sábado, 7 de marzo de 2009
viernes, 6 de marzo de 2009
sábado, 28 de febrero de 2009
La cuestión de la durabilidad: Hoy podemos hacer buen concreto
Por Adam Neville*
Decir que el concreto es el material de construcción más ampliamente usado en el mundo es declarar lo obvio. Desgraciadamente, una buena proporción del concreto en servicio no es tan bueno como debería o podría ser, especialmente con respecto a la durabilidad. La situación no es satisfactoria, pero tampoco inevitable, y es por eso que en el título he afirmado: "Hoy podemos hacer buen concreto". Así pues, yo estoy sugiriendo que tenemos el conocimiento y la capacidad para hacer buen concreto, pero no siempre lo hacemos así. Propongo exponer las razones de esta situación y los problemas involucrados, pero antes que nada, debo manifestar qué es lo que entiendo por buen concreto. Ciertamente, yo no quiero decir que se trate de un concreto con una resistencia particularmente alta o con algunas propiedades especiales. Lo que quiero decir es un concreto adecuado para el propósito que se le pretenda dar y para la esperanza de vida durante la cual ha de permanecer en servicio.Para poner un ejemplo simple, si se trata de una losa sobre rasante o de un piso para un garaje doméstico, los esfuerzos en servicio son extremadamente bajos y un concreto de baja resistencia es adecuado; no se gana nada con instalar un concreto de 50 MPa. De manera análoga, si usted está transportando oro, necesita un vehículo blindado, pero si usted está transportando copias fotostáticas, aunque sean muy valiosas, no usará un vehículo blindado. En cuanto a la vida de servicio esperada, se trata realmente de una cuestión de durabilidad.
Materiales cementantes para obtener durabilidad
Yo defino la durabilidad diciendo que cada estructura de concreto debe continuar desarrollando sus funciones para las que fue concebida, es decir, mantener su resistencia requerida y su serviciabilidad durante la esperanza de vida especificada o tradicional en las condiciones a las que se espera que esté expuesta la estructura. Hay cierto número de palabras en mi definición, pero todas tienen importancia. La serviciabilidad significa, entre otros requisitos, ausencia de deflexión excesiva. La esperanza de vida actualmente se especifica cada vez más de manera explícita, por ejemplo, 120 años para grandes puentes y túneles. Sin embargo, en muchos otros casos, existe una esperanza de vida tradicional que es más breve para almacenes y edificios industriales que para oficinas y unidades habitacionales privadas. Yo discutí la durabilidad y el mantenimiento necesario de estructuras de concreto en un artículo en Concrete International, en noviembre de 1997.1 En un solo artículo que trata del concreto en general, no puedo entrar en detalles; pero mi punto de vista es que tenemos un conocimiento adecuado del concreto para diseñar (o seleccionar) mezclas durables. Para muchas condiciones de exposición, estas mezclas deben contener cierto número de materiales cementantes y no solamente cemento portland. El cemento portland es un ingrediente esencial, pero es mucho menos satisfactorio cuando está solo que cuando también están presentes otros materiales cementantes. Éstos son: ceniza volante, escoria de alto horno granulada y molida, humo de sílice y algunos otros materiales muy finos en polvo, incluyendo calcáreas e inclusive rellenadores inertes. Yo traté estos diferentes materiales en un artículo en Concrete International en julio de 1994,2 y el humo de sílice en particular en un artículo posterior.3 No volveré a exponer mis puntos de vista, pero quisiera hacer una petición: llamemos a todos estos materiales "materiales cementantes", aun cuando, hablando estrictamente, algunos de ellos tienen únicamente propiedades cementantes latentes, o inclusive su contribución es en gran medida, o hasta exclusivamente, física en la acción. Mi punto de vista es que, mientras sigamos usando términos tales como "materiales de reemplazo", "aditivos minerales" o "materiales complementarios", creamos la impresión de que son inferiores al cemento portland, y no es así. Ellos son mutuamente iguales con el cemento portland. Por supuesto, en mi opinión, el concreto que contiene sólo cemento portland es apropiado únicamente para un rango muy limitado de usos.En un artículo en Concrete International en abril de 1999,4 mencioné que algunos productores de cemento portland se oponían al uso de otros materiales cementantes y aditivos. En alguna ocasión ellos utilizaron el eslogan: "El mejor aditivo es más cemento portland". Mi punto de vista es que, si estos diferentes materiales dan como resultado un mejor concreto, éste se continuará usando ampliamente sin temor a una competencia seria. En términos comerciales, el interés, no solamente de los fabricantes de cemento portland, sino de todos los que estamos "en el concreto", no es poner menos cemento portland en cada metro cúbico de concreto, sino producir más metros cúbicos de buen concreto. El editor en jefe de Concrete International me hizo un cumplido al señalar este comentario en e editorial de ese número de la revista.5
Aditivos
En mi opinión, los aditivos son ingredientes esenciales en la mayoría de las mezclas de concreto, pero su uso requiere una mejor comprensión de sus acciones y no sólo seguir ciegamente el consejo de un vendedor. Me referiré a la necesidad de entender el concreto en una sección aparte. La acción y el uso de los aditivos es un tema muy extenso, y me limitaré a sólo uno de sus aspectos. Es bien sabido que cualquier aditivo que vaya a emplearse tiene que ser compatible con el cemento en la mezcla. Ahora bien, con los aditivos más ordinarios del tipo reductores de cemento, solamente de vez en cuando existe un problema. No ocurre lo mismo en el caso de los superfluidificantes, también conocidos como aditivos reductores de agua de alto rango, los que se están usando cada vez más y son virtualmente necesarios cuando se incluye humo de sílice en la mezcla.Puede surgir algún problema por el hecho de que, tanto los superfluidificantes del tipo polisulfonato, como los sulfatos en el cemento portland, pueden reaccionar con C3A, que siempre está presente en el cemento portland. La situación es probablemente como sigue: por un lado, es necesaria cierta cantidad de superfluidificante durante la mezcla para lograr una adecuada trabajabilidad; por el otro, es esencial que el superfluidificante no interfiera indebidamente con las reacciones del cemento normal. Las moléculas del superfluidificante son necesarias para deflocular y dispersar las partículas de cemento en la mezcla. Es probable que ocurra una combinación con C3A cuando los iones de sulfato no se liberen lo suficientemente rápido para reaccionar con el C3A. Cuando se liberan de manera muy lenta, puede perderse muy rápidamente la trabajabilidad inicial, y entonces se dice que el cemento portland y el superfluidificante son incompatibles.Lo anterior no explica todavía por qué existe una reactividad variable de los sulfatos de calcio en el cemento portland. Si estuvieran siempre en forma de yeso, es decir, de hidrato de sulfato de calcio, nosotros conoceríamos su solubilidad. Sin embargo, en realidad, en la fabricación del cemento portland se usan, y muy legítimamente, diferentes formas de sulfato de calcio, tales como yeso, hemihidrato (que puede ser el resultado de una descomposición parcial del yeso durante el intermolido con el cemento portland), anhidrita o sulfato de calcio sintético (un subproducto de algunas industrias). Además, algo de sulfato en el cemento (y en realidad solamente estamos tratando de los iones de sulfato), se origina a partir del sulfuro contenido en el carbón o en el petróleo usado para quemar en el horno de cemento. Este sulfuro reacciona con óxidos volátiles de álcalis en el horno de cemento y forma sulfatos de álcalis que son altamente solubles.La cuestión esencial es que, dependiendo de su origen, los sulfatos pueden ser más o menos solubles, y la composición química del cemento no nos da información acerca de esto. El problema de la compatibilidad puede ser fácilmente resuelto, ya que, para cada cemento portland, existe una cantidad óptima de álcalis solubles (es decir, los que existen como sulfatos de álcalis), que aseguran la compatibilidad con un superfluidificante dado. Esto puede establecerse por medio de una simple prueba física sobre una lechada que contiene el superfluidificante y el cemento real que va a emplearse. Es esencial llevar a cabo tal prueba en mezclas que tienen una relación muy baja de agua / cemento (a/c), ya que en las mismas hay menos agua disponible para aceptar los iones de sulfato. Por supuesto, es precisamente en tales mezclas donde se usa un superfluidificante. Toda la cuestión de la compatibilidad ha sido admirablemente tratada por Aïtcin.6 El punto importante que hay que recordar es que usted no puede simplemente comprar cualquier cemento portland y cualquier superfluidificante, sino que debe emplear una combinación compatible de los dos materiales.
Concreto de alto desempeño
El título del documento de Neville y Aitcin, al cual acabo de referirme, es "Concreto de alto desempeño - una vista general".6 Nosotros usamos el término concreto de alto desempeño porque ha estado y sigue estando de moda. En realidad, el concreto de alto desempeño es simplemente concreto adecuado para propósitos específicos, que a veces poseen alta resistencia, ocasionalmente un alto módulo de elasticidad, pero con mayor frecuencia una buena durabilidad bajo las condiciones particulares de exposición.Yo no veo el concreto de alto desempeño como un tipo de material distinto, sino más bien como una parte del espectro de concretos, cada uno de los cuales es apropiado para su propósito particular. Yo creo que antes de que pase mucho tiempo, dejaremos de usar las distinciones en la nomenclatura y nos referiremos simplemente al "concreto" como un término genérico. Debe, por supuesto, ser siempre buen concreto.
Cemento con alto contenido de alúmina
El cemento con alto contenido de alúmina es totalmente diferente al cemento portland, y es importante estar conscientes de este hecho. En algunos países, se comercializa como "ciment fondu", sin mencionar el hecho (al menos en la propaganda) de que no es un cemento portland. El cemento con alto contenido de alúmina también se comercializa como "cemento de aluminato de calcio", posiblemente para distanciarlo de la imagen desgastada del cemento con alto contenido de alúmina. Aunque el nuevo nombre es correcto, el cemento portland debería, al mismo tiempo, ser llamado "cemento de silicato de calcio", pero entonces, ¿por qué cambiarle el nombre al viejo cemento portland, que sigue siendo confiable?En el pasado, el cemento con alto contenido de alúmina fue usado estructuralmente en muchos países europeos (particularmente en Gran Bretaña) y también en algunas estructuras sensibles en Estados Unidos. Una característica esencial de este cemento es que sus hidratos sufren en el concreto endurecido sufren una conversión química, que da como resultado una gran reducción de la resistencia, y que también tiene efectos adversos en la durabilidad. Consecuentemente, en muchos países europeos, excepto Francia, donde se inventó el cemento, el uso del cemento con alto contenido de alúmina en el concreto estructural, no está permitido o está severamente limitado. Esta situación ha existido durante un cuarto de siglo, pero hacia finales de los años noventa empezó un movimiento para volver a introducir el uso estructural de este cemento. Este tema fue discutido en Concrete International en agosto de 1998,7 y no repetiré aquí mis argumentos.Me apresto a agregar que el cemento con alto contenido de alúmina tiene muchas propiedades valiosas y es un material excelente para propósitos refractarios y para usos especializados, tales como reparaciones rápidas o elementos estructurales, en donde la resistencia a algunos tipos de ataque químico o las propiedades eléctricas son particularmente apropiados. Mi preocupación aquí es únicamente con el uso estructural de este material. La animada discusión de mi artículo8 y una carta posterior9 que trataba este tema hacen que sea interesante leer respecto a la importancia de la composición de los comités que escriben estándares o que proporcionan consejos técnicos.
¿Quién deberá estar bien informado acerca del concreto?
