En la industria de la construcción actual, además del vertido de hormigón, la construcción con infraestructura de fábrica basada en estructuras de acero desempeña un papel esencial. Existen miles de empresas de ingeniería de estructuras metálicas en China, y la infraestructura industrial de acero se aplica ampliamente en proyectos de todo el mundo, especialmente en el desarrollo de instalaciones fabriles modernas.
Los cimientos son indispensables para cualquier proyecto, por lo que surge la pregunta: ¿cómo puede la ingeniería de estructuras de acero acelerar el desarrollo de la infraestructura de fábrica? ¿Qué trabajos preparatorios deben realizarse?
Requisitos de cimentación para estructuras de acero en el desarrollo de infraestructura de fábrica
En el desarrollo de infraestructura de fábrica, la construcción de estructuras de acero no es adecuada para combinar cimientos naturales y artificiales parciales en una sola unidad estructural. Por lo tanto, la cimentación utilizada en la infraestructura industrial de acero debe garantizar una estabilidad absoluta.
En cuanto a los métodos de tratamiento del suelo, se utilizan principalmente dos: el método de compactación y el método de cimentación profunda. Cuando el edificio no cumple los requisitos de deformación o resistencia del terreno, se lleva a cabo un tratamiento de refuerzo adecuado.
Para asegurar la correcta construcción posterior de la infraestructura de fábrica con estructuras de acero, es necesario garantizar la estabilidad total de los cimientos. Una cimentación sólida no solo facilita el montaje y la seguridad de las estructuras metálicas, sino que también garantiza su uso seguro a largo plazo. Representa la base fundamental del éxito de la infraestructura industrial de acero.
Como uno de los principales países productores de acero, China ha aplicado durante décadas el acero al desarrollo de la infraestructura de fábrica y la construcción de plantas industriales, clasificadas principalmente en fábricas de estructura ligera y fábricas de estructura pesada.
Componentes estructurales de los edificios fabriles de acero en la infraestructura industrial
En los proyectos de desarrollo de infraestructura de fábrica, la construcción de edificios fabriles de estructura de acero se divide principalmente en las siguientes partes:
- Partes embebidas (pernos de anclaje): proporcionan estabilidad estructural a los edificios fabriles y sirven como elementos de anclaje esenciales en las instalaciones de infraestructura industrial de acero.
- Columnas: normalmente fabricadas con perfiles en H o secciones armadas en C, unidas mediante conectores de ángulo, formando el marco portante principal de las fábricas con infraestructura de fábrica.
- Vigas: fabricadas generalmente en acero laminado tipo C o H, con la altura del alma determinada por el vano, definiendo la capacidad de carga de los espacios interiores en edificios fabriles de acero.
- Correas: componentes de acero tipo C o Z que proporcionan soporte secundario a la cubierta en las estructuras metálicas de las fábricas.
- Arriostramientos: barras redondas de acero que mejoran la estabilidad estructural total de la infraestructura industrial de acero.
- Revestimiento: dos tipos principales:
- Paneles de una sola capa ondulada (láminas de acero coloreado): solución económica para proyectos industriales con presupuestos limitados.
- Paneles sándwich compuestos: ofrecen aislamiento térmico, reducción acústica y resistencia al fuego, ideales para instalaciones con altas exigencias funcionales y ambientales.
En el desarrollo de la infraestructura de fábrica, el molde de pilar de cimentación también se denomina molde de cimentación independiente de estructura de acero. Generalmente, la base se utiliza como punto de vertido de hormigón, y luego se sueldan los puntos de soporte alrededor del molde.
Dado que la base necesita incluir piezas embebidas para conectar la estructura metálica, se utiliza un método de molde invertido.
Según las normas de personalización, los paneles y refuerzos en las uniones de los tornillos se fabrican con modelos reforzados. La selección del material depende del tamaño específico del molde de cimentación de acero y del tipo de edificio fabril. Posteriormente, el molde de acero se ensambla y suelda siguiendo pasos precisos de construcción.
El tamaño del molde prefabricado de la infraestructura industrial de acero se determina estrictamente según las dimensiones del edificio de fábrica, ya que dichas dimensiones determinan la resistencia del pilar base y, por tanto, la estabilidad estructural general.
