar el asentamiento para describir una importante característica de las propiedades plásticas del hormigón data de hace casi un siglo.

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En la década de 1920, Duff Abrams, un joven ingeniero, demostró que la consistencia plástica de una mezcla de hormigón, a partir de la adición de agua, tiene una fuerte influencia en el desarrollo de su resistencia y otras propiedades de endurecimiento. Conocido inicialmente como el Ensayo de Cono de Abrams, el ensayo de asentamiento se creó para correlacionar la consistencia de una mezcla a un valor numérico uniforme. En una época en que el hormigón era una simple mezcla de cemento, agua y áridos, se volvió evidente que permitir un asentamiento mayor podría disminuir la resistencia del endurecimiento. El ensayo de asentamiento y su co-

rrelación a un sistema de valoración numérica se adoptó rápidamente como uno de los valores especificados más comunes de la, entonces, industria moderna del hormigón armado. “La ley de Abrams”: El desarrollo de la resistencia del hormigón es inversamente proporcional al contenido de agua de la mezcla, se acuñó. La ley de Abrams permanece como un parámetro de diseño primario para casi toda la producción actual de hormigón. Históricamente, las especificaciones de los proyectos determinan el asentamiento permitido que podría utilizarse para operaciones de colocación de hormigón específicas. Ya que un asentamiento mayor fue un posible indicador

En el siguiente artículo, publicado originalmente por la revista Shotcrete Magazine de la American Shotcrete Association (ASA), se entregan recomendaciones prácticas sobre cómo identificar un buen asentamiento en el shotcrete, especialmente cuando se aplica a elementos de hormigón armado, evitando así apariciones de vacíos y otros inconvenientes que pueden afectar estructuralmente a estos materiales.

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Figura 1: Los diseños modernos de boquilla difuminan y aceleran la mezcla entrante en miles de partículas individuales, las que se mueven a altas velocidades dentro de la corriente de la boquilla.

de bajas resistencias en el hormigón, especificar un rango de asentamiento fue una herramienta importante para ayudar a prevenir la colocación de hormigón de baja resistencia. Un aumento del asentamiento, del uso excesivo de agua añadida durante la mezcla, o por los trabajadores en el terreno, era (en esa época) una causa mayor de un hormigón de baja calidad. Comenzando con la patente inicial de Edward W. Scripture Jr. para un primitivo aditivo reductor de agua en 1934, la patente de EE.UU. 2.081.642 describió un espeso licor dispersante derivado de la pulpa de sulfito residual, añadido al hormigón para que el material fluya más fácil. Sin que el Sr. Scripture lo supiese, su patente para este aditivo químico cambiaría para siempre la manera en que colocamos el hormigón. Con avances continuos en materia de aditivos, especialmente en los aditivos reductores de agua, las innovaciones de los últimos 90 años han incrementado dramáticamente la resistencia y dura-

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bilidad del hormigón al eliminar el uso de agua como el medio primario para alterar la consistencia plástica del material. La tecnología moderna de aditivos ahora puede brindar casi cualquier tipo de asentamiento sin cambiar el contenido de agua de la mezcla (la ratio agua/ cemento). A raíz de esto, los aditivos actuales han disminuido en gran medida la elección del asentamiento como factor que tiene una relación significativa con el desarrollo de resistencia de una mezcla. En ninguna parte, dentro de la industria del hormigón, la elección del asentamiento es más crítica que en el shotcrete. Variaciones aparentemente menores en el asentamiento de la colocación pueden afectar las propiedades del shotcrete endurecido de maneras muy importantes. El control del asentamiento por parte del operador de la boquilla es una de las características más importantes de la mezcla del hormigón (si no la más importante) que puede influenciar la calidad de la colo-

