Fundamentos del concreto

Presfuerzo y prefabricación
Inauguramos una sección con la participación del ingeniero Gabriel Santana, quien nos hablará sobre un tema esencial dentro de la industria de la construcción en México y en el mundo.
Desde que el IMCYC me distinguió con el honor de escribir dentro de esta nueva sección de la revista Construcción y Tecnología, la cual dedicaré a los temas de la prefabricación y el presfuerzo, me percaté con emoción de que finalmente esta tecnología había ganado el lugar que le corresponde en la construcción mexicana.
Al ser nuestro líder de opinión, el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto AC ha tenido la iniciativa de difundir las bases, fundamentos y las ventajas del presfuerzo y la prefabricación y dedicarle espacio editorial dentro de su exitosa revista. Sin duda alguna, la prefabricación ha tenido que abrirse camino en la mente de los arquitectos, diseñadores estructurales, inversionistas, especificadores de obra pública con base en demostrar con resultados que se proponen o prometen. ¡Qué bien por el IMCYC y por Construcción y Tecnología al reconocer algo que por años ha venido demostrando su eficacia y bondades! Está el compromiso gremial de los prefabricadores de continuar consiguiendo los resultados esperados por todos nuestros clientes que, como se dice coloquialmente, “se la han jugado” con nosotros en muchos cientos de miles... millones, de metros cuadrados que hoy en día tiene México construidos con esta tecnología.
El recorrido por la prefabricación y el presfuerzo que haremos nos mostrará de forma clara las bondades y ventajas del sistema; nos actualizará en sus aplicaciones y sobre todo, nos ilustrará para tomar la decisión más adecuada en nuestro proyecto, asegurándoles que cuatro de cada cinco veces, será realizado con prefabricados de concreto.
Una pregunta
¿Qué hace diferente a las estructuras prefabricadas de concreto, de otras construidas de manera tradicional? Sin duda alguna, al comparar una estructura prefabricada y presforzada de concreto con el sistema tradicional e incluso con otras técnicas como el acero, pueden enumerarse muchísimas ventajas… máxime si esa tarea queda en manos de alguien tan“perdidamente enamorado” de los prefabricados como lo está su servidor. Buscando expresar las diferencias más objetivas podríamos enumerar las siguientes como las más importantes:
Primero: Es un proceso industrializado en el que la calidad es altamente cuidada y por lo tanto garantizada. Al ser repetitivo y producirse con importantes economías de escala, su costo es competitivo. En las plantas de prefabricados se tienen diferentes moldes, generalmente metálicos los cuales se utilizan repetidamente. Los trabajadores logran un alto conocimiento de lo que hacen y por ello la calidad siempre se mantiene. Sin embargo, la repetición no condena a que los proyectos tengan que ser iguales entre sí. La versatilidad de adaptar elementos estándar a proyectos diferentes es la creatividad propia de nuestra Industria. Buscamos pintar con el mismo pincel las obras de arte que los proyectistas crean.
Segundo: Se optimizan los diseños. El presfuerzo en los elementos estructurales los habilita para resistir las acciones externas de otra manera y por lo tanto se pueden hacer claros entre columnas más grandes, con mayores y más útiles espacios libres. Los peraltes de los elementos estructurales; sin embargo, se conservan iguales para estos nuevos claros, a pesar incluso de sostener grandes cargas vivas, como ocurre en los centros comerciales. También se reduce el peso total de la estructura en más de 30% lo cual es benéfico al lograr cimentaciones más sencillas. Al reducir el peso muerto se reduce también el riesgo sísmico. El concreto presforzado supera en comportamiento a cualquier otro material de construcción ya que es el único que mantiene una fuerza activa dentro de él, una energía almacenada que está esperando ser utilizada en el momento adecuado.
