Actualmente y de acuerdo a los estandares en la industria de la construcción, el aspecto final del acabado del concreto es muy importante, debido a ello hoy en día se pueden obtener una gama bastante amplia de calidades para la superficie de este material. Este efecto estético de una superficie de hormigón arquitectónico depende de factores que tienen que ver directamente con la calidad del cemento y los materiales agregados empleados; asi como del tipo de acabado que se requiera de acuerdo a las especificaciones de obra. Sin embargo algo muy importante al respecto es disponer de parámetros de calidad, los cuales permiten la comunicación en el mismo lenguaje entre el diseñador del proyecto, los constructores, los supervisores y los prefabricadores.

Si nos referiomos a defectos, estamos hablando del deterioro del concreto arquitectónico en relación con su valor estético y su utilización como medio visual. La mayor parte de estos defectos pueden ser evitados en el momento de la planeación, o incluso antes, si se toma la precaución de que un consultor o algún productor experimentado asesore al arquitecto o diseñador.

Para enumerar las tolerancias se deben considerar una serie de criterios, que en el caso de estas se pueden clasificar cuatro tipos. El primero de ellos tiene que ver con la flexibilidad, y se relaciona con defectos que no necesariamente deben ser corregidos por no afectar a la obra  tanto en su arquitectura como en su ingeniería. El segundo criterio se relaciona con los defectos visibles, que pueden considerarse ordinarios o de formación normal en la edificación, siendo su características el ser tolerables y no demandar gastos importantes para su corrección. Un tercer criterio contempla especificaciones estrictas y por tanto defectos que deben ser corregidos para no ir en contra de ellas. Por último existe el criterio relacionado con defectos particulares, de naturaleza no previsible y que afectan la estructura o arquitectura de la obra, estos implican especificaciones rigurosas y alto costo de reparación y se justifica su corrección en obras donde la estética y el aspecto visual tiene una importancia primordial.

Una obra muy bien terminada - via en placa de Toledo

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En varias ocasiones hemos observado en edificaciones adornos y terminaciones interesantes y vistosas en el concreto, tales como ondas, texturas y otros. Los acabados para concreto deben considerarse en base al tipo de concreto sobre el cual se fabricarán, ello conlleva a definir primero la consistencia del concreto, lo que significa determinar si estos acabados se llevarán a cabo sobre concreto fresco o endurecido y si éste se encuentra dentro o fuera del molde. El concreto en sí cuando se desmolda no esta terminado, es necesario darle una “cara” de presentación que lo muestre listo para la pintura o en su defecto pueda dejarse tal cual, ello es lo que define realmente su apariencia.

Acabados de concreto dentro del molde y antes del desmoldado.

Este tipo de acabados es especialmente indicado cuando el concreto se mostrará tal cual una vez desmoldado. De aplicación común en puentes, edificios y zonas viales. Es un tipo de acabado directo, la apariencia se logra por medio del molde, el cual no necesariamente es liso, ya que pueden emplearse moldes con texturas, relieves o formas que adoptará el concreto una vez vaciado en el.

Los acabados lisos llevan a obtener una superficie que no recibe tratamiento adicional, la superficie de concreto sale perfectamente lisa del molde.

Existe también en el mercado de la construcción acabados en base a perfiles insertados., los cuales se obtienen mediante la fijación de perfiles sobre un molde de madera. Una vez vaciado, los perfiles se retiran del concreto semi endurecido por medios mecánicos. Al igual que en todos los demás acabados, para lograr resultados satisfactorios es indispensable realizar pruebas a escala natural.

Dentro de los moldes pueden también obtenerse acabados mediante patrones y forros. Existe una gran variedad de efectos por medio de la textura o relieve de los moldes ya probados que se pueden obtener mediante este sistema; es necesario para su aplicación el empleo de laminados plásticos los cuales se colocan a manera de forros del molde antes de colocar el concreto, el resultado será diferentes texturas y relieves en este sistema antes del colado.

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Relieves y adornos obtenidos mediante forros y patrones.

Hay también una forma, que si son observadores deben haber visto en algunos edificios y es el acabado con recubrimiento. Este tipo de acabado se logra insertando en el molde pequeñas piezas de azulejo cerámico, piedra decorativa, mármol, ladrillos decorativos u otro material y vaciando el concreto encima de ellos. Con este sistema es posible fabricar elementos de concreto para fachadas, recubiertos con estos materiales y que salen al final en una sola pieza. Es un procedimiento adecuado para piezas ornamentales especiales como terminaciones de esquina, zócalos o dinteles. Una alternativa a este método es incrustar los materiales una vez desmoldado el concreto, pero sin que se haya secado completamente; este sistema requiere trabajar la superficie con llana y colocar el material a incrustar encima de la superficie.