Ventajas clave de los edificios de estructura de acero en el desarrollo de infraestructura de fábrica
Ligereza, alta resistencia y gran alcance: aunque la densidad del acero es mayor que la de otros materiales, su resistencia es muy superior. Bajo la misma carga, el peso propio del acero es mucho menor, lo que permite crear estructuras de gran luz, especialmente adecuadas para los amplios espacios requeridos por la infraestructura de fábrica moderna.
Periodo de construcción corto: los componentes principales de la infraestructura industrial de acero se prefabrican en talleres y se ensamblan fácilmente en el sitio, reduciendo significativamente el tiempo de construcción y los costos de desarrollo.
Alta resistencia al fuego: cuando la temperatura superficial del acero está por debajo de 150 °C, su resistencia apenas cambia. Sin embargo, al superar esa temperatura, disminuye drásticamente. Por ello, se aplica un recubrimiento ignífugo para formar una película protectora que aumenta el límite de resistencia al fuego del componente.
Además, la correcta división de compartimentos y el uso de cortinas cortafuego también son esenciales. Estas medidas garantizan la seguridad contra incendios durante el desarrollo de la infraestructura de fábrica.
Impermeabilización y sellado: la infiltración del agua de lluvia suele producirse por las uniones, por lo que se deben utilizar selladores adecuados y fijaciones ocultas. También se recomienda usar paneles de tamaño coincidente para eliminar solapes y aplicar tratamiento impermeable en todos los puntos críticos, asegurando que los equipos internos y la producción no se vean afectados durante el desarrollo de la infraestructura industrial de acero.
Aislamiento acústico y térmico: se puede rellenar la capa metálica del techo con materiales aislantes o aplicar pintura reflectante térmica sobre las tejas metálicas, creando un entorno óptimo para el trabajo dentro de la infraestructura de fábrica y reduciendo el consumo energético.
Ventilación y refrigeración: en general, las fábricas no requieren calefacción intensa ni alta densidad de personal. Por ello, el uso de ventiladores de techo o extractores industriales en la infraestructura industrial de acero mejora la circulación de aire y crea presión negativa interior que facilita la renovación constante del aire en los talleres.
Buena iluminación: se pueden instalar tragaluces o paneles de vidrio en lugares estratégicos del techo para proporcionar luz natural a la infraestructura de fábrica y reducir el consumo eléctrico. Sin embargo, se deben considerar la durabilidad de los tragaluces, la compatibilidad con el techo y un sellado perfecto de las juntas para evitar filtraciones.
Normas de propiedades mecánicas del acero estructural en el desarrollo de infraestructura industrial
En el desarrollo de la infraestructura de fábrica, el acero utilizado en estructuras metálicas debe cumplir con las siguientes propiedades fundamentales:
- Alta resistencia: la resistencia a la tracción y el límite elástico deben ser elevados. Un alto punto de fluencia reduce la sección transversal, disminuye el peso propio y los costos de material. Una alta resistencia a la tracción incrementa la seguridad y la estabilidad de la infraestructura industrial de acero.
- Capacidad suficiente de deformación: el acero debe poseer buena plasticidad y tenacidad. La plasticidad evita fallos frágiles y permite redistribuir tensiones locales, mientras que la tenacidad asegura que la infraestructura de fábrica absorba más energía bajo cargas dinámicas, esencial en zonas sísmicas o con diseño plástico.
- Buen comportamiento de procesamiento: debe ser apto para procesos en frío y en caliente, con excelente soldabilidad. Estos tratamientos no deben afectar significativamente la resistencia, la plasticidad ni la tenacidad, lo que facilita la producción e instalación de la infraestructura industrial de acero.
Además, según las condiciones de trabajo específicas de la infraestructura de fábrica, se deben considerar parámetros como la resistencia a bajas temperaturas, la corrosión atmosférica y las cargas pesadas.
Tecnologías clave de estructuras de acero en el desarrollo de infraestructura industrial
Tecnología de estructura espacial: en el desarrollo de la infraestructura de fábrica, las estructuras espaciales ofrecen ventajas como peso propio ligero, alta rigidez, diseño estético y rapidez de montaje.