La razón para hacer esta pregunta es que nosotros tenemos más problemas con el concreto en servicio de los que deberíamos tener. En Gran Bretaña y en algunos otros países, estos problemas surgen a menudo por la división que existe en el conocimiento que poseen las gentes involucradas en el diseño de estructuras de concreto.Permítame retroceder un poco en el tiempo. En el pasado, los grandes diseñadores e ingenieros eran expertos en el análisis estructural, así como en los materiales que utilizaban. Limitándome a personas que ya no viven, quisiera mencionar a Eduardo Torroja en España, Hubert Rüsch en Alemania, Robert Philleo en Estados Unidos y sir William Glanville en la Gran Bretaña, a quienes yo conocí, o a Pier Luigi Nervi en Italia y Eugène Freyssinet en Francia. Los arquitectos también ligaron su conocimiento de la forma estructural con un conocimiento de las propiedades de los materiales involucrados. La educación moderna de los ingenieros civiles en Gran Bretaña y en Estados Unidos se concentra en el análisis estructural, los métodos numéricos y el uso de las computadoras. (Yo admito que he contribuido en este campo.)10 La enseñanza del concreto como material es casi nula. Sin embargo, el comportamiento de las estructuras de concreto involucra propiedades tales como contracción, fluencia, módulo de elasticidad y, por supuesto, durabilidad. Para las propiedades físicas y mecánicas, el diseñador usa valores arbitrarios que pueden ser o no satisfechos por el concreto real cuando la estructura es realmente construida. Con respecto a la durabilidad, existe la necesidad de equilibrar los deseos de lograr resistencia a agentes agresivos con las proporciones de mezclas que no conduzcan a excesivos gradientes de temperatura. Éstos, por supuesto, son sólo dos ejemplos de muchos factores que existen en la práctica. Me gustaría mencionar otro requisito de especificación que existe en el caso del concreto con cimbras verticalmente deslizantes. Me refiero a la necesidad de que el concreto permanezca plástico el tiempo suficiente para evitar la formación de juntas frías que se hagan suficientemente rígidas y también tener una resistencia adecuada con la prontitud suficiente para permitir que las cimbras se desplacen hacia arriba sin que el concreto se caiga o se abulte. Esta combinación de propiedades reológicas tiene que lograrse por medio de una mezcla que no sea defectuosa con respecto a su resistencia a largo plazo o a la durabilidad o a los gradientes térmicos. Este tema fue tratado en Concrete International en noviembre de 1999.11 Permítanme retornar al diseñador estructural y su conocimiento del concreto, o más bien, su falta de conocimiento. Para compensar esta deficiencia, muchas firmas consultoras de ingeniería están empleando ahora a tecnólogos del concreto. Sus antecedentes con frecuencia están en la geología y a veces en la física. Ellos llegan a ser altamente competentes en tecnología del concreto. Sin embargo, inevitablemente, no tienen conocimientos adecuados sobre la acción estructural sobre cargas y líneas de cargas, sobre la deformación inducida por cargas, sobre los efectos de la deformación elástica, así como del revenimiento y la contracción o la redistribución de esfuerzos, sobre los efectos de cargas temporales muy tempranas durante la construcción, o acerca de las exigencias prácticas y las dificultades durante la construcción. La situación resultante es que tenemos algunos diseñadores que carecen de conocimiento de los materiales y, al mismo tiempo, tecnólogos que carecen de conocimiento sobre estructuras y métodos de construcción. Debo recalcar la palabra "algunos", porque hay ingenieros estructurales con un excelente conocimiento del concreto como material, pero, desafortunadamente, no son muchos. Necesitamos muchos más ingenieros ampliamente instruidos y con un amplio conocimiento. Mientras tanto, podría ser útil considerar las consecuencias de esta dicotomía entre diseñadores que son ingenieros y personas relacionadas con materiales que no lo son. Los científicos de materiales con frecuencia escriben la parte del concreto de la especificación. Entonces sucede que una deficiencia en el conocimiento de la acción estructural y el comportamiento, y a veces también una falta de conocimiento de los métodos de construcción, puede dar como resultado elementos inconsistentes de la especificación y requisitos que no pueden cumplirse en la práctica. Esto, por supuesto, da al contratista una espléndida oportunidad para explotar las contradicciones, cuando no la imposibilidad de lograr lo que está especificado; puede exigirse más dinero para resolver estos problemas.12 Yo no estoy sugiriendo que esto ocurra con mucha frecuencia, pero cuando sucede, las sumas involucradas pueden ser muy grandes.
Especificando para la durabilidad
En el memorándum del presidente de ACI en Concrete International de septiembre de 1999,13 apareció un comentario interesante acerca de las especificaciones inapropiadas o ya pasadas de moda. La situación es que, en estos días, nosotros estamos usando cada vez más especificaciones del tipo comportamiento, más que instrucciones de prescripción. Es posible que la relación a/c no se especifique de manera explícita mediante un valor máximo, pero la resistencia a la compresión sí se especifica. En alguna otra parte de la especificación, existe el requisito de durabilidad.Dependiendo de las condiciones de exposición, la durabilidad puede requerir el uso de un tipo particular de cemento, y de un concreto adecuadamente denso, con una compactación total y una estructura de poros satisfactoria, especialmente el tamaño de los poros, de la pasta de cemento hidratada. Uno de los factores es la relación agua / cemento, a/c, pero esto debe ser compatible con la trabajabilidad necesaria para lograr la compactación total (o consolidación). Así pues, la a/c no debe ser demasiado baja, ya que la compactación total es más importante que una baja relación de a/c combinada con concreto pobremente compactado. Por otro lado, el criterio de distribución del tamaño de poros en la pasta de cemento hidratada puede requerir una a/c significativamente más baja que el valor necesario a partir de consideraciones de resistencia. El punto que yo estoy tratando de resaltar es que la especificación de una resistencia a la compresión relativamente baja, que puede lograrse con una relación más alta de a/c que la necesaria para asegurar la durabilidad requerida, puede llevar al contratista a consideraciones erróneas en la etapa de licitación. Es más aconsejable especificar una resistencia más alta, de modo que resulte compatible con la que sea necesaria para la durabilidad.Hacer esto tiene una ventaja adicional. Si el diseñador estructural sabe que va a tener una resistencia más alta, él puede explotarlo en su diseño. Por ejemplo, si los muros de sótanos y las columnas en la parte interior de un edificio están hechos de un concreto más resistente que en la parte superior, entonces no necesitan tener una sección transversal más grande para soportar una carga más grande que las columnas en los elementos superiores. Esto es ventajoso, no solamente en términos del espacio útil, sino también en términos de una carga más baja en los cimientos. Existe una situación similar en el caso de la subestructura de un puente.Un desacuerdo entre una resistencia a la compresión especificada relativamente baja, y un alto contenido de cemento especificado para la durabilidad (tal como se practica en algunos países) fue fraudulentamente explotado por un productor de concreto premezclado, en el Reino Unido.14 El logró la resistencia especificada (la cual era rutinariamente determinada en el sitio) pero puso menos cemento que lo indicado en las impresiones de la computadora (sabiendo que el contenido de cemento no sería verificado en el sitio).
Recubrimiento del refuerzo
Me gustaría ahora pasar a varios aspectos más prácticos para hacer buen concreto. Debido justamente a ese carácter práctico, algunas personas, principalmente los académicos, piensan que no merecen la consideración o el estudio; sobre todo, estos problemas no pueden resolverse por medio de un programa elaborado de computadora.El primero es el recubrimiento para el refuerzo. El recubrimiento es la distancia más corta entre la superficie de un elemento de concreto y la superficie más cercana del acero de refuerzo. En cierto número de estructuras en servicio, descubrí que el espesor del recubrimiento era incorrecto. En muchas de ellas, el recubrimiento era demasiado pequeño, y el resultado era la corrosión del acero. Existen varios propósitos para procurar el recubrimiento. El primero es poner concreto alrededor del acero de refuerzo en una viga, de modo que el esfuerzo en el concreto en flexión se transfiera al acero, el cual puede entonces desarrollar una fuerza de tensión. Esto es obvio para cualquier diseñador estructural. Lo que puede no ser tan obvio para la persona en el sitio de la construcción es que, en una viga o en una losa, demasiado recubrimiento puede dar como resultado una capacidad reducida para soportar momentos del elemento estructural. El recubrimiento también es importante desde el punto de vista del agrietamiento por contracción. El concreto no reforzado, si está restringido (lo cual casi siempre es el caso) permitirá que se desarrollen concentraciones de esfuerzo por tensión. Esto normalmente conduce a agrietamiento por contracción.El remedio consiste en proveer de refuerzo, muy cerradamente espaciado y localizado lo suficientemente cerca de la superficie expuesta en proceso de secado del elemento del concreto. El corolario de ésto es que el espesor del recubrimiento no debe ser excesivo. Debemos recordarlo cuando escuchamos el clamor ocasional por proveer recubrimientos cada vez más gruesos, por parte de quienes buscan proporcionar protección al refuerzo contra la corrosión. Esto me lleva a la necesidad de un recubrimiento adecuado para la protección del refuerzo contra la corrosión. Aunque la superficie del acero es pasivada y protegida por el ambiente alcalino del líquido de los poros en la pasta de cemento hidratada, esta protección puede ser destruida por la carbonatación y por el ingreso de iones agresivos que llegan hasta la superficie del acero. El ion más común es el cloruro, que procede ya sea del agua de mar -en rociaduras o transportado por aire- o de los agentes descongelantes en carreteras o puentes.Otra razón importante para procurar el recubrimiento adecuado del refuerzo es la protección del acero contra el fuego. La capacidad de resistencia al fuego es un tema complicado porque involucra la acción estructural, pero en esencia, los reglamentos de diseño especifican el recubrimiento mínimo de varios tipos de recubrimientos estructurales tales como vigas, columna, pisos y nervaduras necesarias para asegurar la resistencia al fuego durante cierto número de horas. Todo lo anterior demuestra que lograr el recubrimiento apropiado, ni insuficiente poco ni excesivo, es de gran importancia. Existen tres razones de por qué, en la práctica, el espesor del recubrimiento puede resultar insatisfactorio. Primero, el recubrimiento puede ser incorrectamente especificado. Segundo, la especificación puede ser incorrectamente formulada. Tercero, el recubrimiento real, tal como ha sido construido, puede ser diferente del que fue especificado. Estos tres problemas se discuten en Concrete International de noviembre de 1998.15 Aquí quiero considerar la cuestión del significado del término "recubrimiento" en la especificación o en los planos.Esperar exactamente el mismo recubrimiento a lo largo de cada varilla de refuerzo es algo fuera de la realidad. Debe existir alguna tolerancia. El ACI especifica una tolerancia negativa, es decir, un recubrimiento demasiado pequeño de 10 o 13 mm, dependiendo de la profundidad del elemento. La tolerancia Británica es de solamente 5 mm. En ninguno de los reglamentos se nos dice en cuánto puede excederse el recubrimiento. Y sin embargo, tal como mencioné antes, el recubrimiento excesivo tiene un efecto indeseable sobre la capacidad para soportar cargas de un elemento de flexión y sobre la resistencia al agrietamiento por contracción. En todo caso, ¿la tolerancia significa que no puede haber una sola localización en donde el recubrimiento sea incorrecto? ¿Cómo se puede verificar esto? E inclusive si el recubrimiento es correcto entes de la colocación real del concreto, existe un riesgo considerable de que algunas varillas sean desplazadas durante el colado del concreto. Esto puede deberse a las operaciones propias de la compactación (es decir, consolidación), si todo el acero de refuerzo no está rígidamente fijo en el espacio. El desplazamiento puede ser también causado por el peso o, estrictamente hablando, por la masa de los operadores que, después de todo, ¡tienen que estar parados en algo! No se trata solamente de gritar: "¡Hazlo mejor!" La estructura debe ser construible. De esto se sigue que el detallado del refuerzo debe hacerlo alguien con experiencia personal en construcción.La ejecución del doblado del acero debe verificarse cuidadosamente; no será suficiente el ajuste de la posición del acero por medio de un marro. Los bancos y los espaciadores, así como también los amarres, debe fijarlos un operador competente y no solamente alguien que tenga tiempo de hacerlo. Hay otras precauciones que pueden y deben tomarse.
Compactación
He mencionado la protección del acero contra la corrosión por medio de un espesor adecuado del recubrimiento, pero un espesor adecuado proporciona protección adecuada únicamente si el concreto en la zona del recubrimiento esta completamente compactado (es decir, consolidado). Yo iría más lejos para decir que la calidad del concreto que realmente se logra en la zona del recubrimiento es más importante que la calidad del concreto en cualquier otro punto de la estructura. Y sin embargo, ¿cómo podemos saber nosotros que se ha logrado la compactación total? ¿Y qué es precisamente lo que significa compactación total? No es posible todavía obtener respuestas a estas preguntas, y yo no puedo ofrecer ninguna opinión definida sobre estos asuntos.
