Primeros tanques
de concreto presforzado
en México
Francisco Garza Mercado
Fotos: Archivo CyT,
A partir de esta edición presentaremos
una serie de documentos de gran valor histórico, los cuales aparecieron
en los
primeros años de lo que hoy es
Construcción y Tecnología.
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El autor de este artículo que apareció en la Revista IMCYC de 1964, es ingeniero civil por la Universidad de Nuevo León, y para ese año, era Jefe del Departamento de Proyectos de Grupo Industrial de la Construcción. Entre sus trabajos más representativos estaban la dirección del proyecto del Condominio del Norte, de 30 pisos, hecho en concreto reforzado; la torre de televisión de XET-TV, de 150 metros de altura, y el Puente Internacional Reynosa-Hidalgo, en construcción en esos momentos.
El texto
Dos tanques cilíndricos de concreto presforzado con capacidad de 3, 750 m3 cada uno –primeros en su tipo en México– fueron construidos para la Planta Termoeléctrica Monterrey, de la Comisión Federal de Electricidad1. Su empleo originó un ahorro del 20 por ciento en el costo inicial en comparación con otros tipos más usuales. Se estima que los gastos de mantenimiento resultarán también menores. El ahorro proviene del uso de los materiales en la forma que más conviene a sus propiedades mecánicas, ya que el concreto trabaja a compresión aun durante sus más críticas condiciones de carga, dado que todos los esfuerzos de tensión en las paredes debidos a la presión del líquido se contrarrestan mediante un presfuerzo circunferencia 1 de valor superior. Al evitarse los esfuerzos de tensión –y por lo tanto el peligro de grietas– es posible el empleo de concretos y aceros de alta resistencia utilizados a sus máximos esfuerzos de trabajo, necesitando así menores cantidades de dichos materiales para la obra. En tanques de concreto reforzado, debido al agrietamiento, es necesario especificar esfuerzos bajos para ambos materiales, y la cantidad de acero aumenta considerablemente. La menor cantidad de materiales para tanques de concreto presforzado con alambre de alta resistencia, en comparación con los otros dos tipos más comunes, permite predecir que resultarán económicos a partir de capacidades de tanques en los cuales los espesores de las paredes y su refuerzo dejen de ser una función con limitaciones constructivas.
1Esta central termoeléctrica, terminada de construir en julio de 1965, ya se encuentra fuera de servicio, según informa la Comisión Federal de Electricidad.
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Materiales
Se utilizaron los siguientes materiales:
concreto de f’r=140 kg, icm’ en el fondo y de f’r=
250 kg ‘cm: en muros y cubierta. El acero no presforzado fue de
grado estructural. El acero de presfuerzo, con punto de ruptura mínimo
de 14 500 kg/cm”, se hizo trabajar a un esfuerzo aproximado de
10 000 kg cmL>. El presfuerzo circunferencial, alma del sistema,
se aplicó siguiendo el procedimiento BBRV2, de origen
suizo, mediante una máquina presforzadora VOGT con capacidad
de 2 ton.
2Se trata de un sistema muy novedoso en su momento, desarrollado
por la empresa BBR en 1944, y que a lo largo del tiempo ha demostrado un continuo avance.
Procedimientos constructivos
| IMCYC | ||
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Refuerzo
de piso y cimiento. Nótese la tapajunta de polivinilo y
la forma interior de la zapata hecha de ladrillo. |
Colado de la zapata. | |
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| Vista parcial del colado del piso. | Imagen de la cimbra deslizante. Se observa las primeras tandas de acero de refuerzo. |
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| Detalle de la cimbra deslizante, a las seis horas aproximadamente de iniciado el colado. | Cimbra deslizante. El primer
sector de 90" de muro estaba por terminarse.. |
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| Iniciado el colado del tercer sector del muro. | Terminado el colado del segundo
sector de uno de los tanques. |
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| Al fondo, un
tanque con sus muros terminados. Es notable la esbeltez de la pared. En primer plano, la colocación del acero de refuerzo de la cubierta. |
Vista del tanque durante el colado. | |
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| Carro de la máquina presforzadora. Se observa el rollo de alambre, la jaula de contraventeo y la flecha rectangular. | Aparato de tensado. | |
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| Aparato de tensado en movimiento. | Aparato medidor de la tensión en el alambre ya colocado. | |
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| Detalle del embobinado, pernos de anclaje y cadena. | Máquina traslapadora de alambre. | |
Piso: Fue del tipo flexible, de 8 cm de espesor y reforzado con una parrilla ligera de varillas radiales y circulares. Se coló sobre una plantilla distribuidora de gravilla y arena de 10 cm de espesor, apisonada a mano, sobre la cual se tendió un riego de asfalto. El colado –de aproximadamente 25 m3– se efectuó en una sola operación con concreto fabricado en la obra. La superficie, de sección cónica, se enrasó mediante un tablón pivoteado en el centro del tanque y guiado en el perímetro exterior mediante una serie de escantillones colocados a nivel.