cación in situ. La importancia del control del asentamiento puede que no sea bien comprendida por quienes no estén familiarizados íntimamente con el proceso del shotcrete. La necesidad de un control preciso del asentamiento ya no se debe a la correlación del contenido de agua con el desarrollo de resistencia, sino que es debido al crítico, pero en gran medida invisible, rol de la fluidez y consolidación del asentamiento. El shotcrete es un método de colocación único para el hormigón El shotcrete se diferencia sustancialmente de otros métodos de colocación del hormigón en cómo el material se consolida. Ya que una adecuada consolidación es crítica para la resistencia y durabilidad de cualquier elemento de hormigón armado, la consolidación es un componente esencial de la colocación. Generalmente, el hormigón tradicional se coloca en un proceso que requiere dos pasos individuales. Primero, el material del hormigón se vierte dentro de un encofrado utilizando métodos aceptados de forma general para prevenir la excesiva segregación. Luego de la colocación, la consolidación, utilizando vibración mecánica u otros medios, es en esencia el segundo paso. La vibración mecánica, utilizando el ritmo, equipo y metodología correctos, es un método necesario y bien probado para conseguir una consolidación aceptable durante la colocación convencional. El shotcrete, sin embargo, no utiliza este segundo paso de la consolidación a través de la vibración. El shotcrete debe colocarse y consolidarse adecuadamente casi de manera instantánea dentro de un único paso de colocación a alta velocidad.

La importancia del control del asentamiento puede que no sea bien comprendida por quienes no estén familiarizados íntimamente con el proceso del shotcrete. La necesidad de un control preciso del asentamiento ya no se debe a la correlación del contenido de agua con el desarrollo de resistencia, sino que es debido al crítico, pero en gran medida invisible, rol de la fluidez y consolidación del asentamiento.

Figura 2: La mayor falla de este testigo es la evidencia de una adecuada fluidez durante la colocación.

Debido a esto, la colocación adecuada de la consistencia de la mezcla es un factor poderoso en el éxito de la consolidación. Desafortunadamente, pocos toman en cuenta la importancia de la consistencia del material en este proceso. La importancia de comprender la correlación crítica entre la consistencia del material a la consolidación del shotcrete puede compararse a la importancia de comprender la “Ley de Abrams” con los primeros días del hormigón armado. Para comprender el inmenso rol que el asentamiento del shotcrete juega en el proceso, es importante entender qué ocurre en este proceso. Para ver esto, debemos observar profundamente dentro del chorro de la boquilla, un área que sólo el operado podría eventualmente ver. Es dentro de esta violenta zona de agitación, donde los materiales colisionan a altas velocidades con una superficie receptora sin movimiento, en la que la importancia de la consistencia se hace aparente. Un análisis a cámara lenta de la colocación del hormigón proyectado expone las distintas funciones que son, finalmente, responsables para el éxi-

to de la consolidación del shotcrete. El hormigón ingresa a la boquilla como una mezcla homogénea, pero se difunde y acelera rápidamente por fuerzas opuestas y poderosas dentro del cuerpo de la boquilla. Los componentes de la mezcla no saldrán de la boquilla como una mezcla de hormigón, sino más bien como el disparo de un patrón de una explosión de miles de partículas individuales y agregados en una pasta sin consolidar, moviéndose dentro de un chorro concentrado a alta velocidad. (Fig. 1). Al impactar, cada partícula se comportará de manera diferente. Algunas de las partículas más grandes pueden golpear a la superficie receptora y rebotar lejos en vez de pegarse a dicha superficie. Sin embargo, el componente más cohesivo de la mezcla, la pasta, tiende a adherirse y permanece en el lugar. A medida que la capa de pasta comienza a espesarse en la superficie receptora, las partículas que van entrando comienzan a colisionar con otras ya atrapadas dentro del charco. Las agitaciones fuertes, especialmente aquellas provocadas por la colisión de áridos más grandes y pesados, causan vigorosas oscilaciones a una alta frecuencia dentro del charco que se genera en la zona de impacto. Estas oscilaciones temporales, que derivan del impacto, tienen el mismo efecto en la consolidación dentro del charco que las fluctuaciones provocadas por la vibración mecánica. Con el shotcrete, el fluido viscoso temporal, provocado por las fluctuaciones derivadas del impacto, será responsable de la consolidación de todos los materiales directamente expuestos a la corriente de la boquilla de alta velocidad y de la consolidación de los materiales

Figuras 3a (arriba) y 3b (abajo): Diferentes configuraciones de refuerzos requieren consistencias de material distintas.

Figura 3B

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Figura 4: Vacío debajo de una barra de refuerzo.

vez de un valor de asentamiento basado en la resistencia que venga de una especificación prescriptiva, es la manera correcta para determinar la consistencia de colocación ideal para cualquier configuración de refuerzo.