Mezclado
Me he encontrado con cierto número de casos en los que el concreto en la estructura real parecía no haber sido adecuadamente mezclado. La causa de esto generalmente se encontraba en un inadecuado tiempo de mezclado. El tiempo de mezclado esta especificado de una manera general por el ACI 304.R.16 Los fabricantes de mezcladoras con frecuencia especifican el número mínimo de revoluciones en la mezcladora. Existen también métodos para determinar la homogeneidad del concreto al estar siendo descargado de la mezcladora.17 En realidad, existe la tentación por parte del proveedor de concreto, de reducir el tiempo de mezclado tanto como sea posible. De esta manera, él consigue una producción más grande por hora de una dosificación y de una planta de mezclado dadas, y una producción más grande significa economía; esto es, más dinero por el mismo capital desembolsado, y posiblemente por el mismo costo de mano de obra.Las consecuencias de un mezclado inadecuado son serias: un contenido variable de agregado, una relación variable de a/c, y concreto que no puede ser apropiadamente compactado por aquí y por allá. El remedio es obvio: establecer el tiempo de mezclado mínimo necesario, especialmente cuando se usa humo de sílice, y asegurarse de que se consiga esto en la práctica en cada dosificación de concreto, sin importar cuánta prisa pueda haber.
Curado
El curado del concreto es la más fácil de las operaciones que requieren baja tecnología. Y aún cuando esto no es así, se lo ve de esa manera. Pero, en verdad, ¿es el curado algo de poca importancia?El curado afecta principalmente al concreto en el recubrimiento del refuerzo, y yo ya he señalado que la calidad del concreto del recubrimiento es de considerable importancia con respecto a la durabilidad. Lo que es particularmente significativo es que el curado afecta la calidad real del concreto más que su calidad potencial.Vale la pena subrayar que el curado húmedo es esencial para que el cemento se hidrate tanto como sea posible. Esto no debe interpretarse como que se requiere la hidratación total de todo el cemento. Esto no solamente es innecesario, sino que, a una baja relación de a/c (menos que aproximadamente 0.4), es imposible.A pesar de la importancia del curado, es un hecho que éste invariablemente está especificado, pero rara vez se logra un curado satisfactorio. Este tema se discutió en Concrete International de mayo de 1996.18 Vale la pena repetir algunas razones contenidas en ese artículo, ciertamente no excusables, para la mala práctica prevaleciente de un curado inadecuado. Primero, el curado es una operación que sigue al final de las operaciones de colado del concreto; en consecuencia, existe un deseo -que no es extraño- de seguir con la siguiente fase del trabajo. Segundo, el curado es visto por muchos como una operación tonta, algo que no es trabajo: simplemente rociar agua sin que al final del día quede rastro de ello. En algunos climas puede argumentarse que el rociado con agua no es necesario ya que en cualquier momento empezará a llover. En otros climas puede argumentarse que el agua se evapora tan pronto como se ha aplicado al concreto, de modo que nada se gana ni puede ganarse. Así que, ya sea por una u otra razón, ¿por qué molestarse? La tercera razón para no aplicar el curado es que la mayor parte del personal en el sitio, con frecuencia incluyendo hasta al personal de supervisión, no cree sinceramente que el curado sirva para un propósito útil. Muchos de ellos nunca han aplicado o supervisado un curado apropiado. Y sin embargo han tenido éxito, de modo que, ¿por qué cambiar?La cuarta razón es más bien el argumento poco amable de que el curado no se ve. ¿Quién sabrá mañana si el concreto fue sometido a curado hoy? Quizás ellos argumenten que lo que no ven los ojos, no lo siente el corazón.La quinta y última razón es la más imperiosa, pero también una razón que tiende hacia el remedio: el curado no es algo por lo que se pague aparte. A fin de asegurar un buen curado, valdría la pena desarrollar un método de pago por él. Podría hacerse posiblemente por el consumo registrado de agua, pero es necesario desarrollar un método más ingenioso. En cualquier caso, el curado debería ser un punto separado en la factura.Si yo pongo énfasis en asegurar el curado, es porque esto es lo que puede hacer toda la diferencia entre tener un buen concreto al final de la operación de colocación que llegue a ser un buen concreto en servicio, por un lado, y por el otro, tener un buen concreto arruinado por la falta de un pequeño esfuerzo. La importancia del curado es en nuestros días todavía más grande que en el pasado, por tres razones. Primero, los cementos modernos, con su tasa más alta de ganancia de resistencia, han permitido, desafortunadamente, el empeoramiento en la práctica del curado. La explicación es como sigue: debido a que las resistencias adecuadas para la remoción de la cimbra o para negociar la superficie de concreto se alcanza muy pronto, existe una excusa para descontinuar el curado efectivo a una edad muy temprana.La segunda razón es que ahora se utilizan valores más bajos de a/c que en el pasado, y a fin de evitar la excesiva contracción autógena y la autodisecación, es necesario el ingreso temprano de agua en el concreto.19 Tercero, las mezclas modernas con frecuencia contienen ceniza volante y escoria de alto horno granulada y molida. Estos materiales, especialmente el último, reaccionan en periodos de tiempo más largos, y consecuentemente necesitan un curado prolongado.18
Conclusiones
El objetivo de este artículo es demostrar que es posible hacer un concreto bueno y durable hoy día, usando el conocimiento existente, sin una investigación excesiva y costosa y sin métodos de muy alta tecnología. Esto no quiere decir que yo vea el concreto como un material de baja tecnología. Con frecuencia lo es, pero nosotros podemos convertirlo en un material de alta tecnología, simplemente haciéndolo mejor y operando correcta y apropiadamente con base en la buena comprensión de los factores que influyen en sus propiedades y comportamiento en estructuras reales.He discutido, por fuerza muy brevemente, pero remitiendo a artículos más extensos publicados, varias áreas en donde nosotros podemos mejorarlo fácilmente. Antes que nada, debo reconocer la sabiduría de incluir en la mezcla toda una variedad de materiales cementantes y no únicamente el cemento portland. También debemos usar aditivos apropiados que ofrecen una manera de adecuar las propiedades del concreto, principalmente en el estado fresco, a las necesidades de una construcción específica. En el caso de los superfluidificantes, es esencial asegurar la compatibilidad entre el aditivo y el cemento portland que se está efectivamente usando.Los superfluidificantes son necesarios para hacer concreto con una muy baja relación de a/c; con frecuencia, tales concretos son conocidos como concretos de alto desempeño. En mi opinión, esta expresión debería desaparecer: nosotros siempre debemos hacer el concreto que sea adecuado al propósito que se pretende. No debe usarse cemento con alto contenido de alúmina en el concreto estructural. Sin embargo, existe mucha propaganda para el material, y es útil estar familiarizado con el comportamiento de este cemento en las estructuras en servicio. Ciertamente, es vital para los diseñadores estructurales estar muy bien familiarizados con las propiedades y el comportamiento del concreto que se usará en la estructura. En otras palabras, ellos deben tener un buen conocimiento del concreto y de la influencia de sus varios ingredientes. Algunos especialistas de materiales tienen ese conocimiento, pero no están familiarizados con la acción estructural y el comportamiento en servicio. Si tales especialistas escriben las especificaciones, existe el riesgo de requisitos incompatibles en varias cláusulas. Es vital una buena especificación cuando hay que asegurar la durabilidad en las condiciones esperadas, y por supuesto, es esencial que el concreto sea durable. No debe ignorarse el requisito de resistencia satisfactoria: tanto la durabilidad como la resistencia deben considerarse en la etapa del diseño y al escribir la especificación. Finalmente, he discutido cuatro temas que algunas personas consideran de baja tecnología: recubrimiento del refuerzo, compactación (o consolidación) del concreto, tiempo adecuado de mezclado y curado. Tal vez sean de baja tecnología, pero la atención apropiada a todos ellos, así como un buen conocimiento y entendimiento del concreto, son esenciales si vamos a dejar de considerar el concreto como un material barato y de baja tecnología. Nosotros siempre debemos hacer buen concreto con una durabilidad apropiada. Existen muchas respuestas a la cuestión de la durabilidad, pero nosotros podemos hacer buen concreto hoy.
Referencias
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2. Neville, A.M., "Cementitious materials - A different viewpoint", Concrete International, vol.16, núm.7, julio de 1994, pp. 32-33.
3. Neville A.M., "Silica fume in a specification: prescribed, permited, or omitted?", Concrete International, submitted for publication, 2000.
4. Neville, A.M., "What everyone who is in concrete should know about concrete", Concrete International, vol. 21, núm. 4, abril de 1999, pp. 57-61.
5. Editor's Comment, Concrete International, vol. 21, núm. 4, abril de 1999. p. 4.
6. Neville, A.M. y P.C. Aitcin, "High-performance concrete - An overview", Materials and Structures, vol. 31, marzo de 1998, pp. 111-117.
7. Neville, A.M., "A 'new' look at higth - Alumina cement," Concrete International, vol. 20, núm. 8, agosto de 1998, pp. 1-5.
8. Letters to the Editor, Comment on reference 7, Concrete International, vol.21, núm. 3, marzo de 1999, pp. 7-10.
9. Letter to the Editor, Comment on teference 7, Concrete International, vol. 21, núm. 5, mayo de 1999, pp. 7-8.
10. Ghali, A. y A.M. Neville, Structural analysis - A unified classical and matrix approach, 4ª. ed., E&FN Spon: London& New York, 1997, 831 pp.
11. Neville, A.M. "Specifying concrete for slipforming", Concrete International, vol. 32, núm. 11 noviembre de 1999, pp. 61-63.
12. Neville, A.M., "Litigation - A growing concrete industry", Concrete International, vol. 22, núm. 3, marzo de 2000, pp. 64-66.
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15. Neville, A.M., "Concrete cover to reinforcement - Or cover-up?", Concrete International, vol. 20, núm. 11, noviembre de 1998, pp. 25-29.
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18. Neville, A.M., "Suggestions of reserarch areas likely to improve concrete", Concrete International, vol. 18, núm.5, mayo de 1996, pp. 44-49.
19. Aitcin, P.C., "Demystifying autogenous shrinkage", Concrete International, vol. 21, núm. 11, noviembre de 1999, pp. 54-56.
Este artículo se publicó en Concrete International y se reproduce con la autorización del American Concrete Institute.
Por Adam Neville*
Decir que el concreto es el material de construcción más ampliamente usado en el mundo es declarar lo obvio. Desgraciadamente, una buena proporción del concreto en servicio no es tan bueno como debería o podría ser, especialmente con respecto a la durabilidad. La situación no es satisfactoria, pero tampoco inevitable, y es por eso que en el título he afirmado: "Hoy podemos hacer buen concreto". Así pues, yo estoy sugiriendo que tenemos el conocimiento y la capacidad para hacer buen concreto, pero no siempre lo hacemos así. Propongo exponer las razones de esta situación y los problemas involucrados, pero antes que nada, debo manifestar qué es lo que entiendo por buen concreto. Ciertamente, yo no quiero decir que se trate de un concreto con una resistencia particularmente alta o con algunas propiedades especiales. Lo que quiero decir es un concreto adecuado para el propósito que se le pretenda dar y para la esperanza de vida durante la cual ha de permanecer en servicio.Para poner un ejemplo simple, si se trata de una losa sobre rasante o de un piso para un garaje doméstico, los esfuerzos en servicio son extremadamente bajos y un concreto de baja resistencia es adecuado; no se gana nada con instalar un concreto de 50 MPa. De manera análoga, si usted está transportando oro, necesita un vehículo blindado, pero si usted está transportando copias fotostáticas, aunque sean muy valiosas, no usará un vehículo blindado. En cuanto a la vida de servicio esperada, se trata realmente de una cuestión de durabilidad.