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El estar en contacto con la naturaleza en las grandes ciudades es muy difícil de lograr. Rodeados de cemento , acero y cristal es muy sencillo olvidarse del relajante verde de las plantas que inunda de paz con tan solo contemplarlas.

En ciertos países de Europa, y América se suelen instalar jardines en techos y terrazas de edificios y de viviendas de una o dos plantas. Otros poseen normas gubernamentales para la construcción de este tipo de techos verdes en las edificaciones.

Sin lugar a dudas puede ser muy gratificante, además de tener sus beneficios, ya que purifican el aire, limpian el agua y ahorran energía, entre otras ventajas que posteriormente veremos. Comencemos a saber que es lo necesario para romper con la frialdad de los materiales de las ciudades con el profundo verde de las plantas.

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Continuando con el desarrollo de dotar de un sistema de calentamiento de agua por energía solar a una vivienda unifamiliar, que empezamos en un artículo anterior, necesitamos saber, en base a esos datos, los cálculos necesarios para instalar ciertos elementos indispensables para el funcionamiento del sistema. Para abarcar este tema contemplaré tres cosas fundamentales: el diseño de tuberías, los cálculos para la bomba de circulación, el vaso de expansión y purgadores y desaireadores.

Componentes principales del Sistema

Las tuberías.

Para la puesta en funcionamiento del sistema es necesario emplear tuberías de cobre, tanto en el circuito primario como en el secundario. Dichas tuberías deben contemplar la norma UNE 37.141.76, deberán ser de diámetro 22 y observar las siguientes características:

Diámetro exterior = 22 mm.
Diámetro interior = 20 mm.
Espesor de pares = 1 mm.
Peso lineal = 0.587 kg/m.
Superficie pared exterior = 691 cm2 /m.
Sección interior = 314 mm2.
Capacidad = 0.314 l/m.
Resistencia útil = 44 Kp/cm2.
Resistencia a la rotura = 220 Kp/cm2.

Asimismo si deseamos calcular nosotros mismo el diámetro de la tubería podemos aplicar la siguiente fórmula:

D = j x C elevado a 035

Donde:
D = diámetro en cm.
C: caudal en m3/h.
j = 2.2 para tuberías metálicas.

Sin embargo para proceder a la aplicación de esta expresión debemos calcular el caudal, dicho dato lo podemos obtener del manual del fabricante de los paneles.

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Hemos hablado ya de los componentes del los elementos prefabricados de presfuezo. El hormigón, agregados y acero son los componentes principales, de ellos el material que soporta de forma activa los esfuerzos y momentos de las piezas terminadas con la finalidad de contrarrestar los mismo pero causados por las cargas a las que el elemento esta sometido. Existen tres formas comunes de emplear el acero de presfuerzo: alambres, torón y varillas de acero de aleación.

Alambres.

El alambre de presfuerzo se fabrica a partir de lingotes de acero laminando en caliente, de ello se obtiene alambres redondos (conocido también como alambrón de fabricación), los cuales después de un proceso de enfriamiento, pasan a través de troqueles que les dan forma y reducen su diámetro hasta obtener las medidas requeridas por las actividades de construcción. El proceso de estirado del acero, se lleva a cabo en frío, con el fin de aumentar su resistencia y cambiar las propiedades mecánicas de este componente; luego es calentado para obtener propiedades mecánicas adicionales y liberarlo de esfuerzos residuales. Los alambres se fabrican en diámetros de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 mm y las resistencias varían desde 16,000 hasta 19,000 kilogramos por cm2. En cuanto a su terminación los alambres de 5, 6 y 7 mm pueden tener acabado liso, dentado y tridentazo, mientras que los de diámetro menores sólo son lisos. Este material es bastante flexible y a al vez resistente, pudiendo ser doblado, soldado y formado de acuerdo a los requerimientos de obra.

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En tiempos pasados y actuales, la maqueta ha sido empleada en arquitectura más como un medio de propaganda y comunicación visual que como una herramienta de diseño. Como muchas veces hemos apreciado, en obras públicas mayormente, se recurre a ella una vez acabado el diseño, con el objeto de complementar la presentación del proyecto e informar a la gente sobre su construcción, elementos, presentación, posibles ampliaciones, etc. De manera tradicional esta era encargada a maquetistas y talleres especializados pero ahora poco a poco la cosa va y se esta dando un giro más para presentarla como un elemento crucial en el diseño arquitectónico y estructural.