Señales visuales que los operadores de boquilla necesitan conocer

dentro de las áreas de sombra que no están directamente expuestas a la corriente del material. Desafortunadamente, si la pasta de una mezcla es excesivamente rígida, el fluido viscoso de importancia crítica dentro del charco de la zona de impacto disminuye considerablemente. El fluido viscoso derivado del impacto puede consolidar adecuadamente áreas directamente expuestas al fuerte chorro de la boquilla, pero el charco puede que no tenga flujo adecuado para consolidar completamente a los materiales en las áreas de sombra. Sin este segundo paso de la consolidación, las áreas de sombra no llenas se mantendrán como vacíos. (Fig. 2). Hasta cierto punto, la orientación de la boquilla y velocidades más altas pueden aumentar las fluctuaciones derivadas del impacto y el fluido viscoso dentro de las áreas de sombra, pero manera alguna serán suficientes para superar

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una pasta excesivamente rígida que carezca de fluidez. Es importante comprender que se debe evitar la colocación de mezclas excesivamente rígidas debido a su fuerte efecto negativo sobre la encapsulación completa del refuerzo embebido y la calidad de la consolidación. Un operador de boquilla hábil debe “ver” el flujo del material rápidamente en las áreas de sombra y observar señales visuales importantes que ayuden a mantener la consistencia adecuada del material mientras ocurre la colocación. Dentro de cualquier configuración de refuerzo, existe una consistencia adecuada donde una correcta técnica de colocación del shotcrete puede lograr una consolidación aceptable. Por ejemplo, los elementos con más congestión requieren de un asentamiento más alto para conseguir una correcta consolidación (Fig. 3a y 3b). Señales visuales, monitoreadas de manera continua por un operador de boquilla capacitado, en

Durante la colocación, un operador de boquilla debe confiar en ciertas señales visuales para ayudar a mantener una consistencia ideal. A medida que la energía del impacto agita al charco que va formándose, los operadores de boquilla experimentados estudian el punto de impacto. Si el asentamiento es demasiado alto, el fluido viscoso temporal producto de la agitación provocará que el charco se mueva en exceso. El charco fluirá excesivamente hacia fuera y hacia abajo, creando un hundimiento notable. Este indicador visual es claramente visible por el operador de boquilla. Cualquier intento de continuar, resulta en más fluido hacia abajo. Ya que los refuerzos están fuertemente atados, el movimiento hacia abajo del charco (hundimientos o desprendimientos) lleva a la creación potencial de vacíos que se desarrollan debajo de las barras de refuerzo orientadas horizontalmente (Fig. 4). Una vez creados, a falta de una consolidación secundaria, estos vacíos se convierten en deficiencias estructurales permanentes dentro del trabajo. Afortunadamente, los operadores de boquilla rara vez intentan colocar mezclas excesivamente fluidas ya que carecen de las propiedades de cohesión requeridas para permanecer o aglomerarse sobre una superficie vertical. Si el operador de boquilla intenta disparar un asentamiento que sea muy alto, la colocación sería muy ineficiente o simplemente imposible debido a la mayor fluidez inherente del material. En la observa-

Figura 5: Evidencia visual de la acumulación sobre el refuerzo que fue ignorado por el operador de boquilla. Notar los grandes vacíos que se formaron detrás de las barras.

ción del autor que los operadores de boquilla de shotcrete rara vez intentan colocar materiales con alto asentamiento por las razones ya expuestas. En vez de ello, algunos operadores de boquilla, especialmente aquellos menos experimentados, tienden a colocar materiales que son muy rígidos. Existe una tendencia natural en los operadores menos experimentados a elegir asentamientos más bajos para ayudar a facilitar el apilado de los materiales. Desafortunadamente, puede que estén ignorando señales visuales obvias dentro del charco que indiquen que la consolidación adecuada no esté ocurriendo debido a una elección de asentamiento incorrecta. Es importante entender que la meta principal de un operador de boquilla experimentado no es apilar material a su altura final en la menor cantidad de elevaciones posibles. En vez de eso, es colocar y consolidar de manera adecuada los materiales simultáneamente.