Materiales cementantes para obtener durabilidad
Yo defino la durabilidad diciendo que cada estructura de concreto debe continuar desarrollando sus funciones para las que fue concebida, es decir, mantener su resistencia requerida y su serviciabilidad durante la esperanza de vida especificada o tradicional en las condiciones a las que se espera que esté expuesta la estructura. Hay cierto número de palabras en mi definición, pero todas tienen importancia. La serviciabilidad significa, entre otros requisitos, ausencia de deflexión excesiva. La esperanza de vida actualmente se especifica cada vez más de manera explícita, por ejemplo, 120 años para grandes puentes y túneles. Sin embargo, en muchos otros casos, existe una esperanza de vida tradicional que es más breve para almacenes y edificios industriales que para oficinas y unidades habitacionales privadas. Yo discutí la durabilidad y el mantenimiento necesario de estructuras de concreto en un artículo en Concrete International, en noviembre de 1997.1 En un solo artículo que trata del concreto en general, no puedo entrar en detalles; pero mi punto de vista es que tenemos un conocimiento adecuado del concreto para diseñar (o seleccionar) mezclas durables. Para muchas condiciones de exposición, estas mezclas deben contener cierto número de materiales cementantes y no solamente cemento portland. El cemento portland es un ingrediente esencial, pero es mucho menos satisfactorio cuando está solo que cuando también están presentes otros materiales cementantes. Éstos son: ceniza volante, escoria de alto horno granulada y molida, humo de sílice y algunos otros materiales muy finos en polvo, incluyendo calcáreas e inclusive rellenadores inertes. Yo traté estos diferentes materiales en un artículo en Concrete International en julio de 1994,2 y el humo de sílice en particular en un artículo posterior.3 No volveré a exponer mis puntos de vista, pero quisiera hacer una petición: llamemos a todos estos materiales "materiales cementantes", aun cuando, hablando estrictamente, algunos de ellos tienen únicamente propiedades cementantes latentes, o inclusive su contribución es en gran medida, o hasta exclusivamente, física en la acción. Mi punto de vista es que, mientras sigamos usando términos tales como "materiales de reemplazo", "aditivos minerales" o "materiales complementarios", creamos la impresión de que son inferiores al cemento portland, y no es así. Ellos son mutuamente iguales con el cemento portland. Por supuesto, en mi opinión, el concreto que contiene sólo cemento portland es apropiado únicamente para un rango muy limitado de usos.En un artículo en Concrete International en abril de 1999,4 mencioné que algunos productores de cemento portland se oponían al uso de otros materiales cementantes y aditivos. En alguna ocasión ellos utilizaron el eslogan: "El mejor aditivo es más cemento portland". Mi punto de vista es que, si estos diferentes materiales dan como resultado un mejor concreto, éste se continuará usando ampliamente sin temor a una competencia seria. En términos comerciales, el interés, no solamente de los fabricantes de cemento portland, sino de todos los que estamos "en el concreto", no es poner menos cemento portland en cada metro cúbico de concreto, sino producir más metros cúbicos de buen concreto. El editor en jefe de Concrete International me hizo un cumplido al señalar este comentario en e editorial de ese número de la revista.5
Aditivos
En mi opinión, los aditivos son ingredientes esenciales en la mayoría de las mezclas de concreto, pero su uso requiere una mejor comprensión de sus acciones y no sólo seguir ciegamente el consejo de un vendedor. Me referiré a la necesidad de entender el concreto en una sección aparte. La acción y el uso de los aditivos es un tema muy extenso, y me limitaré a sólo uno de sus aspectos. Es bien sabido que cualquier aditivo que vaya a emplearse tiene que ser compatible con el cemento en la mezcla. Ahora bien, con los aditivos más ordinarios del tipo reductores de cemento, solamente de vez en cuando existe un problema. No ocurre lo mismo en el caso de los superfluidificantes, también conocidos como aditivos reductores de agua de alto rango, los que se están usando cada vez más y son virtualmente necesarios cuando se incluye humo de sílice en la mezcla.Puede surgir algún problema por el hecho de que, tanto los superfluidificantes del tipo polisulfonato, como los sulfatos en el cemento portland, pueden reaccionar con C3A, que siempre está presente en el cemento portland. La situación es probablemente como sigue: por un lado, es necesaria cierta cantidad de superfluidificante durante la mezcla para lograr una adecuada trabajabilidad; por el otro, es esencial que el superfluidificante no interfiera indebidamente con las reacciones del cemento normal. Las moléculas del superfluidificante son necesarias para deflocular y dispersar las partículas de cemento en la mezcla. Es probable que ocurra una combinación con C3A cuando los iones de sulfato no se liberen lo suficientemente rápido para reaccionar con el C3A. Cuando se liberan de manera muy lenta, puede perderse muy rápidamente la trabajabilidad inicial, y entonces se dice que el cemento portland y el superfluidificante son incompatibles.Lo anterior no explica todavía por qué existe una reactividad variable de los sulfatos de calcio en el cemento portland. Si estuvieran siempre en forma de yeso, es decir, de hidrato de sulfato de calcio, nosotros conoceríamos su solubilidad. Sin embargo, en realidad, en la fabricación del cemento portland se usan, y muy legítimamente, diferentes formas de sulfato de calcio, tales como yeso, hemihidrato (que puede ser el resultado de una descomposición parcial del yeso durante el intermolido con el cemento portland), anhidrita o sulfato de calcio sintético (un subproducto de algunas industrias). Además, algo de sulfato en el cemento (y en realidad solamente estamos tratando de los iones de sulfato), se origina a partir del sulfuro contenido en el carbón o en el petróleo usado para quemar en el horno de cemento. Este sulfuro reacciona con óxidos volátiles de álcalis en el horno de cemento y forma sulfatos de álcalis que son altamente solubles.La cuestión esencial es que, dependiendo de su origen, los sulfatos pueden ser más o menos solubles, y la composición química del cemento no nos da información acerca de esto. El problema de la compatibilidad puede ser fácilmente resuelto, ya que, para cada cemento portland, existe una cantidad óptima de álcalis solubles (es decir, los que existen como sulfatos de álcalis), que aseguran la compatibilidad con un superfluidificante dado. Esto puede establecerse por medio de una simple prueba física sobre una lechada que contiene el superfluidificante y el cemento real que va a emplearse. Es esencial llevar a cabo tal prueba en mezclas que tienen una relación muy baja de agua / cemento (a/c), ya que en las mismas hay menos agua disponible para aceptar los iones de sulfato. Por supuesto, es precisamente en tales mezclas donde se usa un superfluidificante. Toda la cuestión de la compatibilidad ha sido admirablemente tratada por Aïtcin.6 El punto importante que hay que recordar es que usted no puede simplemente comprar cualquier cemento portland y cualquier superfluidificante, sino que debe emplear una combinación compatible de los dos materiales.
Concreto de alto desempeño
El título del documento de Neville y Aitcin, al cual acabo de referirme, es "Concreto de alto desempeño - una vista general".6 Nosotros usamos el término concreto de alto desempeño porque ha estado y sigue estando de moda. En realidad, el concreto de alto desempeño es simplemente concreto adecuado para propósitos específicos, que a veces poseen alta resistencia, ocasionalmente un alto módulo de elasticidad, pero con mayor frecuencia una buena durabilidad bajo las condiciones particulares de exposición.Yo no veo el concreto de alto desempeño como un tipo de material distinto, sino más bien como una parte del espectro de concretos, cada uno de los cuales es apropiado para su propósito particular. Yo creo que antes de que pase mucho tiempo, dejaremos de usar las distinciones en la nomenclatura y nos referiremos simplemente al "concreto" como un término genérico. Debe, por supuesto, ser siempre buen concreto.
Cemento con alto contenido de alúmina
El cemento con alto contenido de alúmina es totalmente diferente al cemento portland, y es importante estar conscientes de este hecho. En algunos países, se comercializa como "ciment fondu", sin mencionar el hecho (al menos en la propaganda) de que no es un cemento portland. El cemento con alto contenido de alúmina también se comercializa como "cemento de aluminato de calcio", posiblemente para distanciarlo de la imagen desgastada del cemento con alto contenido de alúmina. Aunque el nuevo nombre es correcto, el cemento portland debería, al mismo tiempo, ser llamado "cemento de silicato de calcio", pero entonces, ¿por qué cambiarle el nombre al viejo cemento portland, que sigue siendo confiable?En el pasado, el cemento con alto contenido de alúmina fue usado estructuralmente en muchos países europeos (particularmente en Gran Bretaña) y también en algunas estructuras sensibles en Estados Unidos. Una característica esencial de este cemento es que sus hidratos sufren en el concreto endurecido sufren una conversión química, que da como resultado una gran reducción de la resistencia, y que también tiene efectos adversos en la durabilidad. Consecuentemente, en muchos países europeos, excepto Francia, donde se inventó el cemento, el uso del cemento con alto contenido de alúmina en el concreto estructural, no está permitido o está severamente limitado. Esta situación ha existido durante un cuarto de siglo, pero hacia finales de los años noventa empezó un movimiento para volver a introducir el uso estructural de este cemento. Este tema fue discutido en Concrete International en agosto de 1998,7 y no repetiré aquí mis argumentos.Me apresto a agregar que el cemento con alto contenido de alúmina tiene muchas propiedades valiosas y es un material excelente para propósitos refractarios y para usos especializados, tales como reparaciones rápidas o elementos estructurales, en donde la resistencia a algunos tipos de ataque químico o las propiedades eléctricas son particularmente apropiados. Mi preocupación aquí es únicamente con el uso estructural de este material. La animada discusión de mi artículo8 y una carta posterior9 que trataba este tema hacen que sea interesante leer respecto a la importancia de la composición de los comités que escriben estándares o que proporcionan consejos técnicos.
¿Quién deberá estar bien informado acerca del concreto?
La razón para hacer esta pregunta es que nosotros tenemos más problemas con el concreto en servicio de los que deberíamos tener. En Gran Bretaña y en algunos otros países, estos problemas surgen a menudo por la división que existe en el conocimiento que poseen las gentes involucradas en el diseño de estructuras de concreto.Permítame retroceder un poco en el tiempo. En el pasado, los grandes diseñadores e ingenieros eran expertos en el análisis estructural, así como en los materiales que utilizaban. Limitándome a personas que ya no viven, quisiera mencionar a Eduardo Torroja en España, Hubert Rüsch en Alemania, Robert Philleo en Estados Unidos y sir William Glanville en la Gran Bretaña, a quienes yo conocí, o a Pier Luigi Nervi en Italia y Eugène Freyssinet en Francia. Los arquitectos también ligaron su conocimiento de la forma estructural con un conocimiento de las propiedades de los materiales involucrados. La educación moderna de los ingenieros civiles en Gran Bretaña y en Estados Unidos se concentra en el análisis estructural, los métodos numéricos y el uso de las computadoras. (Yo admito que he contribuido en este campo.)10 La enseñanza del concreto como material es casi nula. Sin embargo, el comportamiento de las estructuras de concreto involucra propiedades tales como contracción, fluencia, módulo de elasticidad y, por supuesto, durabilidad. Para las propiedades físicas y mecánicas, el diseñador usa valores arbitrarios que pueden ser o no satisfechos por el concreto real cuando la estructura es realmente construida. Con respecto a la durabilidad, existe la necesidad de equilibrar los deseos de lograr resistencia a agentes agresivos con las proporciones de mezclas que no conduzcan a excesivos gradientes de temperatura. Éstos, por supuesto, son sólo dos ejemplos de muchos factores que existen en la práctica. Me gustaría mencionar otro requisito de especificación que existe en el caso del concreto con cimbras verticalmente deslizantes. Me refiero a la necesidad de que el concreto permanezca plástico el tiempo suficiente para evitar la formación de juntas frías que se hagan suficientemente rígidas y también tener una resistencia adecuada con la prontitud suficiente para permitir que las cimbras se desplacen hacia arriba sin que el concreto se caiga o se abulte. Esta combinación de propiedades reológicas tiene que lograrse por medio de una mezcla que no sea defectuosa con respecto a su resistencia a largo plazo o a la durabilidad o a los gradientes térmicos. Este tema fue tratado en Concrete International en noviembre de 1999.11 Permítanme retornar al diseñador estructural y su conocimiento del concreto, o más bien, su falta de conocimiento. Para compensar esta deficiencia, muchas firmas consultoras de ingeniería están empleando ahora a tecnólogos del concreto. Sus antecedentes con frecuencia están en la geología y a veces en la física. Ellos llegan a ser altamente competentes en tecnología del concreto. Sin embargo, inevitablemente, no tienen conocimientos adecuados sobre la acción estructural sobre cargas y líneas de cargas, sobre la deformación inducida por cargas, sobre los efectos de la deformación elástica, así como del revenimiento y la contracción o la redistribución de esfuerzos, sobre los efectos de cargas temporales muy tempranas durante la construcción, o acerca de las exigencias prácticas y las dificultades durante la construcción. La situación resultante es que tenemos algunos diseñadores que carecen de conocimiento de los materiales y, al mismo tiempo, tecnólogos que carecen de conocimiento sobre estructuras y métodos de construcción. Debo recalcar la palabra "algunos", porque hay ingenieros estructurales con un excelente conocimiento del concreto como material, pero, desafortunadamente, no son muchos. Necesitamos muchos más ingenieros ampliamente instruidos y con un amplio conocimiento. Mientras tanto, podría ser útil considerar las consecuencias de esta dicotomía entre diseñadores que son ingenieros y personas relacionadas con materiales que no lo son. Los científicos de materiales con frecuencia escriben la parte del concreto de la especificación. Entonces sucede que una deficiencia en el conocimiento de la acción estructural y el comportamiento, y a veces también una falta de conocimiento de los métodos de construcción, puede dar como resultado elementos inconsistentes de la especificación y requisitos que no pueden cumplirse en la práctica. Esto, por supuesto, da al contratista una espléndida oportunidad para explotar las contradicciones, cuando no la imposibilidad de lograr lo que está especificado; puede exigirse más dinero para resolver estos problemas.12 Yo no estoy sugiriendo que esto ocurra con mucha frecuencia, pero cuando sucede, las sumas involucradas pueden ser muy grandes.
