Durabilidad, evaluación y remediación (1)

26-05-2022 | Publicado por Joaquín Martí

La sostenibilidad mejora si las cosas duran más. Las estructuras deben enfrentarse a muchos desafíos, algunos previstos en el diseño y otros no tanto. Es necesario tener en cuenta esas amenazas para que la estructura pueda hacerles frente. Ejemplos típicos son el fuego, la fisuración y fatiga, las veleidades del terreno, las vibraciones, el ruido y la expansión química del hormigón. Pasamos revista aquí a la primera mitad, dejando el resto para otro post.

Los fuegos constituyen una amenaza para la operatividad de nuestras instalaciones y la integridad de nuestras estructuras. Producen cambios en los materiales al quemarse o fundirse y las altas temperaturas causan dilataciones térmicas y cambios en el estado tensional.

A veces analizamos estructuras para garantizar que se comportan adecuadamente en un incendio postulado. Es el caso de muchos tanques de gas natural licuado, estructuras nucleares, incluso un puente con las pilas situadas en zona boscosa. También hemos participado en un ejercicio internacional para predecir e interpretar los efectos del fuego sobre elementos estructurales mixtos de hormigón-acero.

Otras veces nos llaman tras haber sufrido el fuego, sea para investigar sus causas o analizar sus consecuencias y proponer medidas de remediación. Entre los primeros hemos estudiado fuegos en varios aerogeneradores y analizado el fallo catastrófico de un horno de vidrio, instalación que opera a 1500ºC. También estudiamos el caso de una fábrica que sufrió un incendio y el fallo de una torre del tendido eléctrico para determinar la relación causal entre ambos.

Entre los segundos, hemos estudiado una gran estructura en la que un incendio consumió todos los encofrados de madera, sometiendo a la superficie expuesta del hormigón a altas temperaturas durante varias horas. Llevamos a cabo las inspecciones in-situ, realizamos análisis térmicos y mecánicos, organizamos la toma y ensayo de muestras, y diseñamos las pertinentes medidas de remediación.

Muchos materiales se fisuran, ya sea bajo cargas monotónicas o como resultado de demandas repetitivas. La fisuración a tracción del hormigón y la del acero por fatiga son ejemplos frecuentes.

Principia ha analizado fisuras de hormigón en varios aerogeneradores, la mayoría causadas por diseños inadecuados de la conexión torre-zapata. También hemos investigado las fisuras generadas en un ensayo a escala real de una torre de hormigón, su influencia en el comportamiento dinámico de la torre y en su posterior fallo. Hemos investigado fisuras en otras estructuras de hormigón, como puentes, para establecer sus causas y sugerir medidas de remediación. Y en presas, para evitar la fisuración causada por la dilatación térmica asociada al curado del hormigón. 

Los aceros también pueden fisurarse, especialmente en procesos de fatiga o fragilización. Hemos estudiado un bloque de inyección, ruedas de ferrocarril, discos de freno, aerogeneradores, y un poste eléctrico afectado de fragilización. Y, además de metales, también hemos analizado fisuras en bloques de grafito fragilizados por la radiación.

Las cargas repetitivas originan problemas de fatiga en muchos materiales. Los aerogeneradores los experimentan con frecuencia: sistema motriz, multiplicador, mecanismos de orientación y giro, incluso el bastidor principal en la góndola, todos ellos los hemos estudiado. Otro tanto es aplicable a los ferrocarriles, donde hemos analizado soportes de raíles, ruedas, frenos, etc. Y generadores eléctricos, tubos del generador de vapor en centrales nucleares, mezcladores para flujos plásticos, placas de base, tanques, frenos, etc.

Alargar la vida de equipos y estructuras tiene muchas ventajas y vale la pena invertir en ello nuestros mejores esfuerzos.