Bandera roja: Señales visuales que todos debiesen conocer Afortunadamente, utilizar material tanto con consistencia correctas e incorrectas siempre arrojará señales visuales claras. Si la mezcla es demasiado rígida, varias señales visuales fáciles de identificar se harán inmediatamente visibles no sólo para el operador de boquilla, sino también, para cualquiera que vea la colocación del material en progreso. Para conseguir una compactación y consolidación aceptables, la mezcla

debe fluir fácilmente alrededor de todas las barras de refuerzo embebidas. Una señal clara de que a la mezcla le falta fluidez es que el material se pegue o se acumule frente al refuerzo dentro de la boquilla. Las barras de refuerzo debiesen permanecer limpias, con deformaciones claramente visibles hasta que se encierren de manera completa. La acumulación que se desarrolla en la cara de los refuerzos es una señal visual obvia de que la mezcla está demasiado rígida (Fig. 5). Otras señales visuales claramente visibles de material excesivamente rígido son también evidentes para quienes quieran saber qué buscar. La superficie receptora dentro de las áreas de sobra debe rellenarse a través un fluido viscoso dentro del charco de la zona de impacto. Durante la colocación, los operadores de boquilla debiesen entrenar sus ojos para estudiar las áreas de sombra. Estar atentos por el relleno completo de estas áreas a medida que el material se aplica. Si se forma un “valle” visible o una línea vacía (identificada como “alineamiento” por el autor) directamente detrás de los refuerzos dentro de un área de sombra, esta es una clara evidencia que la mezcla de la pasta es muy rígida y no está fluyendo completamente hacia las áreas de sombra. El operador de boquilla se debe detener y ajustar la consistencia de la mezcla antes de continuar (Fig. 6a y 6b). La señal visual más sencilla para determinar una consistencia adecuada debe considerarse como la señal más básica

para el operador de boquilla y otros trabajadores de que la consistencia de la mezcla está o no dentro del rango correcto. Este indicador visible fácilmente identificable dentro del hormigón proyectado fresco aplicado a una superficie revelará pruebas de lo que ocurre exactamente a medida que los materiales colisionan a alta velocidad con el charco que se desarrolle. Generalmente, los áridos grandes y pequeños constituyen entre el 70% y 80% del volumen de una mezcla de shotcrete. La pasta es una fracción mucho más pequeña del volumen total. Si bien menos abundante, la pasta es el elemento más cohesivo de la mezcla y se adhiere rápidamente una vez que impacta en la superficie. Ya que las acciones dentro de la boquilla provocan que las partículas de áridos de la mezcla se difundan en la pasta, la consistencia de ésta tendrá la influencia mayor en las actividades de los áridos a medida que impacten al charco. Cuando la consistencia de la pasta es correcta, el hormigón proyectado fresco que se aplica sobre una superficie aparecerá fundamentalmente como una capa pasta brillante. Aunque los áridos sean abundantes que la pasta, muy pocos de estos serán visibles en la superficie del charco. ¿Por qué sería este el caso? Una pasta con consistencia adecuada será lo suficientemente fluida para permitir el movimiento rápido de los áridos para entrar y quedar profundamente embebidos dentro de la capa formada por la pasta, dejándola con una superficie NOVIEMBRE 2023 • HORMIGÓN AL DÍA • 37

Es importante recordar que la consistencia adecuada del hormigón proyectado sólo puede elegirse de manera correcta a través de la comprensión e identificando los indicadores visuales importante de un correcto asentamiento.

Figura 6a: El alineamiento que ocurre en las áreas de sombra es fácil de ver. El alineamiento detrás de las barras de refuerzo es una evidencia visual de que la mezcla es demasiado rígida.

Figura 6b: Más evidencia del alineamiento visible desde un lado ya formado.