Especificando para la durabilidad
En el memorándum del presidente de ACI en Concrete International de septiembre de 1999,13 apareció un comentario interesante acerca de las especificaciones inapropiadas o ya pasadas de moda. La situación es que, en estos días, nosotros estamos usando cada vez más especificaciones del tipo comportamiento, más que instrucciones de prescripción. Es posible que la relación a/c no se especifique de manera explícita mediante un valor máximo, pero la resistencia a la compresión sí se especifica. En alguna otra parte de la especificación, existe el requisito de durabilidad.Dependiendo de las condiciones de exposición, la durabilidad puede requerir el uso de un tipo particular de cemento, y de un concreto adecuadamente denso, con una compactación total y una estructura de poros satisfactoria, especialmente el tamaño de los poros, de la pasta de cemento hidratada. Uno de los factores es la relación agua / cemento, a/c, pero esto debe ser compatible con la trabajabilidad necesaria para lograr la compactación total (o consolidación). Así pues, la a/c no debe ser demasiado baja, ya que la compactación total es más importante que una baja relación de a/c combinada con concreto pobremente compactado. Por otro lado, el criterio de distribución del tamaño de poros en la pasta de cemento hidratada puede requerir una a/c significativamente más baja que el valor necesario a partir de consideraciones de resistencia. El punto que yo estoy tratando de resaltar es que la especificación de una resistencia a la compresión relativamente baja, que puede lograrse con una relación más alta de a/c que la necesaria para asegurar la durabilidad requerida, puede llevar al contratista a consideraciones erróneas en la etapa de licitación. Es más aconsejable especificar una resistencia más alta, de modo que resulte compatible con la que sea necesaria para la durabilidad.Hacer esto tiene una ventaja adicional. Si el diseñador estructural sabe que va a tener una resistencia más alta, él puede explotarlo en su diseño. Por ejemplo, si los muros de sótanos y las columnas en la parte interior de un edificio están hechos de un concreto más resistente que en la parte superior, entonces no necesitan tener una sección transversal más grande para soportar una carga más grande que las columnas en los elementos superiores. Esto es ventajoso, no solamente en términos del espacio útil, sino también en términos de una carga más baja en los cimientos. Existe una situación similar en el caso de la subestructura de un puente.Un desacuerdo entre una resistencia a la compresión especificada relativamente baja, y un alto contenido de cemento especificado para la durabilidad (tal como se practica en algunos países) fue fraudulentamente explotado por un productor de concreto premezclado, en el Reino Unido.14 El logró la resistencia especificada (la cual era rutinariamente determinada en el sitio) pero puso menos cemento que lo indicado en las impresiones de la computadora (sabiendo que el contenido de cemento no sería verificado en el sitio).
Recubrimiento del refuerzo
Me gustaría ahora pasar a varios aspectos más prácticos para hacer buen concreto. Debido justamente a ese carácter práctico, algunas personas, principalmente los académicos, piensan que no merecen la consideración o el estudio; sobre todo, estos problemas no pueden resolverse por medio de un programa elaborado de computadora.El primero es el recubrimiento para el refuerzo. El recubrimiento es la distancia más corta entre la superficie de un elemento de concreto y la superficie más cercana del acero de refuerzo. En cierto número de estructuras en servicio, descubrí que el espesor del recubrimiento era incorrecto. En muchas de ellas, el recubrimiento era demasiado pequeño, y el resultado era la corrosión del acero. Existen varios propósitos para procurar el recubrimiento. El primero es poner concreto alrededor del acero de refuerzo en una viga, de modo que el esfuerzo en el concreto en flexión se transfiera al acero, el cual puede entonces desarrollar una fuerza de tensión. Esto es obvio para cualquier diseñador estructural. Lo que puede no ser tan obvio para la persona en el sitio de la construcción es que, en una viga o en una losa, demasiado recubrimiento puede dar como resultado una capacidad reducida para soportar momentos del elemento estructural. El recubrimiento también es importante desde el punto de vista del agrietamiento por contracción. El concreto no reforzado, si está restringido (lo cual casi siempre es el caso) permitirá que se desarrollen concentraciones de esfuerzo por tensión. Esto normalmente conduce a agrietamiento por contracción.El remedio consiste en proveer de refuerzo, muy cerradamente espaciado y localizado lo suficientemente cerca de la superficie expuesta en proceso de secado del elemento del concreto. El corolario de ésto es que el espesor del recubrimiento no debe ser excesivo. Debemos recordarlo cuando escuchamos el clamor ocasional por proveer recubrimientos cada vez más gruesos, por parte de quienes buscan proporcionar protección al refuerzo contra la corrosión. Esto me lleva a la necesidad de un recubrimiento adecuado para la protección del refuerzo contra la corrosión. Aunque la superficie del acero es pasivada y protegida por el ambiente alcalino del líquido de los poros en la pasta de cemento hidratada, esta protección puede ser destruida por la carbonatación y por el ingreso de iones agresivos que llegan hasta la superficie del acero. El ion más común es el cloruro, que procede ya sea del agua de mar -en rociaduras o transportado por aire- o de los agentes descongelantes en carreteras o puentes.Otra razón importante para procurar el recubrimiento adecuado del refuerzo es la protección del acero contra el fuego. La capacidad de resistencia al fuego es un tema complicado porque involucra la acción estructural, pero en esencia, los reglamentos de diseño especifican el recubrimiento mínimo de varios tipos de recubrimientos estructurales tales como vigas, columna, pisos y nervaduras necesarias para asegurar la resistencia al fuego durante cierto número de horas. Todo lo anterior demuestra que lograr el recubrimiento apropiado, ni insuficiente poco ni excesivo, es de gran importancia. Existen tres razones de por qué, en la práctica, el espesor del recubrimiento puede resultar insatisfactorio. Primero, el recubrimiento puede ser incorrectamente especificado. Segundo, la especificación puede ser incorrectamente formulada. Tercero, el recubrimiento real, tal como ha sido construido, puede ser diferente del que fue especificado. Estos tres problemas se discuten en Concrete International de noviembre de 1998.15 Aquí quiero considerar la cuestión del significado del término "recubrimiento" en la especificación o en los planos.Esperar exactamente el mismo recubrimiento a lo largo de cada varilla de refuerzo es algo fuera de la realidad. Debe existir alguna tolerancia. El ACI especifica una tolerancia negativa, es decir, un recubrimiento demasiado pequeño de 10 o 13 mm, dependiendo de la profundidad del elemento. La tolerancia Británica es de solamente 5 mm. En ninguno de los reglamentos se nos dice en cuánto puede excederse el recubrimiento. Y sin embargo, tal como mencioné antes, el recubrimiento excesivo tiene un efecto indeseable sobre la capacidad para soportar cargas de un elemento de flexión y sobre la resistencia al agrietamiento por contracción. En todo caso, ¿la tolerancia significa que no puede haber una sola localización en donde el recubrimiento sea incorrecto? ¿Cómo se puede verificar esto? E inclusive si el recubrimiento es correcto entes de la colocación real del concreto, existe un riesgo considerable de que algunas varillas sean desplazadas durante el colado del concreto. Esto puede deberse a las operaciones propias de la compactación (es decir, consolidación), si todo el acero de refuerzo no está rígidamente fijo en el espacio. El desplazamiento puede ser también causado por el peso o, estrictamente hablando, por la masa de los operadores que, después de todo, ¡tienen que estar parados en algo! No se trata solamente de gritar: "¡Hazlo mejor!" La estructura debe ser construible. De esto se sigue que el detallado del refuerzo debe hacerlo alguien con experiencia personal en construcción.La ejecución del doblado del acero debe verificarse cuidadosamente; no será suficiente el ajuste de la posición del acero por medio de un marro. Los bancos y los espaciadores, así como también los amarres, debe fijarlos un operador competente y no solamente alguien que tenga tiempo de hacerlo. Hay otras precauciones que pueden y deben tomarse.
Compactación
He mencionado la protección del acero contra la corrosión por medio de un espesor adecuado del recubrimiento, pero un espesor adecuado proporciona protección adecuada únicamente si el concreto en la zona del recubrimiento esta completamente compactado (es decir, consolidado). Yo iría más lejos para decir que la calidad del concreto que realmente se logra en la zona del recubrimiento es más importante que la calidad del concreto en cualquier otro punto de la estructura. Y sin embargo, ¿cómo podemos saber nosotros que se ha logrado la compactación total? ¿Y qué es precisamente lo que significa compactación total? No es posible todavía obtener respuestas a estas preguntas, y yo no puedo ofrecer ninguna opinión definida sobre estos asuntos.
Mezclado
Me he encontrado con cierto número de casos en los que el concreto en la estructura real parecía no haber sido adecuadamente mezclado. La causa de esto generalmente se encontraba en un inadecuado tiempo de mezclado. El tiempo de mezclado esta especificado de una manera general por el ACI 304.R.16 Los fabricantes de mezcladoras con frecuencia especifican el número mínimo de revoluciones en la mezcladora. Existen también métodos para determinar la homogeneidad del concreto al estar siendo descargado de la mezcladora.17 En realidad, existe la tentación por parte del proveedor de concreto, de reducir el tiempo de mezclado tanto como sea posible. De esta manera, él consigue una producción más grande por hora de una dosificación y de una planta de mezclado dadas, y una producción más grande significa economía; esto es, más dinero por el mismo capital desembolsado, y posiblemente por el mismo costo de mano de obra.Las consecuencias de un mezclado inadecuado son serias: un contenido variable de agregado, una relación variable de a/c, y concreto que no puede ser apropiadamente compactado por aquí y por allá. El remedio es obvio: establecer el tiempo de mezclado mínimo necesario, especialmente cuando se usa humo de sílice, y asegurarse de que se consiga esto en la práctica en cada dosificación de concreto, sin importar cuánta prisa pueda haber.