Estructuras como las celosías de placas con nudos esféricos, los trusses de sección variable y las cúpulas formadas por tubos de acero son formas comunes de la infraestructura industrial de acero moderna en China.
Estas estructuras presentan alta rigidez espacial y bajo consumo de acero, con normativas claras de diseño, construcción e inspección, además de planos CAD completos.
También existen estructuras espaciales irregulares o trusses tubulares especiales que satisfacen las necesidades de grandes luces y formas arquitectónicas complejas dentro del desarrollo de la infraestructura de fábrica.
Tecnología de estructura ligera de acero: con el nuevo sistema estructural formado por paredes y cubiertas de chapa de acero de color, es ampliamente utilizada en la infraestructura de fábrica.
El sistema de infraestructura industrial de acero ligera se compone de vigas y correas de acero de sección H de pared delgada (espesor ≥5 mm), unidas mediante pernos de alta resistencia y barras redondas de acero.
Los pilares pueden espaciarse entre 6 y 9 m, con luces de hasta 30 m o más, alturas superiores a los 10 m y un consumo de acero de 20–30 kg/m².
Estos sistemas permiten la instalación de maquinaria ligera, presentan alta calidad, bajo peso, bajo costo y montaje rápido sin depender del clima, convirtiéndose en la opción ideal para fábricas ligeras dentro del desarrollo de la infraestructura de fábrica.
Tecnología de estructura compuesta acero-hormigón: la combinación de vigas y columnas de acero con componentes de hormigón constituye una estructura compuesta cada vez más usada en la infraestructura industrial de acero.
Este sistema integra las ventajas de ambos materiales: alta resistencia global, buena rigidez y excelente comportamiento sísmico.
Cuando se emplea hormigón exterior, mejora además la resistencia al fuego y la durabilidad frente a la corrosión.
En promedio, los elementos compuestos pueden reducir el consumo de acero en un 15–20 %.
Losas colaborantes y columnas de tubo de acero con hormigón interior reducen el encofrado y aceleran la construcción, siendo ideales para vigas, columnas y pisos de edificios industriales y de la infraestructura de fábrica de varios niveles.
Tecnología de conexión con pernos de alta resistencia y soldadura: los pernos de alta resistencia transmiten esfuerzos por fricción y constan de tres partes: tornillo, tuerca y arandela.
Este tipo de conexión ofrece ventajas de montaje rápido, alta capacidad de carga, resistencia a la fatiga y seguridad, reemplazando al remachado tradicional.
Se utiliza ampliamente en la producción e instalación de la infraestructura industrial de acero, tanto en talleres (soldadura por arco sumergido o electroslag) como en obra (soldadura semiautomática y MIG/MAG), garantizando conexiones fiables y duraderas.
Tecnología de protección de estructuras de acero: la protección en la infraestructura de fábrica abarca prevención de incendios, corrosión y oxidación.
Tras aplicar recubrimientos ignífugos adecuados, no suele requerirse tratamiento adicional contra la oxidación, aunque en ambientes corrosivos se debe usar pintura anticorrosiva.
Durante la construcción, se deben seleccionar los recubrimientos y espesores correctos según el tipo de acero, las exigencias de resistencia al fuego y las condiciones ambientales, prolongando así la vida útil de la infraestructura industrial de acero.
Resumen
Las estructuras de acero se han convertido en la opción ideal para el desarrollo de la infraestructura de fábrica moderna gracias a sus excelentes propiedades mecánicas, su eficiencia constructiva, su sostenibilidad y su compatibilidad con tecnologías inteligentes.
XTD Steel Structure cuenta con más de 20 años de experiencia en el sector y una sólida trayectoria en ingeniería.
Desde hangares de gran envergadura hasta plantas industriales, infraestructuras civiles y edificios de gran altura, la empresa ofrece soluciones personalizadas basadas en la tecnología de fabricación más avanzada del mundo, ayudando a las empresas a construir espacios industriales modernos y sostenibles para el futuro.
