{"id":90524,"date":"2011-10-01T00:00:00","date_gmt":"2011-10-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2011\/10\/01\/hormigon-duradero\/"},"modified":"2015-12-28T18:38:32","modified_gmt":"2015-12-28T20:38:32","slug":"hormigon-duradero","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/hormigon-duradero\/","title":{"rendered":"Hormig\u00f3n duradero"},"content":{"rendered":"
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MARCIA MINILLO<\/span><\/a> Pilares de la construcci\u00f3n del estacionamiento actual del edificio e-Tower, en S\u00e3o PauloMARCIA MINILLO<\/span><\/p><\/div>\n

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La convicci\u00f3n generalizada en el \u00e1mbito t\u00e9cnico de la construcci\u00f3n civil al respecto de que el hormig\u00f3n de alta resistencia (CAR, sigla en portugu\u00e9s) explota o se degrada masivamente al ser expuesto a elevadas temperaturas, tal como en un caso de incendio, puede ser una equivocaci\u00f3n. El material resiste bastante bien ante ese tipo de eventualidad, tal como lo demostr\u00f3 un estudio realizado por el ingeniero civil Carlos Amado Britez para su tesis doctoral intitulada Evaluaci\u00f3n de pilares de hormig\u00f3n armado coloreado de alta resistencia sometidos a elevadas temperaturas<\/em>, defendida en marzo de este a\u00f1o en la Escuela Polit\u00e9cnica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (Poli-USP). La tesis demostr\u00f3 que, dependiendo de las condiciones, el CAR\u00a0 puede resistir muy bien al fuego, tanto como el hormig\u00f3n com\u00fan. En general, se considera CAR – a veces, tambi\u00e9n denominado en Brasil, hormig\u00f3n de alto desempe\u00f1o (CAD) – a aqu\u00e9l apropiado para su uso en construcciones que tendr\u00e1n una larga vida \u00fatil con pocas intervenciones para mantenimiento, pudiendo durar m\u00e1s de 100 a\u00f1os, porque presenta mayor resistencia a la intemperie.<\/p>\n

La principal caracter\u00edstica del CAR es que presenta una resistencia superior a 50 megapascales (MPa), la unidad que mide la presi\u00f3n y la tensi\u00f3n a la que son sometidos los materiales. Un MPa equivale a 10,19 kilogramos fuerza (kgf) – o newton (N) – por cent\u00edmetro cuadrado. Esto equivale a colocar, sin da\u00f1arlo, 10 kilogramos sobre un cent\u00edmetro cuadrado de hormig\u00f3n calculado para esa finalidad. El experimento cont\u00f3 con la participaci\u00f3n de 10 empresas de ingenier\u00eda y construcci\u00f3n para la financiaci\u00f3n y la provisi\u00f3n de los materiales y productos, aparte de contar con la supervisi\u00f3n de cinco entidades relacionadas con el sector, tales como la Asociaci\u00f3n Brasile\u00f1a de Cemento Portland (ABCP) y el Instituto Brasile\u00f1o de Concreto (Ibracon).<\/p>\n

El CAR surgi\u00f3 a finales de los a\u00f1os 1950 en Noruega, para contemplar las necesidades de seguridad y durabilidad en grandes obras, que requer\u00edan un material con baja permeabilidad y alta resistencia mec\u00e1nica, tales como t\u00faneles y construcciones en alta mar, industriales y nucleares. En aquella \u00e9poca, una “elevada” \u00a0resistencia correspond\u00eda a algo entre 50 y 60 MPa. Comparativamente, el hormig\u00f3n com\u00fan iba entre 12 a 15 MPa. Para cualquier tipo de este material, las caracter\u00edsticas dependen de las proporciones de los componentes con los que est\u00e1 construido, tales como el tipo de cemento y los aditivos. El agua es uno de los ingredientes que m\u00e1s influyen en ese aspecto. “Cuanto mayor es la cantidad utilizada para su composici\u00f3n, menor resistencia presenta el hormig\u00f3n”, explica Britez. Los agregados granulados, tales como las piedras, y pulverizados, como la arena, tambi\u00e9n cumplen un rol fundamental.<\/p>\n