Curado
El curado del concreto es la más fácil de las operaciones que requieren baja tecnología. Y aún cuando esto no es así, se lo ve de esa manera. Pero, en verdad, ¿es el curado algo de poca importancia?El curado afecta principalmente al concreto en el recubrimiento del refuerzo, y yo ya he señalado que la calidad del concreto del recubrimiento es de considerable importancia con respecto a la durabilidad. Lo que es particularmente significativo es que el curado afecta la calidad real del concreto más que su calidad potencial.Vale la pena subrayar que el curado húmedo es esencial para que el cemento se hidrate tanto como sea posible. Esto no debe interpretarse como que se requiere la hidratación total de todo el cemento. Esto no solamente es innecesario, sino que, a una baja relación de a/c (menos que aproximadamente 0.4), es imposible.A pesar de la importancia del curado, es un hecho que éste invariablemente está especificado, pero rara vez se logra un curado satisfactorio. Este tema se discutió en Concrete International de mayo de 1996.18 Vale la pena repetir algunas razones contenidas en ese artículo, ciertamente no excusables, para la mala práctica prevaleciente de un curado inadecuado. Primero, el curado es una operación que sigue al final de las operaciones de colado del concreto; en consecuencia, existe un deseo -que no es extraño- de seguir con la siguiente fase del trabajo. Segundo, el curado es visto por muchos como una operación tonta, algo que no es trabajo: simplemente rociar agua sin que al final del día quede rastro de ello. En algunos climas puede argumentarse que el rociado con agua no es necesario ya que en cualquier momento empezará a llover. En otros climas puede argumentarse que el agua se evapora tan pronto como se ha aplicado al concreto, de modo que nada se gana ni puede ganarse. Así que, ya sea por una u otra razón, ¿por qué molestarse? La tercera razón para no aplicar el curado es que la mayor parte del personal en el sitio, con frecuencia incluyendo hasta al personal de supervisión, no cree sinceramente que el curado sirva para un propósito útil. Muchos de ellos nunca han aplicado o supervisado un curado apropiado. Y sin embargo han tenido éxito, de modo que, ¿por qué cambiar?La cuarta razón es más bien el argumento poco amable de que el curado no se ve. ¿Quién sabrá mañana si el concreto fue sometido a curado hoy? Quizás ellos argumenten que lo que no ven los ojos, no lo siente el corazón.La quinta y última razón es la más imperiosa, pero también una razón que tiende hacia el remedio: el curado no es algo por lo que se pague aparte. A fin de asegurar un buen curado, valdría la pena desarrollar un método de pago por él. Podría hacerse posiblemente por el consumo registrado de agua, pero es necesario desarrollar un método más ingenioso. En cualquier caso, el curado debería ser un punto separado en la factura.Si yo pongo énfasis en asegurar el curado, es porque esto es lo que puede hacer toda la diferencia entre tener un buen concreto al final de la operación de colocación que llegue a ser un buen concreto en servicio, por un lado, y por el otro, tener un buen concreto arruinado por la falta de un pequeño esfuerzo. La importancia del curado es en nuestros días todavía más grande que en el pasado, por tres razones. Primero, los cementos modernos, con su tasa más alta de ganancia de resistencia, han permitido, desafortunadamente, el empeoramiento en la práctica del curado. La explicación es como sigue: debido a que las resistencias adecuadas para la remoción de la cimbra o para negociar la superficie de concreto se alcanza muy pronto, existe una excusa para descontinuar el curado efectivo a una edad muy temprana.La segunda razón es que ahora se utilizan valores más bajos de a/c que en el pasado, y a fin de evitar la excesiva contracción autógena y la autodisecación, es necesario el ingreso temprano de agua en el concreto.19 Tercero, las mezclas modernas con frecuencia contienen ceniza volante y escoria de alto horno granulada y molida. Estos materiales, especialmente el último, reaccionan en periodos de tiempo más largos, y consecuentemente necesitan un curado prolongado.18
Conclusiones
El objetivo de este artículo es demostrar que es posible hacer un concreto bueno y durable hoy día, usando el conocimiento existente, sin una investigación excesiva y costosa y sin métodos de muy alta tecnología. Esto no quiere decir que yo vea el concreto como un material de baja tecnología. Con frecuencia lo es, pero nosotros podemos convertirlo en un material de alta tecnología, simplemente haciéndolo mejor y operando correcta y apropiadamente con base en la buena comprensión de los factores que influyen en sus propiedades y comportamiento en estructuras reales.He discutido, por fuerza muy brevemente, pero remitiendo a artículos más extensos publicados, varias áreas en donde nosotros podemos mejorarlo fácilmente. Antes que nada, debo reconocer la sabiduría de incluir en la mezcla toda una variedad de materiales cementantes y no únicamente el cemento portland. También debemos usar aditivos apropiados que ofrecen una manera de adecuar las propiedades del concreto, principalmente en el estado fresco, a las necesidades de una construcción específica. En el caso de los superfluidificantes, es esencial asegurar la compatibilidad entre el aditivo y el cemento portland que se está efectivamente usando.Los superfluidificantes son necesarios para hacer concreto con una muy baja relación de a/c; con frecuencia, tales concretos son conocidos como concretos de alto desempeño. En mi opinión, esta expresión debería desaparecer: nosotros siempre debemos hacer el concreto que sea adecuado al propósito que se pretende. No debe usarse cemento con alto contenido de alúmina en el concreto estructural. Sin embargo, existe mucha propaganda para el material, y es útil estar familiarizado con el comportamiento de este cemento en las estructuras en servicio. Ciertamente, es vital para los diseñadores estructurales estar muy bien familiarizados con las propiedades y el comportamiento del concreto que se usará en la estructura. En otras palabras, ellos deben tener un buen conocimiento del concreto y de la influencia de sus varios ingredientes. Algunos especialistas de materiales tienen ese conocimiento, pero no están familiarizados con la acción estructural y el comportamiento en servicio. Si tales especialistas escriben las especificaciones, existe el riesgo de requisitos incompatibles en varias cláusulas. Es vital una buena especificación cuando hay que asegurar la durabilidad en las condiciones esperadas, y por supuesto, es esencial que el concreto sea durable. No debe ignorarse el requisito de resistencia satisfactoria: tanto la durabilidad como la resistencia deben considerarse en la etapa del diseño y al escribir la especificación. Finalmente, he discutido cuatro temas que algunas personas consideran de baja tecnología: recubrimiento del refuerzo, compactación (o consolidación) del concreto, tiempo adecuado de mezclado y curado. Tal vez sean de baja tecnología, pero la atención apropiada a todos ellos, así como un buen conocimiento y entendimiento del concreto, son esenciales si vamos a dejar de considerar el concreto como un material barato y de baja tecnología. Nosotros siempre debemos hacer buen concreto con una durabilidad apropiada. Existen muchas respuestas a la cuestión de la durabilidad, pero nosotros podemos hacer buen concreto hoy.
Referencias
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2. Neville, A.M., "Cementitious materials - A different viewpoint", Concrete International, vol.16, núm.7, julio de 1994, pp. 32-33.
3. Neville A.M., "Silica fume in a specification: prescribed, permited, or omitted?", Concrete International, submitted for publication, 2000.
4. Neville, A.M., "What everyone who is in concrete should know about concrete", Concrete International, vol. 21, núm. 4, abril de 1999, pp. 57-61.
5. Editor's Comment, Concrete International, vol. 21, núm. 4, abril de 1999. p. 4.
6. Neville, A.M. y P.C. Aitcin, "High-performance concrete - An overview", Materials and Structures, vol. 31, marzo de 1998, pp. 111-117.
7. Neville, A.M., "A 'new' look at higth - Alumina cement," Concrete International, vol. 20, núm. 8, agosto de 1998, pp. 1-5.
8. Letters to the Editor, Comment on reference 7, Concrete International, vol.21, núm. 3, marzo de 1999, pp. 7-10.
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10. Ghali, A. y A.M. Neville, Structural analysis - A unified classical and matrix approach, 4ª. ed., E&FN Spon: London& New York, 1997, 831 pp.
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16. ACI Committee 304, "Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete", ACI Manual of Concrete Practice, Part 2: Construction Practices and Inspection Paviments, American Concrete Institute, Farmigton Hills, Mich., 2000, 29 pp.
17. Neville, A.M., Properties of concrete, 4ª. ed, Addison Wesley Longman: England, and John Wiley, Nueva York, 1996, 844 pp.
18. Neville, A.M., "Suggestions of reserarch areas likely to improve concrete", Concrete International, vol. 18, núm.5, mayo de 1996, pp. 44-49.
19. Aitcin, P.C., "Demystifying autogenous shrinkage", Concrete International, vol. 21, núm. 11, noviembre de 1999, pp. 54-56.
Este artículo se publicó en Concrete International y se reproduce con la autorización del American Concrete Institute.
martes, 27 de enero de 2009
Productividad en la Industria de la ConstrucciónTécnicos y Profesionales SPG -
Un tema recurrente en este último tiempo, hace referencia a los niveles de productividad en la industria de la construcción, donde los procesos operativos y de gestión, presentan variables que se transforman en factores críticos de éxito. Para lograr un control sobre éstos, se debe trabajar sobre los flujos de información, recursos humanos, materiales y equipos. Sin embargo, a diferencia de otras industrias de proceso, ésta presenta un desfase en lo que se refiere al grado de tecnologización y capacitación. Hasta hace un tiempo atrás, los procesos constructivos se basaban en un fuerte componente de manualidad y esfuerzo físico. Por esta razón, se pensaba que el personal directamente involucrado, no requería de capacitación e incluso hoy en día, la acreditación del grado de especialización no es una práctica generalizada ni obligatoria. Otra diferencia sustancial con otros tipos de industria de proceso, es que equipos multidisciplinarios rotan de un proyecto a otro, en diversas y cambiantes condiciones geográficas, al igual que la logística en la cadena de abastecimiento (proveedores, almacenamiento y distribución interna). Además, el hecho de que esta actividad sea principalmente enfocada a la acción, desvía la atención de actividades de gestión como la Planificación de Corto Plazo que, enfocada correctamente, tiene asociada una atractiva relación costo / beneficio para los proyectos. Con respecto a los procesos de soporte, tales como control de avance, costos y mano de obra, los sistemas empleados por las empresas constructoras entregan en general una visión parcial del comportamiento pasado de la productividad en obra, y no son muy exactos ni ágiles para medir y detectar problemas de productividad. Respondiendo a las necesidades de la construcción antes mencionadas, se han desarrollado herramientas que permiten medir la productividad, entregando valores detallados y efectivos para la gestión, en términos del manejo de factores productivos, como mano de obra, uso de equipos y materiales. Estas herramientas se denominan SINA (Sistema de Información Niveles de Actividad) y ADP (Análisis De Procesos), las cuales permiten identificar, establecer control y hacer gestión sobre las variables críticas. Datos Históricos Sobre Productividad Las primeras publicaciones académicas referentes al tema de productividad en la construcción en Chile, datan de 1989, año en el cual se desarrolló un estudio de investigación, en un esfuerzo conjunto entre la Escuela de Ingeniería de la Universidad Católica de Chile y la Corporación de Capacitación de la Construcción, con el fin de optimizar los procesos de operación en cuanto a costo, calidad y plazos de ejecución, como también poder comparar nuestros estándares, con los de un país desarrollado industrialmente como Estados Unidos. Tal estudio contemplaba encontrar, traducir, adaptar a nuestra mentalidad investigaciones realizadas en universidades de Estados Unidos, para tener una aplicación práctica en terreno adecuada a nuestra realidad, la que permitió obtener los primeros indicadores de distribución del tipo de trabajo realizado por el personal de terreno en la industria de la construcción chilena. Bajo este esquema se definieron tres conceptos. Estos son: Trabajo Productivo (TP):Aquel trabajo que aporta en forma directa al avance del proyecto; representado por actividades tales como; la colocación de ladrillos, pintado de muros y/o colocación de enfierraduras, entre otros. Trabajo Contributorio (TC): Actividades de apoyo para la ejecución del trabajo productivo. Algunos ejemplos de estas actividades son: recibir o dar instrucciones, revisión de planos, aprovisionamiento de materiales, aseo en frentes de trabajo, transporte de materiales, etc, y Trabajo No Contributorio o No Productivo (TNC): Cualquier actividad que no corresponda a algunas de las categorías anteriores. Algunos ejemplos son desplazamientos sin objetivos específicos, esperas por sistema constructivo, etc. Desde entonces a la fecha, los resultados de diversas mediciones y asesorías realizadas, han detectado los siguiente valores: Tabla 1.(ver en pdf):Comparación y Evolución de Indicadores de la Distribución del Trabajo a Nivel Internacional y Nacional Asimismo, datos comparativos del tipo de trabajo realizado, detectados en las asesorías de SPG entre 1992 y 2001, desagregados por tipos de edificación (altura y extensión), Ver Tablas 2, 3 y 4. )ver en pdf): En un análisis detallado de lo que realizan los trabajadores en los tipos de trabajo Contributorio y No Contributorio contenidos en la información anterior, y los valores recomendados para ellos, se presentan en las Tablas 5y 6 (ver en pdf) Principales Causas de Pérdidas de Tiempo en Trabajo Productivo Las mediciones realizadas han demostrado que el problema de productividad en la construcción se debe fundamentalmente, a la ineficiencia en el manejo de la mano de obra. Esto queda demostrado mediante mediciones que reflejan que el Trabajo No Productivo en las obras nacionales, tenía un valor que bordeaba un 38% del tiempo total trabajado, de acuerdo a la información entregada en la Tabla 1. Las principales causas de perdida de trabajo productivo se pueden dividir en: a)Aquellos que afectan la productividad de la mano de obra, tales como viajes excesivos, esperas, detenciones, trabajo inefectivo, trabajo rehecho y trabajo lento, b)Los que influyen negativamente en la productividad de los materiales y maquinaria. Métodos Constructivos en Edificación y Montaje En el inicio de este artículo se ha dicho que el trabajo de apoyo a las empresas constructoras se ha complementado con el Análisis de Desarrollo de Procesos, obtenido al estudiar los cambios en la tecnologización de los Métodos Constructivos. Obras de Edificación A continuación se presenta un análisis comparativo sobre los avances en la Obra Gruesa, basado en las mediciones realizadas entre los años 1992 y 2001. 1)Proceso de Enfierradura; la externalización de parte del proceso: fierros doblados (desde proveedor), prearmado de vigas, pilares y estribos, machones, además de la modificación del método constructivo y el número de integrantes de cuadrillas basado en estudios de Análisis del Proceso (ADP), ha llevado al mejoramiento sustancial en el trabajo productivo, disminuyendo por ende los tiempos en trabajos contributorios y no contributorios. (ver Tabla 7, en pdf). 2) Sistema de Encofrado; las actividades que influyen en el mejoramiento de sus niveles productivos (ver Tabla 8 en pdf) están principalmente relacionadas al prearmado de módulos, armado de paquetes con piezas menores, mejor aseo en los sectores de acopio, reducción y estandarización de cuadrillas sobre la base de análisis de proceso (ADP), mejoramiento en la metodología de trabajo, con la consecuente reducción de los tiempos de ciclo, calidad del proceso y producto terminado. 3)Proceso de Hormigonado; no está ajeno a los cambios tecnológicos y de método. La variación en los indicadores de trabajo productivo (ver Tabla 9 en pdf) se debe fundamentalmente, a la masificación del premezclado y al análisis de procesos (ADP), que ha redundado en la disminución de los tiempos de ciclo y estandarización de las cuadrillas. Complementariamente ha aportado al proceso, la aplicación de equipos que reducen los tiempos de colocación, por ejemplo, bombas, volquetes, capachos aditivos específicos, etc.