Tercero: Los tiempos de construcción se ven drásticamente reducidos, permitiendo la pronta utilización de los proyectos y acelerando su recuperación económica o bien su beneficio social. Una planeación adecuada logra que la estructura prefabricada se convierta en el catalizador del proyecto ya que exige mayor y más anticipada planeación de los eventos. Cuando está de por medio la utilización diaria de una línea de producción, todos los involucrados se orientan a conseguir todas las definiciones arquitectónicas y estructurales con la debida anticipación. Además, se aceleran los procesos de preparación en campo por aquello de “ya van a llegar las grúas” que inmediatamente prenden el taxímetro y cobran –como decía un cliente muy apreciado– ¡como si fueran trasatlánticos! Esas grúas de alto costo resultan los conceptos que menos cuestan por metro cuadrado de construcción cuando son eficientemente utilizadas. Y no es que haya trabajadores del tipo de“Superman” en el sitio de la obra, en las plantas y en el montaje; simplemente el trabajo se organiza de otra manera. Se opera en varios frentes simultáneamente: la cimentación en el sitio de la obra y la estructura en 3 ó 4 o más líneas de producción en la planta, que diariamente fabrican columnas, trabes, losas y hasta fachadas de todos los niveles de la estructura. De esta manera se rompe la vieja Ruta crítica, condenada a concluir la cimentación y luego empezar columnas y después trabes y después losas y después fachadas. La nueva Ruta Crítica es entonces el montaje, el cual es ejecutado eficientemente por trabajadores especializados, con equipos si bien sofisticados y costosos, pero que a cambio dejan diariamente montados en su posición final piezas de concreto que forman decenas y hasta cientos de metros cuadrados de esa nueva estructura que a los ojos de cualquiera rápidamente crece abriéndole espacio al resto de las disciplinas de construcción que ahora trabajan sobre superficies confiables, sin cimbras ni apuntalamientos y en grandesáreas o plataformas de trabajo que les permiten lograr los mejores rendimientos a instaladores, acabadores, decoradores, etcétera. Por todo esto considero que los prefabricados son realmente el gran catalizador del proyecto.
Cuarto: Se utiliza concreto de alta resistencia de comportamiento superior, con mayores propiedades elastoplásticas, libre de reacciones químicas y de alta durabilidad. Aún cuando ya es resistente al fuego, una estructura de concreto tradicional la presforzada puede duplicar y en ocasiones triplicar el tiempo de exposición al fuego manteniendo sus propiedades. Veremos un poco más adelante que esta tecnología requiere este concreto especial para poder funcionar, pero a cambio se tienen estas ventajas intrínsecas que hacen una estructura más duradera y que al paso de los años permanece igual e incluso mejor, ya que como sabemos el concreto aún después de los 28 días continua aumentando (de manera infinitesimal, por supuesto) su resistencia.
Quinto: La calidad es superior y son proyectos más sustentables con mayor respeto al ambiente ya que eliminan la cimbra, aprovechan mejor los recursos naturales, evitan las importaciones, reciclan materiales, disminuyen la contaminación, etcétera. Las construcciones urbanas realizadas con prefabricados disminuyen de manera importante la afectación a la ciudad viva y en pleno. Tal es el caso de los viaductos elevados.¿Cómo podría construirse un proyecto de esa naturaleza si no es con esta tecnología? Hoy la sustentabilidad ya no es solamente una ventaja de los sistemas constructivos que la tienen: es un imperativo. Por ello, es necesario eliminar la explotación de bosques madereros para hacer tableros de cimbra o durmientes de ferrocarril de madera; es imperativo que nuestro personal sea altamente eficiente en la utilización de recursos y que se reduzcan los desperdicios, las pérdidas por deterioro debido al uso inapropiado y algo importante… la seguridad en la obra. A mayor número de personas es inevitablemente mayor el riesgo. El prefabricado logra reducir a la décima parte el personal en el sitio de la obra. A continuación propongo una matriz de características de los sistemas constructivos más populares, comparándolos con los aspectos más importantes que éstos tienen.
En la segunda parte de este artículo se analizará cómo el presfuerzo modifica sustancialmente las propiedades del concreto convirtiéndolo en ese maravilloso y casi milagroso nuevo material: el concreto presforzado. c

Gabriel Santana Echeagaray
(Primera parte)