\"069_Concreto_188\"<\/a>Pero tambi\u00e9n existen otros ingredientes importantes, denominados adiciones, tales como la s\u00edlice activa y el metacaol\u00edn, que lo tornan m\u00e1s compacto y ocupan los espacios vac\u00edos que las piedras, con su estructura irregular, no logran rellenar. En la composici\u00f3n tambi\u00e9n intervienen sustancias qu\u00edmicas disgregantes (aditivos), que, por ejemplo, sirven para disminuir la cantidad de agua necesaria para la hidrataci\u00f3n de las part\u00edculas de cemento. Luego, todo eso es “empaquetado” o unificado en un producto que es el hormig\u00f3n. El CAR es m\u00e1s compacto y exhibe una menor porosidad. Parad\u00f3jicamente, esta \u00faltima caracter\u00edstica tambi\u00e9n\u00a0 representa su punto d\u00e9bil. En Europa, luego de algunas d\u00e9cadas de uso, se descubri\u00f3 que, bajo ciertas condiciones, puede desplazarse o incluso explotar cuando queda expuesto a altas temperaturas, tal como sucedi\u00f3, durante la d\u00e9cada de 1990, en algunos t\u00faneles europeos que soportaron grandes incendios. Se trata de un fen\u00f3meno denominado spalling, o desprendimiento, que en algunos casos puede ser explosivo. “Algunas hip\u00f3tesis indican que esto ocurre porque, cuando el material es expuesto a elevadas temperaturas durante un determinado tiempo, el agua libre presente en su composici\u00f3n se calienta convirti\u00e9ndose en vapor”, explica Brites. “En el caso del CAR, su baja porosidad provoca que no pueda extravasarse, aumentando la presi\u00f3n interna a punto tal de provocar el spalling”. Fue entonces que surgi\u00f3 la desconfianza hacia el uso de ese tipo de hormig\u00f3n en las grandes obras. La tesis mencionada logr\u00f3 desmitificar ese escenario.<\/p>\n

Composici\u00f3n variada<\/strong>
\nEl punto principal del trabajo consiste en que la demostraci\u00f3n\u00a0 de la ocurrencia o no del spalling<\/em> depende de una serie de circunstancias y caracter\u00edsticas del hormig\u00f3n de alta resistencia sometido a altas temperaturas, tales como su composici\u00f3n, que puede variar seg\u00fan el pa\u00eds. Su director de tesis, el profesor Paulo Roberto Helene, del Departamento de Ingenier\u00eda de Construcci\u00f3n Civil, de la Poli-USP, recuerda que en la mayor\u00eda de los estudios realizados en Brasil y en el exterior se utilizan cuerpos de prueba (muestras de hormig\u00f3n) peque\u00f1os, de unos pocos cent\u00edmetros c\u00fabicos, sin acero en su estructura. “En esas condiciones, efectivamente, en algunos casos, el CAR se destruye”, dice Paulo Roberto. La edad del material es otra cuesti\u00f3n que incide para la ocurrencia del spalling, tanto en experimentos como en situaciones reales. Britez dice que en diversas investigaciones se utilizan muestras que no cuentan con m\u00e1s de un mes de edad. Dif\u00edcilmente, en una situaci\u00f3n real, una estructura con ese tiempo se ver\u00eda sometida a altas temperaturas a causa de un incendio. “En un edificio, por ejemplo, un pilar de un mes de antig\u00fcedad raramente ser\u00eda afectado por un incendio, ya que la edificaci\u00f3n a\u00fan se hallar\u00eda en construcci\u00f3n y no existir\u00edan muebles ni otros materiales inflamables que provocaran un incendio”, explica. Con el paso del tiempo, el hormig\u00f3n adquiere resistencia y disminuye su humedad interna. Por eso, lo ideal es el uso de muestras de al menos un a\u00f1o de edad para los ensayos de simulaci\u00f3n de incendios. “De ah\u00ed la importancia que reviste el trabajo de Britez, quien realiz\u00f3 los ensayos en una muestra con dimensiones reales: un pilar con una estructura similar a la utilizada en un edificio realmente construido”, dice Paulo Roberto. \u00c9l se refiere al e-Tower, un edificio construido en 2002, en la calle Funchal, en Vila Ol\u00edmpia, en la zona sur de S\u00e3o Paulo. En esa \u00e9poca, el hormig\u00f3n utilizado en sus pilares bati\u00f3 el record mundial de resistencia, con 125 MPa. Una r\u00e9plica de uno de esos pilares, de 70 por 70 cent\u00edmetros de lado y dos metros y medio de altura, permaneci\u00f3 durante ocho a\u00f1os al aire libre en un patio de la Poli, hasta que fue utilizada en la investigaci\u00f3n.<\/p>\n