Obras de Montaje Si se observan, los valores comparativos entre el año ’92 y el actual, la variación producida está asociada a la variación de TC (mediciones e instrucciones), y al TNC (viajes , esperas y sobre dotación de cuadrillas), pero fundamentalmente desde un punto de vista de gestión de obra el cambio se ha debido a las mejoras en los sistemas de Planificación de Corto Plazo. (PCP). Se desprende que los niveles productivos para este tipo de construcción, se relacionan directamente con la cantidad y eficiencias de los equipos utilizados, a diferencia de las obras de edificación, las cuales hacen uso intensivo de recurso mano de obra. Algunos ejemplo para este tipo de faenas, son los siguientes: Conclusiones La aplicación de técnicas de medición de niveles de productividad y gestión de obra en terreno, basados en métodos estadísticos y la experiencia del equipo asesor, permiten generar indicadores de la eficiencia en la utilización de los recursos: mano de obra, materiales y equipos, en cada una de las etapas del proyecto. Esta metodología permite realizar un control y seguimiento de las actividades que se ejecutan en un proceso o área productiva, gracias al contacto directo entre el equipo asesor y el personal de obra, tanto directivo como operativo. En general las perdidas, de todo tipo, producidas se deben fundamentalmente a una falta de planificación, especialmente de corto plazo. Adicionalmente, la implementación de herramientas de Productividad, sirve como base para la creación de Procedimientos, Instructivos de Trabajo y Listas de Chequeos, documentación básica para la Gestión de Calidad de una empresa, bajo el marco de la Norma ISO – 9000:2000.
http://www.revistabit.cl/body_articulo.asp?ID_Articulo=800
Un tema recurrente en este último tiempo, hace referencia a los niveles de productividad en la industria de la construcción, donde los procesos operativos y de gestión, presentan variables que se transforman en factores críticos de éxito. Para lograr un control sobre éstos, se debe trabajar sobre los flujos de información, recursos humanos, materiales y equipos. Sin embargo, a diferencia de otras industrias de proceso, ésta presenta un desfase en lo que se refiere al grado de tecnologización y capacitación. Hasta hace un tiempo atrás, los procesos constructivos se basaban en un fuerte componente de manualidad y esfuerzo físico. Por esta razón, se pensaba que el personal directamente involucrado, no requería de capacitación e incluso hoy en día, la acreditación del grado de especialización no es una práctica generalizada ni obligatoria. Otra diferencia sustancial con otros tipos de industria de proceso, es que equipos multidisciplinarios rotan de un proyecto a otro, en diversas y cambiantes condiciones geográficas, al igual que la logística en la cadena de abastecimiento (proveedores, almacenamiento y distribución interna). Además, el hecho de que esta actividad sea principalmente enfocada a la acción, desvía la atención de actividades de gestión como la Planificación de Corto Plazo que, enfocada correctamente, tiene asociada una atractiva relación costo / beneficio para los proyectos. Con respecto a los procesos de soporte, tales como control de avance, costos y mano de obra, los sistemas empleados por las empresas constructoras entregan en general una visión parcial del comportamiento pasado de la productividad en obra, y no son muy exactos ni ágiles para medir y detectar problemas de productividad. Respondiendo a las necesidades de la construcción antes mencionadas, se han desarrollado herramientas que permiten medir la productividad, entregando valores detallados y efectivos para la gestión, en términos del manejo de factores productivos, como mano de obra, uso de equipos y materiales. Estas herramientas se denominan SINA (Sistema de Información Niveles de Actividad) y ADP (Análisis De Procesos), las cuales permiten identificar, establecer control y hacer gestión sobre las variables críticas. Datos Históricos Sobre Productividad Las primeras publicaciones académicas referentes al tema de productividad en la construcción en Chile, datan de 1989, año en el cual se desarrolló un estudio de investigación, en un esfuerzo conjunto entre la Escuela de Ingeniería de la Universidad Católica de Chile y la Corporación de Capacitación de la Construcción, con el fin de optimizar los procesos de operación en cuanto a costo, calidad y plazos de ejecución, como también poder comparar nuestros estándares, con los de un país desarrollado industrialmente como Estados Unidos. Tal estudio contemplaba encontrar, traducir, adaptar a nuestra mentalidad investigaciones realizadas en universidades de Estados Unidos, para tener una aplicación práctica en terreno adecuada a nuestra realidad, la que permitió obtener los primeros indicadores de distribución del tipo de trabajo realizado por el personal de terreno en la industria de la construcción chilena. Bajo este esquema se definieron tres conceptos. Estos son: Trabajo Productivo (TP):Aquel trabajo que aporta en forma directa al avance del proyecto; representado por actividades tales como; la colocación de ladrillos, pintado de muros y/o colocación de enfierraduras, entre otros. Trabajo Contributorio (TC): Actividades de apoyo para la ejecución del trabajo productivo. Algunos ejemplos de estas actividades son: recibir o dar instrucciones, revisión de planos, aprovisionamiento de materiales, aseo en frentes de trabajo, transporte de materiales, etc, y Trabajo No Contributorio o No Productivo (TNC): Cualquier actividad que no corresponda a algunas de las categorías anteriores. Algunos ejemplos son desplazamientos sin objetivos específicos, esperas por sistema constructivo, etc. Desde entonces a la fecha, los resultados de diversas mediciones y asesorías realizadas, han detectado los siguiente valores: Tabla 1.(ver en pdf):Comparación y Evolución de Indicadores de la Distribución del Trabajo a Nivel Internacional y Nacional Asimismo, datos comparativos del tipo de trabajo realizado, detectados en las asesorías de SPG entre 1992 y 2001, desagregados por tipos de edificación (altura y extensión), Ver Tablas 2, 3 y 4. )ver en pdf): En un análisis detallado de lo que realizan los trabajadores en los tipos de trabajo Contributorio y No Contributorio contenidos en la información anterior, y los valores recomendados para ellos, se presentan en las Tablas 5y 6 (ver en pdf) Principales Causas de Pérdidas de Tiempo en Trabajo Productivo Las mediciones realizadas han demostrado que el problema de productividad en la construcción se debe fundamentalmente, a la ineficiencia en el manejo de la mano de obra. Esto queda demostrado mediante mediciones que reflejan que el Trabajo No Productivo en las obras nacionales, tenía un valor que bordeaba un 38% del tiempo total trabajado, de acuerdo a la información entregada en la Tabla 1. Las principales causas de perdida de trabajo productivo se pueden dividir en: a)Aquellos que afectan la productividad de la mano de obra, tales como viajes excesivos, esperas, detenciones, trabajo inefectivo, trabajo rehecho y trabajo lento, b)Los que influyen negativamente en la productividad de los materiales y maquinaria. Métodos Constructivos en Edificación y Montaje En el inicio de este artículo se ha dicho que el trabajo de apoyo a las empresas constructoras se ha complementado con el Análisis de Desarrollo de Procesos, obtenido al estudiar los cambios en la tecnologización de los Métodos Constructivos. Obras de Edificación A continuación se presenta un análisis comparativo sobre los avances en la Obra Gruesa, basado en las mediciones realizadas entre los años 1992 y 2001. 1)Proceso de Enfierradura; la externalización de parte del proceso: fierros doblados (desde proveedor), prearmado de vigas, pilares y estribos, machones, además de la modificación del método constructivo y el número de integrantes de cuadrillas basado en estudios de Análisis del Proceso (ADP), ha llevado al mejoramiento sustancial en el trabajo productivo, disminuyendo por ende los tiempos en trabajos contributorios y no contributorios. (ver Tabla 7, en pdf). 2) Sistema de Encofrado; las actividades que influyen en el mejoramiento de sus niveles productivos (ver Tabla 8 en pdf) están principalmente relacionadas al prearmado de módulos, armado de paquetes con piezas menores, mejor aseo en los sectores de acopio, reducción y estandarización de cuadrillas sobre la base de análisis de proceso (ADP), mejoramiento en la metodología de trabajo, con la consecuente reducción de los tiempos de ciclo, calidad del proceso y producto terminado. 3)Proceso de Hormigonado; no está ajeno a los cambios tecnológicos y de método. La variación en los indicadores de trabajo productivo (ver Tabla 9 en pdf) se debe fundamentalmente, a la masificación del premezclado y al análisis de procesos (ADP), que ha redundado en la disminución de los tiempos de ciclo y estandarización de las cuadrillas. Complementariamente ha aportado al proceso, la aplicación de equipos que reducen los tiempos de colocación, por ejemplo, bombas, volquetes, capachos aditivos específicos, etc.