En estos talleres de arquitectos proyectistas, el proyecto de maqueta relacionado con la obra en sí, es entendido como un proceso en el que el dibujo y la maqueta son componentes interactivos. El proceso de diseño se aborda desde dos sistemas complementarios: el croquis, que conforma el diagrama inicial del proyecto y las maquetas de trabajo, en las que se modela la forma tridimensiaonal y se construye el espacio proyectado.

Una concepción del dibujo como medio de representación autosuficiente, relegó a la maqueta, en la generalidad de los casos a un papel secundario, perdiéndose una valiosa herramienta de diseño; que cuando fue introducida desde antes de comenzar la obra civil, proporcionó al diseñador un poderoso medio para crear y analizar formas y espacios. Cuando el gran constructor italiano del renacimiento, Filippo Brunelleschi advirtió que la resolución estructural de la cúpula para Santa María de Fiori escapaba a las posibilidades de la tecnología de la época, estudió en Roma las soluciones estructurales adoptadas por los romanos 1,500 años antes, y desarrolló varios modelos a escala en madera, a orillas del Arno, que le dieron, tal como lo señalamos con anterioridad, no solamente el medio para ensayar la solución estructural que había proyectado, sino de demostrar a los más escépticos que la cúpula proyectada se sostendría; asimismo empleo la maqueta para ensayar y proyectar las fabulosas máquinas que permitieron construir su idea, maquinas que por cierto estuvieron muy adelantadas a su tiempo.

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Para fabricar elementos prefabricados (en este caso pretensados), es necesario primero colocar el fondo de la cimbra y una vez hecho esto agregar desmoldante. Los torones deben ser colocados y tensados por medio de máquinas y el elemento es vibrado en molde y extrusado. Terminado todo esto se debe cubrir con lonas para ser curado al vapor, luego revisado e inspeccionado, extraido y resanado antes de ser almacenado. En resumen este es el procedimiento de fabricación.

Pretensado: Puede verse la piza colocada, los anclajes y torones

Una de las principales ventajas de la prefabricación es la rapidez con la que se ejecutan las obras. Esto se debe en gran medida a la velocidad con la que se hacen los ciclos de colado de los elementos prefabricados. Para ello se requiere que el método de curado del hormigón acelere las reacciones químicas que producen un hormigón resistente y durable. El método de curado más utilizado en elementos prefabricados y especialmente en los pretensados es el curado a vapor. Con la aplicación de este método es posible la producción de elementos presforzados en forma económica y rápida al permitir la utilización diaria de los moldes.

Como había comentado en otras entregas los elementos prefabricado (en este caso el pretensado) tienen que necesariamente diseñarse para soportar los esfuerzos a los que serán sometidos (considerando un índice adicional) durante las diversas fases por las que pasarán, incluyendo su fabricación, almacenaje, transporte y puesta en servicio en la obra. Hay que considerar que estas fases, sobre todo las preliminares (fabricación, almacenaje y transporte), suelen soportar esfuerzos diferentes a la puesta en obra, ya que la posición final del elemento pretensazo implica otros factores como la resistencia de los soportes, el anclaje y las características técnicas del aseguramiento final; inclusive es clima es un factor a tomar en cuenta.

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Uno de los elementos más importantes de una planta de pre-fabricación y que determina la forma del producto final son los moldes, los cuales determinarán la calidad del acabado del producto y la eficiencia en la producción. Complementarios con ellos están las mesas de colado, la cuales son de gran longitud y deben permitir la fabricación de elementos presforzados en serie y a la vez. Tanto mesas de colado como moldes permiten a la fábrica, producir con economía, rapidez y eficiencia, deben a su vez diseñarse de tal forma que promuevan el uso adecuado de la materia prima y el desarrollo eficiente de las operaciones de fabricación, evitando “nudos” en el proceso, productivo que retrases el sistema.

Los Moldes

Como habíamos comentado en un artículo relacionado con los componentes de una planta de fabricación, esta deberá estar equipada con las instalaciones propias para la elaboración de elementos de hormigón presforzado de alta calidad. Para ello se requieren principalmente moldes que permitan al personal encargado de la producción, fabricar elementos que cumplan con las especificaciones de calidad y dimensiones del proyecto que requiera estos elementos.