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CARLOS BRITEZ<\/span><\/a> El pilar de 2,5 metros de altura, antes de ser conducido al horno y el resultado posterior con un 95% de su estructura intactaCARLOS BRITEZ<\/span><\/p><\/div>\n

En un horno del Instituto de Investigaciones Tecnol\u00f3gicas (IPT), tres de las caras del pilar fueron sometidas – la restante qued\u00f3 hacia afuera, porque no hab\u00eda espacio -, durante tres horas, a temperaturas que llegaron a los 1.200 \u00baC. Para medir la temperatura alcanzada en el interior del pilar, se instalaron en su interior, en varias profundidades, diversas termocuplas, una especie de term\u00f3metros. “Comprob\u00e9 que en el n\u00facleo, la temperatura alcanz\u00f3 unos 40 \u00baC, el calor que soportar\u00eda normalmente en algunos d\u00edas de verano”, comenta. “En ese sector, fue como si el pilar no supiese que estaba expuesto al fuego”. Pero incluso en los sectores externos, los da\u00f1os fueron relativamente peque\u00f1os. “En el \u00e1rea de la secci\u00f3n transversal del pilar, un 95% se mantuvo perfectamente y un 5% se redujo por efecto del spalling”, comenta Britez. Solamente una capa superficial, de alrededor de cinco mil\u00edmetros (mm) de espesor, donde la temperatura lleg\u00f3 a m\u00e1s de 1.000 \u00baC qued\u00f3 de color anaranjado y se vio muy afectada. Pero en el interior, donde la temperatura promedio fue de 600 \u00baC, apareci\u00f3 luego del fuego una capa negra, de alrededor de 55 mm de espesor.<\/p>\n

En el n\u00facleo, la coloraci\u00f3n qued\u00f3 tal como era originalmente, roja. Esa pigmentaci\u00f3n fue utilizada en algunos pilares del e-Tower para diferenciarlos de los otros, construidos con hormig\u00f3n com\u00fan. Ese color se debe a un pigmento fabricado con \u00f3xido de hierro (Fe2O3), que hizo posible uno de los descubrimientos m\u00e1s importantes del trabajo. “Tambi\u00e9n puede servir como un excelente term\u00f3metro natural, pues ayuda a evaluar la estructura luego del incendio”, explica Britez. “Los an\u00e1lisis realizados revelaron que el color es un indicativo de la temperatura y de la resistencia mec\u00e1nica”. Su constataci\u00f3n s\u00f3lo fue posible porque se sabe que el \u00f3xido de hierro sufre alteraciones qu\u00edmicas y cambia su coloraci\u00f3n con el aumento de la temperatura. Es decir, el hormig\u00f3n rojizo se oscurece cuando se lo somete a temperaturas de alrededor de 600 \u00baC. Para temperaturas m\u00e1s altas, por encima de los 900 \u00baC, puede cambiar de color nuevamente, torn\u00e1ndose anaranjado, seg\u00fan muestra la investigaci\u00f3n. El color rojizo en el n\u00facleo de la pieza ensayada indica que all\u00ed el calor no fue tanto. “Incluso sin las termocuplas en el cuerpo de prueba, podr\u00edamos deducir las temperaturas que se alcanzaron en su interior. Esto es importante, puesto que el pigmento podr\u00e1 utilizarse en otros experimentos que se realizar\u00e1n de aqu\u00ed en adelante”.<\/p>\n

Aumento de las obras<\/strong>
\nBritez espera incluso que su trabajo brinde otro aporte al \u00e1rea de las grandes construcciones: el aumento del uso del hormig\u00f3n de alta resistencia. “Lo ideal ser\u00eda que se utilizara en la mayor\u00eda de las obras, tales como puertos, puentes y edificios de gran altura, por ejemplo. Eso evitar\u00eda muchos problemas y les otorgar\u00eda mayor durabilidad. En las obras donde se utiliza el CAR, los agentes ambientales\u00a0 encuentran mayores obst\u00e1culos para penetrar en el hormig\u00f3n, alcanzar el acero y desencadenar el proceso de corrosi\u00f3n. Esto tambi\u00e9n reducir\u00eda el gasto en mantenimiento de las estructuras”.<\/p>\n