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brillante (Fig. 7). Si la consistencia de la pasta tiene poca fluidez, sólo los áridos de movimientos más rápidos puede que ingresen en el charco. Los áridos que se muevan a velocidades más lentas sólo se pegarán o incrustarán ligeramente en la superficie del charco. Peor, muchos áridos entrantes rebotarán fuera de la superficie endurecida. Utilizar una mezcla que es muy rígida siempre resultará en una superficie que lucirá rocosa o arenosa, en vez de brillante. Durante la aplicación, una superficie opaca, arenosa o rocosa es evidencia de que a la mezcla le falta fluidez y puede que no tenga un flujo confiable dentro de las áreas de sombra. Una superficie, a la que se le aplicó shotcrete fresco, que carezca de una capa de pasta brillante es un poderoso indicador visual de que la fluidez viscosa temporal, provocada por las fluctuaciones derivadas del impacto, no está ocurriendo. Los operadores de boquilla deben detener inmediatamente y aumentar el asentamiento o no será posible lograr una consolidación aceptable (Fig. 8). Actualmente, muchos documentos de contrato aún especifican un asentamiento máximo o un rango de asentamiento. Sin embargo, estamos comenzando a ver especificaciones que reconocen el rol disminuido del asentamiento en el desarrollo de la resistencia y han relajado o eliminado los rangos de asentamiento para la colocación del shotcrete. Hay que ser consciente que algunas especificaciones de shotcrete citando un rango de asentamiento como un indicador de resistencia aún existen. Es importante recordar que la consistencia adecuada del hormigón proyectado sólo puede elegirse de manera correcta a través de la comprensión e identificando los

Actualmente, muchos documentos de contrato aún especifican un asentamiento máximo o un rango de asentamiento. Sin embargo, estamos comenzando a ver especificaciones que reconocen el rol disminuido del asentamiento en el desarrollo de la resistencia y han relajado o eliminado los rangos de asentamiento para la colocación del shotcrete. indicadores visuales importante de un correcto asentamiento. Checklist del operador de boquilla • Señales visuales importantes ayudan al operador a elegir la consistencia adecuada de colocación. • Recuerde, USTED está a cargo de la selección de asentamiento adecuada. • Estudiar el área de impacto del charco durante la colocación. • Validar visualmente que los materiales estén fluyendo hacia las áreas de sombra. • Monitorear el área detrás de las barras de refuerzo para señales de seguimiento. • Detener e incrementar inmediatamente el asentamiento si los materiales se aglomeran en la cara de los refuerzos. • Trabajar dentro de un rango de asentamiento que de como resultado una superficie de pasta brillante (no opaca, arenosa o rocosa) en el charco. • Una superficie de pasta brillante es evidencia de que la pasta es lo suficientemente fluida para permitir que las partículas de los áridos se incrusten y, además, fluye hacia las áreas de sombra.

Figura 7: El asentamiento ideal permite a los áridos entrantes incrustarse profundamente en el charco, en vez de permanecer en la superficie

Figura 8: Los materiales recién aplicados con una superficie opaca, arenosa o rocosa es evidencia de una mezcla que es demasiado rígida.

Figura 9: Los materiales recién aplicados con pocos áridos visibles en la superficie es el indicador visual de un asentamiento bien seleccionado.

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AVANCES EN EL DESARROLLO PARA EL HORMIGÓN DEL FUTURO

CIENTÍFICOS

“ESTIMULAN”

la resistencia del hormigón utilizando grano de café reciclado FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

ara la gran mayoría de las personas, iniciar el día con una taza de café es necesario para dar un impulso a las actividades cotidianas. Esto lo hace la bebida más consumida en el mundo después del agua, con 2.250 millones de tazas al año, con Finlandia liderando el ránking con un consumo promedio de 8,2 kilos por persona. Chile, por su parte, si bien registró un aumento explosivo en la materia entre los años 2011 y 2018 (175%), quedando como el tercer país de América Latina que más consume café, aún está lejos de las cifras que se evidencian en el país europeo. El alto consumo del brebaje trae consigo la generación de una gran cantidad

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de residuos -10 billones de toneladas de café usado al año a nivel mundial, según estimaciones- los que en su mayoría van a parar a vertederos. Sólo mínima fracción se vuelve a utilizar como abono para plantas. Esto, sin embargo, podría cambiar gracias al desarrollo de ingenieros del RMIT University en Australia, quienes desarrollaron una técnica especial que incorpora el grano molido del café usado dentro del proceso de producción del hormigón para “estimular” la resistencia natural del material, con resultados más que alentadores.

Café para “estimular” la

resistencia del hormigón ¿Por qué utilizar este tipo de residuo orgánico? Según comentó en la nota de prensa Rajeev Roychand, Ph.D en Ingeniería Civil de la universidad australiana y candidato a posdoctorado de la misma casa de estudios, el “disponer de esta clase de desechos supone un desafío medioambiental, ya que emiten una gran cantidad de gases de efecto invernadero incluyendo metano y dióxido de carbono, los que contribuyen al cambio climático”. Asimismo, el Doctor Roychand recalcó que sólo en Australia, se generan unos 75 millones de kilogramos de tostado de café anuales como residuos.