Molde para Vigas Pretensadas

El acabado final de los elementos fabricados mediante el sistema de pre-fabricación, estará directamente relacionado con el material y la calidad de los moldes de la planta. Éstos se pueden hacer de materiales como madera, hormigón, acero, plástico, fibra de vidrio con resinas de poliéster, yeso o una combinación de estos materiales. Para la fabricación de elementos estructurales, los moldes son generalmente de acero, hormigón o madera, siendo los otros materiales más usuales en la prefabricación de elementos arquitectónicos de fachada.

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En algún momento señale que el sistema de hormigón prefabricado necesita una planta especializada. Este tipo de fábricas con por lo general plantas fijas de producción, las cuales cuentan con el equipo y personal especializado para elaborar, bajo estrictas normas de calidad, diferentes productos de amplio uso en la actual industria de la construcción, entre ellos los prefabricados de hormigón en variadas formas y especificaciones. Sin embargo algunas veces (como en el caso del puente Habich en Lima – Perú), los elementos prefabricados debido a su gran tamaño tienen que ser elaborados en las misma obra.

Como ya hemos señalado los sistemas de preesfuerzo se puede dividir en dos grandes grupos de acuerdo a la forma y manera de aplicar la fuerza de preesfuerzo al elemento constructivo: el Pretensado y el Postensado. El primero de ellos requiere un proceso especial de fabricación que muchas veces incluye el trasnporte del elemento de la planta a la obra.

Como primer punto enunciaré los materiales, la materia prima necesaria para la fabricación de las piezas de hormigón, esta compuesta por cemento, agregados, agua, ductos y tendones de acero, o también puede ser empleando hormigón prefabricado reforzado con tendones de acero estándar. El hormigón empleado en dichos elementos es normalmente de resistencia más alta que el de las estructuras coladas en obra; asimismo se emplea acero de alta resistencia para el presfuerzo, que pueda soportar las tensiones alas que será sometido y este de acuerdo a lo establecido en las normas EHE del Código Técnico de Edificación (consideraciones para estructuras activas, artículo 32).

Debemos considerar algunas cosas importantes relacionadas con el manejo de los materiales en una planta de fabricación. La primera de ellas se relaciona directamente con el tratamiento de agregados, los cuales deben de manejarse y almacenarse de tal forma que aseguren la uniformidad en su granulometría y humedad. El almacenamiento en montones debe ser de forma casi horizontales o con muy pequeña pendiente; asimismo deben estar separados por paredes o con una distancia adecuada entre los diferentes tipos. Estas consideraciones son fundamentales, ya que así se evita montones de material que tengan forma cónica o la descarga de agregados de manera que éstos rueden por los lados de pendientes muy grandes pues esto provoca segregación en el material y debilitamiento de su composición, así como perjuicios en la estructura de la que forme parte.

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Había comentado brevemente lo que es y significa el hormigón pretensazo, ahora hablaré de el hormigón postensado, el cual es similar al pretensazo, pero con la diferencia que después del llenado y endurecido, se introducen esfuerzos de compresión conformados por torones de acero en estructuras interiores, que se han colocado previamente, denominadas vainas (ver foto lateral). Luego de ello, lo cables, al igual que en el pretensado, son estirados con maquinas especiales y anclados con placas de anclaje (las hay de varios tipos, ejemplo tipo trompeta – ver figura 1 inferior), rellenándose las vainas con mortero (lechada) de tal forma de asegurar la protección del acero y la adherencia al resto de la estructura.

Al igual que en el hormigón pretensado, la ventaja del postensado consiste en comprimir el hormigón antes de su puesta en servicio, de modo que las tracciones que aparecen al flectar la pieza se traducen en una pérdida de la compresión previa, evitando en mayor o menor medida que el hormigón trabaje a tracción, esfuerzo para el que no es un material adecuado.

Como había mencionado en anteriores artículos el hormigón postensado funciona cuando se emplea combinado con algunos elementos que le permiten resistir los esfuerzos. Uno de los más importantes es la zona de anclaje, se emplean en vigas con tendones postensados, las cuales deben utilizarse bloques extremos a fin de distribuir las fuerzas concentradas del preesfuerzo en el anclaje; tomando en cuenta que los mismos deben proporcionar espacio suficiente para permitir la colocación del acero de preesfuerzo y alojar los dispositivos de anclaje, y deben ser diseñados para resistir tanto la fuerza máxima de tensado como la fuerza última de diseño de los tendones utilizando que en el caso del hormigón es de 0.9 (FR).

Figura 1: Placas de Anclaje (izquierda: instalada, derecha: trompeta por instalar)

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