Zapata: Para acomodar el arranque del muro y dejar holgura para las deformaciones radiales del tanque, la zapata tuvo una sección transversal en “U”. Su ancho se escogió de tal manera que el esfuerzo en el terreno bajo ésta fuera igual a la carga de agua sobre el piso, a fin Detalle de la cimbra deslizante, a las seis horas aproximadamente de iniciado el colado. Cimbra deslizante. El primer sector de 90” de muro estaba por terminarse. Iniciando el colado del tercer sector del muro de evitar deformaciones diferencia-les entre una y otro a tanque lleno. El refuerzo consistió en varillas circulares amarradas con estribos radiales localizados en la prolongación de las varillas del piso. Se colocó perimetralmente una junta de polivinilo de bulbo central, con su rama inferior ahogada en el concreto de la zapata mientras que la superior se ahogaría posteriormente en el muro.
El colado se hizo sobre una plantilla igual a la del piso; se cimbró interiormente mediante un pequeño muro de ladrillo y exteriormente con madera. La rama exterior de la “U” se dejó sin colar, por exigirlo así los librajes propios de la máquina presforzadora, completándose el colado después de que el presfuerzo circunferencia 1 del muro fue terminado.
Cubierta: Se trata de un casquete esférico rebajado de 8 cm de espesor y armado con varillas circulares y radiales. Los coceos se resistieron mediante un anillo exterior metálico, formado por una canal laminada, fabricado en cuatro secciones unidas entre sí con tornillos. La obra falsa consistió en arcos de madera apoyados en una torre central y colgados de pendolones en el perímetro del tanque, completándose la cimbra con tableros y yugos de madera. Los arcos tuvieron un alto valor de recuperación, pues al terminar el trabajo se utilizaron en otra obra definitiva.
Muros: Aun cuando en rigor se debía haber mencionado de los muros con anterioridad a la cubierta, se ha dejado esta parte para el final con objeto de tratar en forma continua los distintos aspectos de su construcción, que fueron los más importantes de toda la obra y que incluyeron: colado de las paredes mediante cimbra deslizante; descripción de ésta; operación de presfuerzo; descripción de la máquina presforzadora, y revestimientos del tanque. Se empezará por hablar de los muros en sí.
Para materializar la condición del proyecto de apoyo simple sobre la zapata y libertad casi absoluta de desplazamiento, los muros se apoyaron sobre almohadillas de neopreno en 64 puntos del tanque (el módulo de cizallamiento del neopreno es tan bajo que puede deformarse casi sin esfuerzo). El espacio entre la cara superior de la zapata y la inferior del muro, entre dos apoyos consecutivos, se llenó con papel ruberoide. El muro se coló con cimbra deslizante, que exigió una serie de preparativos y previsiones que incluyen la preparación de todo el material, la contratación de todo el personal y la prueba del equipo antes de comenzar con el colado, ya que esta técnica no permite improvisaciones mayores una vez que la cimbra se pone en movimiento.
Siguiendo el procedimiento usual en estos casos, la cimbra se llenó en cuatro horas, de manera que al terminar de llenarla, el concreto en la parte inferior había comenzado su endurecimiento. Se empezó entonces a levantarla, primero lentamente para ir observando su funcionamiento y luego a velocidad normal, que en este caso fue de unos 20 cm por hora, variando entre 15 y 23 cm de acuerdo como lo permitían la humedad y la temperatura ambiente.