Un equipo de ingenieros en Australia desarrolló una técnica con la que aumentaron en un 30% la resistencia a la compresión del hormigón, utilizando residuos de café molido. Con esto, dicen los investigadores, se podría reducir la cantidad de desechos de este tipo que van a terminar a rellenos sanitarios.

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Drew Paten, cofundador de la tostaduría de café Talwali (a la izquierda), escucha al Dr. Roychand explicando cómo utilizar el grano molido de café usado como árido reciclado en el hormigón, junto a sus compañeros, los doctores Kilmartin-Lynch y Saberian. Crédito: Gentileza RMIT University.

Desde la izquierda, el Dr. Roychand, el Dr. Saberian, el Dr. Kilmartin-Lynch y Jordan Carter, cofundador de la tostaduría de café Talwali. Crédito: Gentileza RMIT University.

Desde la izquierda, los académicos Kevin Zang y Jie Li, junto a los doctores Roychand, Kilmartin-Lynch y Saberian, en las instalaciones de microscopía y microanálisis del RMIT, donde estudiaron la estructura de su hormigón con café incorporado en la mezcla. Crédito: Gentileza del RMIT University.

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“Ese dato motivó que nuestro trabajo fuese encontrar una manera innovadora de utilizar esta enorme cantidad de residuo de café en proyectos de construcción, en vez de ir a parar a rellenos sanitarios. En el fondo, darle un ‘doble shot’ de vida”, subrayó. Para ello, el equipo del RMIT en el que Roychand participa junto a Shannon Kilmartin-Lynch (Ph.D en Ingeniería Civil y candidato a posdoctorado), el profesor Jie Li y Mohammad Saberian (Ph.D en Ingeniería Civil – Ingeniería Geotécnica y candidato a posdoctorado), desarrolló una técnica basada en la pirólisis, método que descompone sustancias gracias a la acción de altas temperaturas en ausencia de oxígeno, sin que se produzcan reacciones de la combustión. En este caso, los investigadores calentaron el residuo de grano molido de café a temperaturas que fueron desde los 350°C a 500°C, transformándolo en biocarbón e incorporándolo como árido reciclado en la mezcla para la producción del hormigón en laboratorio, en tasas de reemplazo del 5%, 10%, 15% y 20%. Luego de varios análisis, el equipo concluyó que el hormigón con biocar-

bón de café fabricado a 350°C y una tasa de reemplazo del 15% otorgó una mejora ostensible en la resistencia a la compresión del material, del orden de un 29.3%.

Aplicaciones a futuro El equipo liderado por el Dr. Roychand cree que esta investigación es un paso importante para que la industria de la construcción juegue un rol protagónico en la transformación de residuos orgánicos en recursos valiosos para el sector. En ese sentido, el Dr. Kilmartin-Lynch comentó que “la industria del hormigón tiene el potencial para contribuir significativamente en el aumento del reciclaje de residuos orgánicos, tales como el grano molido de café ya usado”. Por su parte, el profesor Li destacó que esta investigación permitirá preservar el árido natural, recurso cada vez más escaso para el sector. “Abordando el tema con una visión de economía circular, podemos mantener estos desechos orgánicos lejos de los botaderos y además lograr una mejor preservación de nuestros recursos naturales, como es el caso de los áridos”, puntualizó.

En ese sentido, el Dr. Saberian destacó que, además de grano molido de café usado, el equipo de ingenieros también ha experimentado con otros tipos de biocarbón para el desarrollo de hormigones, en aras de explorar materiales alternativos para asegurar la sostenibilidad de la industria. Si bien la investigación aún se encuentra en fase experimental, el Dr. Roychand adelantó que algunas localidades ya se acercaron al equipo para que participen en proyectos de infraestructura que incorporen la técnica de pirólisis para disponer de distintos tipos de residuos orgánicos.