Adem\u00e1s, el CAR es ambientalmente correcto, seg\u00fan Britez. Al presentar una mayor resistencia, dependiendo del caso es posible que las estructuras puedan proyectarse con menores dimensiones y consumiendo menos cantidad de material. “Esto significa un menor consumo de cemento, piedra, arena y otros materiales que se extraen de la naturaleza”, explica el investigador. El costo constituye otra cuesti\u00f3n que debe tenerse en cuenta a la hora de elegir el tipo de hormig\u00f3n que se utilizar\u00e1 en una obra. La producci\u00f3n del CAR sigue siendo m\u00e1s cara a causa de los materiales empleados. “Pero en general, es posible que la construcci\u00f3n salga m\u00e1s barata, ya que ser\u00e1 necesaria una cantidad menor de hormig\u00f3n de alta resistencia para construir la obra”.<\/p>\n

El profesor Ant\u00f4nio Domingues de Figueiredo, tambi\u00e9n del Departamento de Ingenier\u00eda de Construcci\u00f3n Civil de la Poli-USP, lleva adelante otra l\u00ednea de investigaci\u00f3n en la misma \u00e1rea. En 2005 concluy\u00f3 un proyecto financiado por la FAPESP sobre altas temperaturas en tipos de hormig\u00f3n relacionados con\u00a0 t\u00faneles. El objetivo consist\u00eda en evaluar la condici\u00f3n de uso de fibras de polipropileno como protecci\u00f3n pasiva para el CAR contra el resquebrajamiento explosivo que puede ocurrir durante un incendio. Adem\u00e1s, ten\u00eda como meta secundaria evaluar en qu\u00e9 condiciones el material era m\u00e1s susceptible a ese tipo de evento.<\/p>\n

La principal preocupaci\u00f3n de Figueiredo se concentraba en las obras en los t\u00faneles, que, a causa de las napas fre\u00e1ticas, generalmente tienen su estructura saturada de agua, lo cual aumenta el riesgo de resquebrajamiento. “Nuestro proyecto demostr\u00f3 que la utilizaci\u00f3n de fibras de polipropileno mezcladas con el hormig\u00f3n, efectivamente, pueden reducir ese riesgo”, dice. “En caso de incendio, esas fibras se ablandan y hasta se funden, produciendo un camino para la salida del vapor de agua. Debido a ello, el hormig\u00f3n puede calcinarse, pero se mantiene \u00edntegro, protegiendo las capas internas del revestimiento del t\u00fanel y, consecuentemente, garantizando la estabilidad de la estructura”.<\/p>\n

El trabajo realizado por Figueiredo con materiales polim\u00e9ricos agregados en el hormig\u00f3n se aprovech\u00f3 para la construcci\u00f3n de algunos t\u00faneles en S\u00e3o Paulo, tal como en el caso de las obras del Rodoanel (carretera de circunvalaci\u00f3n) y en la carretera Inmigrantes. Pero tambi\u00e9n cuenta con otras aplicaciones. La m\u00e1s com\u00fan es la utilizaci\u00f3n en pavimentos, en los cuales las fibras polim\u00e9ricas se utilizan para el control de las fisuras provocadas por la retracci\u00f3n del material luego del secado.<\/p>\n

El proyecto<\/strong>
\nEfecto de las altas temperaturas sobre el hormig\u00f3n aplicado en t\u00faneles (n\u00b0 2002\/10118-4<\/a>);\u00a0Modalidad\u00a0<\/strong>Apoyo Regular al Proyecto de Investigaci\u00f3n;\u00a0Coordinador\u00a0<\/strong>Ant\u00f4nio Domingues de Figueiredo – USP;\u00a0Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$ 56.574,75 (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Construcciones m\u00e1s resistentes a la acci\u00f3n del tiempo tambi\u00e9n soportan mejor el fuego","protected":false},"author":20,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[],"coauthors":[112],"class_list":["post-90524","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90524","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/20"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=90524"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90524\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=90524"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=90524"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=90524"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=90524"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}