Obras de Montaje Si se observan, los valores comparativos entre el año ’92 y el actual, la variación producida está asociada a la variación de TC (mediciones e instrucciones), y al TNC (viajes , esperas y sobre dotación de cuadrillas), pero fundamentalmente desde un punto de vista de gestión de obra el cambio se ha debido a las mejoras en los sistemas de Planificación de Corto Plazo. (PCP). Se desprende que los niveles productivos para este tipo de construcción, se relacionan directamente con la cantidad y eficiencias de los equipos utilizados, a diferencia de las obras de edificación, las cuales hacen uso intensivo de recurso mano de obra. Algunos ejemplo para este tipo de faenas, son los siguientes: Conclusiones La aplicación de técnicas de medición de niveles de productividad y gestión de obra en terreno, basados en métodos estadísticos y la experiencia del equipo asesor, permiten generar indicadores de la eficiencia en la utilización de los recursos: mano de obra, materiales y equipos, en cada una de las etapas del proyecto. Esta metodología permite realizar un control y seguimiento de las actividades que se ejecutan en un proceso o área productiva, gracias al contacto directo entre el equipo asesor y el personal de obra, tanto directivo como operativo. En general las perdidas, de todo tipo, producidas se deben fundamentalmente a una falta de planificación, especialmente de corto plazo. Adicionalmente, la implementación de herramientas de Productividad, sirve como base para la creación de Procedimientos, Instructivos de Trabajo y Listas de Chequeos, documentación básica para la Gestión de Calidad de una empresa, bajo el marco de la Norma ISO – 9000:2000.
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sábado, 3 de mayo de 2008
TRABAJO Nº 2
CAPITULO 6: FORMULACION DE HIPOTESIS
RESUMEN
Representa un elemento fundamental en el proceso de investigación, luego de formular un problema y de la revisión de literatura, el investigador enuncia la hipótesis que orientará el proceso de investigación y permitirá llegar a conclusiones concretas.
Las hipótesis son proposiciones tentativas que establecen relaciones entre dos o mas variables; y son el centrodel enfoque cuantitativo-deductivo.
Representa un elemento fundamental en el proceso de investigación, luego de formular un problema y de la revisión de literatura, el investigador enuncia la hipótesis que orientará el proceso de investigación y permitirá llegar a conclusiones concretas.
Las hipótesis son proposiciones tentativas que establecen relaciones entre dos o mas variables; y son el centrodel enfoque cuantitativo-deductivo.
La Variable es una propiedad que puede fluctuar cuya variación es susceptible de medirse u observarse. Ejemplo: la resistencia de concreto, áridos, el cemento, el clima, (personas, otros servicios, objetos, hechos y fenómenos), productividad, procedimiento constructivo.
Las variables adquieren valor en la investigación cuando llega a relacionarse con otras variables, esto se presenta cuando forman parte de una hipótesis.
Son funciones de la Hipótesis: guiar el proceso de investigación, señalar las relaciones o vínculos existentes entre las variables y cuales de ellas se deben estudiar, sugerir una explicación en ciertos hechos y orientar la investigación, estableciendo la forma en que debe organizarse eficientemente el análisis de los datos.
Son funciones de la Hipótesis: guiar el proceso de investigación, señalar las relaciones o vínculos existentes entre las variables y cuales de ellas se deben estudiar, sugerir una explicación en ciertos hechos y orientar la investigación, estableciendo la forma en que debe organizarse eficientemente el análisis de los datos.
Y su objetivo principal, es de aprobar y sugerir teorías.
La hipótesis surgen del planteamiento del problema (preguntas de investigación y objetivos de investigación) las cuales han sido justificados o reformulados después de la revisión de literatura. Por lo tanto existe una estrecha relación entre PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA, REVISION DE LITERATURA E HIPOTESIS.
Las hipótesis útiles también surgen si se tiene un buen planteamiento del problema aunque no se disponga de un buen marco teórico, pero resulta ser una falta grave si se formula hipótesis sin conocer adecuadamente el estado del conocimiento.
Al definir el alcance del estudio, el investigador decide establecer o no las hipótesis. En los estudios exploratorios no se establecen hipótesis.
Los requisitos que deben cumplir las hipótesis son: referirse a una situación real, es decir, tener correspondencia con la realidad; deben formularse en términos claros, es decir, emplear palabras precisas que no den lugar a múltiples interpretaciones (la claridad con que se formulen es fundamental, debido a que constituyen una guía para la investigación); la relación entre las variables de una hipótesis deben ser claras y lógicas; las variables de la hipótesis deben ser observables y medibles, lo mismo que la relación entre ellas; las hipótesis requieren técnicas para probarlas.
TIPOS DE HIPOTESIS
HIPOTESIS DE INVESTIGACION. Proposiciones tentativas sobre la o las posibles relaciones entre dos o mas variables. Estas a su vez pueden ser:
1. hipótesis descriptivas de un dato o valor pronosticado. Se utilizan en investigaciones de alcance descriptivo, con la finalidad de predecir un dato o valor de una o varias variable.
2. Hipótesis correlacionales. Especifican la relación entre dos ó más variables, pueden alcanzar nivel predictivo y parcialmente explicativo. Si se relacionan dos varibles se denomina correlacion vivariada y si se relacionan más de dos variables, se denomina correlacion multiple
3. Hipótesis de la diferencia entre grupos. Se formulan en investigaciones cuya finalidad es comparar grupos, para establecer:
La hipótesis surgen del planteamiento del problema (preguntas de investigación y objetivos de investigación) las cuales han sido justificados o reformulados después de la revisión de literatura. Por lo tanto existe una estrecha relación entre PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA, REVISION DE LITERATURA E HIPOTESIS.
Las hipótesis útiles también surgen si se tiene un buen planteamiento del problema aunque no se disponga de un buen marco teórico, pero resulta ser una falta grave si se formula hipótesis sin conocer adecuadamente el estado del conocimiento.
Al definir el alcance del estudio, el investigador decide establecer o no las hipótesis. En los estudios exploratorios no se establecen hipótesis.
Los requisitos que deben cumplir las hipótesis son: referirse a una situación real, es decir, tener correspondencia con la realidad; deben formularse en términos claros, es decir, emplear palabras precisas que no den lugar a múltiples interpretaciones (la claridad con que se formulen es fundamental, debido a que constituyen una guía para la investigación); la relación entre las variables de una hipótesis deben ser claras y lógicas; las variables de la hipótesis deben ser observables y medibles, lo mismo que la relación entre ellas; las hipótesis requieren técnicas para probarlas.
TIPOS DE HIPOTESIS
HIPOTESIS DE INVESTIGACION. Proposiciones tentativas sobre la o las posibles relaciones entre dos o mas variables. Estas a su vez pueden ser:
1. hipótesis descriptivas de un dato o valor pronosticado. Se utilizan en investigaciones de alcance descriptivo, con la finalidad de predecir un dato o valor de una o varias variable.
2. Hipótesis correlacionales. Especifican la relación entre dos ó más variables, pueden alcanzar nivel predictivo y parcialmente explicativo. Si se relacionan dos varibles se denomina correlacion vivariada y si se relacionan más de dos variables, se denomina correlacion multiple
3. Hipótesis de la diferencia entre grupos. Se formulan en investigaciones cuya finalidad es comparar grupos, para establecer:
La hipotesis plantea la diferencia sin establecer a que grupo favorece la diferencia
La hipotesis plantea la diferencia y a la vez especifica a favor de que grupo es la diferencia.
4. Hipótesis causales. Estas hipótesis afirma las las relaciones entre variables proponiendo relaciones causa-efecto y pueden ser: Hipotesis bivariadas y multivatiadas
HIPOTESIS NULAS. Son el contrario de las hipótesis de investigación. Son proposiciones de relaciones entre variables para refutar o negar lo que afirma la hipótesis.
HIPOTESIS ALTERNATIVAS. Son posibilidades diferentes o “alternas” para las hipótesis de investigación y nula.
HIPOTESIS ESTADISTICA. Es la transformación de las hipótesis de investigación, nulas y alternativas en forma de símbolos estadísticos, y solamente es possible formularlos cunado los datosque se van a procesar en la investigacion son numeros, porcentajes, promedios. Pueden ser: 1) de estimación, 2) de correlación y 3) de diferencias de medias.
HIPOTESIS NULAS. Son el contrario de las hipótesis de investigación. Son proposiciones de relaciones entre variables para refutar o negar lo que afirma la hipótesis.
HIPOTESIS ALTERNATIVAS. Son posibilidades diferentes o “alternas” para las hipótesis de investigación y nula.
HIPOTESIS ESTADISTICA. Es la transformación de las hipótesis de investigación, nulas y alternativas en forma de símbolos estadísticos, y solamente es possible formularlos cunado los datosque se van a procesar en la investigacion son numeros, porcentajes, promedios. Pueden ser: 1) de estimación, 2) de correlación y 3) de diferencias de medias.
En una investigación pueden formularse más de una hipótesis.
Las hipótesis se contrastan con la realidad para ser aceptada o rechazadas en un contexto determinado(tiempo espacio, participantes u objetos)
Hay investigaciones en las que no se puede formular hipótesis por que el fenómeno a estudiar es desconocido o se carece de información para establecerlas (pero ello solo ocurre en los estudios exploratorios y en algunos estudios descriptivos).
martes, 15 de abril de 2008
TAREA Nº 1
MÉTODO DEDUCTIVO
Es un método de razonamiento que consiste en tomar conclusiones generales para explicaciones particulares. El método se inicia con el análisis de las preposiciones, postulados, teoremas, leyes principios, etc. de aplicación universal y de comprobada validez para aplicarlos a soluciones o hechos particulares.
Ejemplo.
Partiendo de algunas limitaciones de la f0rma geometrica de la viga, la hipotesis de las secciones planas(copmatibilidad geométrica), las leyes de equilibrio y las relaciones entre esfuerzos y deformaciones: Ley de Hooke (leyes constitutivas), se deduce la la fórmula de la flexión pura para vigas.
MÉTODO INDUCTIVO.
Este método utiliza el razonamiento para obtener conclusiones que partiendo de hechos particulares aceptados como validos, llega a conclusiones, cuya aplicación sea de carácter general. El método se inicia con un estudio individual de hechos y se formulan conclusiones universales que se postulan como leyes principios o fundamentos de una teoría.
Demostrar que la suma de los n primeros numeros naturales es igual a n(n+1)/2
Demostración:
Queremos probar que para todo número natural
1+2+3+4+.............+n = n(n+1)/2
Sea P(n) = 1+2+3+4+...........+n= n(n+1)/2,
1) P(1) = 1(1+1)/2, lo cual es verdadero
2) Suponemos que
P(k) = 1+2+3+4++..........+k = k(k+1)/2, es verdadero
3) P(k+1) = 1+2+3+4+.........+k+(k+1)= (k+1)((k+1)+1)/2
1+2+3+4+.........+k+(k+1) = (k+1)(k/2+1)
= (k+1)(k+2)/2
Pos lo tanto hemos confirmado que para todo númrto natural n : 1+2+3+4+......n = n(n+1)/2
Es un método de razonamiento que consiste en tomar conclusiones generales para explicaciones particulares. El método se inicia con el análisis de las preposiciones, postulados, teoremas, leyes principios, etc. de aplicación universal y de comprobada validez para aplicarlos a soluciones o hechos particulares.
Ejemplo.
Partiendo de algunas limitaciones de la f0rma geometrica de la viga, la hipotesis de las secciones planas(copmatibilidad geométrica), las leyes de equilibrio y las relaciones entre esfuerzos y deformaciones: Ley de Hooke (leyes constitutivas), se deduce la la fórmula de la flexión pura para vigas.
MÉTODO INDUCTIVO.
Este método utiliza el razonamiento para obtener conclusiones que partiendo de hechos particulares aceptados como validos, llega a conclusiones, cuya aplicación sea de carácter general. El método se inicia con un estudio individual de hechos y se formulan conclusiones universales que se postulan como leyes principios o fundamentos de una teoría.
Demostrar que la suma de los n primeros numeros naturales es igual a n(n+1)/2
Demostración:
Queremos probar que para todo número natural
1+2+3+4+.............+n = n(n+1)/2
Sea P(n) = 1+2+3+4+...........+n= n(n+1)/2,
1) P(1) = 1(1+1)/2, lo cual es verdadero
2) Suponemos que
P(k) = 1+2+3+4++..........+k = k(k+1)/2, es verdadero
3) P(k+1) = 1+2+3+4+.........+k+(k+1)= (k+1)((k+1)+1)/2
1+2+3+4+.........+k+(k+1) = (k+1)(k/2+1)
= (k+1)(k+2)/2
Pos lo tanto hemos confirmado que para todo númrto natural n : 1+2+3+4+......n = n(n+1)/2
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