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RADICALES PROYECTOS QUE CONSIDERAN AL HORMIGÓN

Torre HEONG-DAM Un edificio “poroso” de gran altura en distrito de lujo en Seúl

FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día

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El estudio de arquitectura ODA Architecture presentó el diseño del que será su primer proyecto en Corea del Sur. Se trata de una torre de gran altura que contempla varios elementos llamativos, como un podio de dos pisos que funcionará como espacio público y “poros” tanto en este sector como en el propio edificio, para incentivar la conexión entre el complejo y los ciudadanos.

heongdam-dong es uno de los barrios más lujosos que posee Seúl, la capital de Corea del Sur. Ubicado dentro del distrito de Gangnam, en esta zona se encuentran varias tiendas de moda exclusivas, cuyos espacios físicos poseen diseños arquitectónicos que escapan a lo común. El sector es también uno de los más caros de la capital del país asiático en lo que se refiere a bienes raíces, lo que se traduce no sólo en la presencia de estas marcas de lujo, sino también, en una serie de edificios y proyectos inmobiliarios de alto valor y con formas radicales. Como una manera de integrar al sector público con el mundo privado, particularmente en esta zona de Seúl, es que en febrero de este año se anunció la iniciativa “Creative Innovation Architecture Design Pilot Project”, cuyo objetivo, informaron en la ocasión las autoridades metropolitanas de Seúl, se centró en promover una “nueva visión de diseño urbano y arquitectónico” para la ciudad, incentivando la incorporación de espacios públicos de calidad en sus diseños, recibiendo a cambio una mayor superficie de construcción y la disminución en las restricciones por altura de sus pro-

yectos. Finalmente, el estudio de arquitectura ODA Architecture se adjudicó el concurso con el diseño de “Terrarrium Cheong-Dam”, torre de gran altura que se ubicará en el lujoso barrio del distrito de Gangnam y que, desde el estudio, definen como “un edificio de diseño altamente estético que invoca a la sensibilidad artística de los ciudadanos de Seúl”.

Realzando al espacio público El concepto que rige a la torre “Terrarium Cheong-Dam” es que “la porosidad lleva a la prosperidad”, según el estudio de arquitectura. Por ello, el edificio -que será de carácter residencial- contempla un podio abierto al público, el que es parte integral del diseño de este rascacielos. “Nuestro énfasis se encuentra en expandir el reino de lo público a nivel de suelo, abriendo a los ciudadanos el espacio del podio con ‘porosidades’, las que invitaran a llamativos espacios verdes”, comentaron desde el estudio de arquitectura. Asimismo, con el diseño que propone ODA Architecture para la nueva torre se

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busca enfatizar no sólo el atractivo estético del edificio, sino también, fomentar la fuerte conexión entre la comunidad y la ciudad, que es también uno de los objetivos trazados en el concurso que se adjudicó el estudio de arquitectura. En ese sentido, el fundador de ODA Architecture, Eran Chen, destacó la importancia que le dio el municipio de Seúl a expandir espacio público para un ambiente urbano más significativo. Un proyecto que conecta a la ciudad La torre “Terrarium Cheong-Dam” se construirá con hormigón armado, adelantaron desde ODA Architecture, y tendrá un club a nivel del subterráneo, el “podio”, que estará compuesto por un parque público “poroso” abierto a la ciudadanía y espacio para tiendas de retail, además de incluir espacios para oficinas y residencias de lujo. “Para el podio de la torre, queremos brindarle a la comunidad un espacio que sirva tanto como respiro del paisaje urbano como punto de conexión asequible para el distrito comercial y re-

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sidencial más llamativo de Seúl”, explicó Eran Chen. En esa línea, el fundador de ODA Architecture destacó el diseño “poroso” del edificio, ya que les dará a los futuros usuarios y residentes “otro valioso espacio para reunirse y disfrutar de la naturaleza. Este edificio súper alto en Seúl es sólo un ejemplo respecto a cómo podemos utilizar el diseño para expandir el reino de lo público, animar a las ciudades y fortalecer a las comu-

nidades”. El proyecto tendrá una superficie total de poco más de 34.000 metros cuadrados, informaron desde el estudio. Asimismo, adelantaron que el podio será una estructura de dos pisos que estará completamente abierta al público y se ubicará sobre un espacio con colinas, lo que permitirá utilizar la topografía natural del sitio para llevar a los visitantes a diferentes niveles, además de realzar la altura que tendrá la torre.

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