Cimbra deslizante: Como los tanques fueron más anchos que altos, la cimbra de tipo normal, que cubre todo el perímetro, no se justificaba económicamente. Para reducir el costo relativo se usó un solo cuadrante de circunferencia, con lo cual pudo usarse un total de 8 veces en ambos tanques, y dado que la altura de la cimbra fue de 1.20 m y la del muro de 12 m, permitió un rendimiento relativo de 80 usos. Pensando además que una cimbra de madera sería incapaz de soportar tantos movimientos, se utilizó cimbra metálica la cual no sólo resistió el duro trabajo sino que pudo rescatarse íntegramente y en magnífico estado. Las partes laterales de la cimbra se unieron con marcos metálicos; en los postes interiores de estos marcos se atornillaron armaduras de rigidez que a la vez se unían en un tubo central formando un “gajo” de 90”. En los postes exteriores se soldaron ménsulas para el apoyo del andamio exterior. Todo el sistema se contraventeó horizontalmente y la parte interior se cubrió parcialmente con madera para dar un piso de trabajo y de almacenamiento de varillas. El tubo central deslizaba sobre un mástil vertical retenido con cables. En el centro se montó una torre de madera donde se localizaron las escaleras para el personal. El izado de la cimbra se hizo mediante gatos neumáticos apoyados en las varillas de gateo y que empujaban contra el cabezal del marco; uno de los gatos se colocó junto al tubo central. Para controlar la horizontalidad del sistema se tendió un conjunto de tubos; como éstas tienen diámetros distintos y velocidades de rotación iguales, el alambre se estira entre una y otra para igualar el gasto de alambre; mediante el ajuste de los resortes de las mordazas es posible dar la tensión especificada en cada caso. La reacción se soporta por fricción en una cadena sinfín que abraza al tanque por encima del último embobinado y se hace pasar por un juego de engranes dentro del mismo aparato. Estando equilibradas la tensión en el alambre y la reacción en la cadena, y sincronizadas las velocidades del carro y del aparato de tensión, la flecha de transmisión es siempre vertical y el movimiento del conjunto es suave, sin tirones ni brusquedades que pudieran dañar al alambre o al tanque y sin pérdidas por fricción en el enrollado. La máquina permite ajustes en cuanto a la tensión en el alambre y al paso de los mismos, y puede usarse desde diámetros de tanque de 5 m en adelante. Como complemento, la máquina tiene un aro superior para portar el rollo de alambre, una tarima para el operario, un marco de rigidez para mantener el sistema a la distancia apropiada y un sistema de retenidas para mantener el carro en posición.
Revestimientos: Para protección del alambre, la superficie exterior del tanque se revistió con una capa de concreto colado al vacío de 5 cm de espesor. El procedimiento consistió en el colado de concreto muy fluido dentro de moldes conectados por tuberías a una bomba de vacío que se encarga de absorber el exceso de agua permitiendo un endurecimiento instantáneo a la vez que una gran adherencia con el alambre y el concreto de más edad de las paredes. Se diseñaron especialmente para esta obra tableros metálicos de aproximadamente 13 m2 de superficie que se movían mediante un carro semejante al de la máquina presforzadora, y mantenidos en posición mediante una estructura horizontal y un contrapeso. Al terminar con el revestimiento se coló la parte exterior de la zapata y posteriormente se rellenó el hueco entre zapata y muro con asfalto para ayudar a la impermeabilización de la junta.
Prueba de los tanques
A fin de comprobar la impermeabilidad de los tanques sin la previa aplicación de impermeabilizante alguno, se llenaron éstos después de terminado el revestimiento exterior. Se observó un comportamiento muy aceptable. Prácticamente toda la pared exterior permaneció seca, con excepción de manchas de agua aisladas. No hubo fugas ni lloradores en toda la superficie del tanque. Se vaciaron los tanques, procediéndose enseguida a la impermeabilización de todas las superficies en contacto con el agua. Se volvieron a llenar, recibiéndolos en ese estado la Comisión Federal de Electricidad, sin que hasta la fecha, a casi un año de haber sido entregados, se hayan reportado defectos de ninguna naturaleza.
Conclusiones del autor
Pasado un tiempo prudente, en espera de los resultados de estos primeros
tanques de concreto presforzado que se construyeron en México,
ya es posible decir que esos resultados han sido halagadores, por haber
demostrado un comportamiento de primera en todo el tiempo transcurrido
desde que se pusieron en servicio. Por los datos obtenidos de los mismos,
así como de otras obras parecidas, unas ya en construcción
y otras en estado de presupuesto, se ha comprobado además su
gran economía. No es nuestra intención decir con esto
que los tanques de concreto presforzado son una panacea que resolverá
todos los problemas de tanques de almacenamiento, pero sí sabemos,
de acuerdo con las evidencias, que bien vale la pena considerar su uso
si lo que se busca es una estructura de calidad y de costo económico.
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