Diseño y Fabricación de Estructuras Metálicas: Guía Completa

Empresa Metalúrgica

Una empresa metalúrgica es aquella que se dedica al diseño, fabricación y montaje de estructuras de acero. Se organizan en departamentos claramente definidos, los cuales en conjunto dan forma a la construcción del proyecto.

Departamentos de Trabajo

Cada departamento realiza una labor específica coordinando con las diferentes áreas del proceso. Esto permite desarrollar el proyecto en armonía en términos de diseño, técnica, fabricación y posterior montaje. Cada departamento debe tener conocimiento técnico del proyecto.

Organigrama

• Oficina central
• Departamento de Ingeniería
• Departamento de Proyecto
• Departamento de Producción
• Departamento de Montaje

Oficina Central

El gerente o administrador tiene la responsabilidad de toda la empresa. Es responsable de la adjudicación de proyectos y su desarrollo, además de administrar en términos de recursos humanos, maquinaria, faenas, etc.

Departamento de Ingeniería

Se dedica al diseño del proyecto.

Seguridad

Dentro del departamento de ingeniería, la seguridad es un tema crucial. Las estructuras no solo deben soportar las cargas expuestas, sino que además las deflexiones a las que estará expuesta y las vibraciones resultantes no deben ser excesivas.

Costo

El proyectista debe procurar abatir los costos de construcción, sin reducir la resistencia. Algunas ideas que permiten hacerlo son: usar secciones estándar, un detallado simple de conexión y prever una mantención sencilla.

Factibilidad

Las estructuras diseñadas deben fabricarse y montarse sin problemas, por lo que el equipo de trabajo debe adecuarse al equipo e instalaciones existentes o disponibles. Deben aprender cómo se realiza el proceso para poder detallarlo adecuadamente, tomando en cuenta las tolerancias del montaje.

Departamento de Proyecto

En este departamento se estudia la propuesta, lo cual es de suma importancia, ya que un buen estudio de cada propuesta significa que tendrá altas posibilidades de adjudicación. Aquí hay que tener las siguientes consideraciones:

Cubicaciones

Deben ser precisas y reales, considerando los porcentajes de pérdidas de materiales.

Adquisición de Materiales

Una vez adjudicada la obra, se debe trabajar en la compra de materiales.

Departamento de Producción

Aquí se encuentra el estudio del proyecto que entrega planos, carta Gantt y todos los antecedentes.

Recepción de Materiales

El taller debe contar con protocolos claros y estrictos en la recepción de materiales e insumos.

Fabricación

La limpieza de la estructura depende del tipo de proyecto: arenado, granallado o lavado manual/mecánico.

Departamento de Montaje

Con la finalidad de una buena adherencia de la pintura, la limpieza es fundamental. Los trazados, cortes y armado se deben trabajar milimétricamente con la estructura. Todos los cortes y trazados deben hacerse siguiendo el detalle de los planos y especificaciones técnicas del proyecto. En esta etapa del trazado y corte es donde está la mano de obra más especializada. En la preparación de las piezas debemos marcar los cortes, dobleces y perforaciones. Una vez que se tienen las piezas cortadas, viene el montaje y luego el remate de soldadura. Cuando hay piezas que se fabrican en serie, se deben hacer plantillas.

Soldadura

Una vez armada la estructura, es entregada a los soldadores calificados encargados de soldar y rematar todas las uniones siguiendo las especificaciones técnicas del proyecto.

Pintura

Se deben realizar según las especificaciones técnicas, dependiendo de cada proyecto en particular. Lo convencional es usar anticorrosivo y esmaltes de terminación (dos manos de cada uno). Otro revestimiento muy usado es galvanizar la estructura, lo que aumenta el valor, pero también la durabilidad en el tiempo.

Documentos para la Fabricación y Montaje de la Estructura Metálica

En el proceso de diseño se deben considerar lo siguiente:

1. Estudio del Terreno

Se debe verificar la ubicación del terreno antes de adjudicarse el proyecto.

• Condiciones apropiadas como topografía
• Características del subsuelo
• Fuentes de abastecimiento
• Condiciones reglamentarias

2. Diseño Arquitectónico

• Indicación del mandante
• Anteproyecto
• Proyecto arquitectónico general

3. Diseño Estructural

Consta de las siguientes partes:

1. Estimación de las solicitaciones
2. Estructuración: consiste en tener los elementos que resistan las solicitaciones estimadas de modo que la estructura cumpla la función para la cual fue diseñada.
3. Diseño de elementos estructurales: consiste en determinar los materiales, formas y dimensiones de los elementos que absorben los esfuerzos. Aquí se consideran el diseño de las uniones.
4. Diseño de instalaciones: estas dependen de las especificaciones del proyecto y de las exigencias reglamentarias vigentes (agua, sanitarias, gas, climáticas, corrientes débiles, extracción de basura).
5. Documentos complementarios: documentos que complementan el diseño (especificaciones técnicas de arquitectura, especificaciones técnicas de ingeniería, precisan las calidades de acero, hormigón, etc.), memoria de cálculo, bases administrativas que contienen todas aquellas cláusulas que están destinadas a definir conceptos, fijar atribuciones, datos, procedimientos, delimitar responsabilidades para que la construcción sea lo más expedita posible.
6. Constructibilidad: es la encargada de analizar los proyectos y diseñar el proceso constructivo considerando en conjunto el proyecto de diseño y todos los factores que intervengan en la materialización de la obra antes de llevarla a la práctica y así facilitar la construcción del mismo.

Anteproyecto

Documentos necesarios para obras de estructuras:

1. Planos de Diseño

Muestran el proyecto completo, indicando dimensiones, cotas, localización, etc.

2. Planos de Fabricación

Suministran información completa sobre la fabricación de todos los elementos que componen la estructura.

• Soldadura en todo el entorno
• Soldadura en terreno
• Si no aparece, es soldadura en taller

Simbología para uniones soldadas:

• Soldadura de (símbolo no especificado)
• Soldadura de tapón
• Ranura o tope:
  • II cuadrado
  • V soldadura en V
  • I/ bisel
  • Y en U
  • I jota
  • ) ensanchamiento
  • I( ensanchamiento de…

3. Planos de Montaje

Aquellos que se utilizan para la ejecución o montaje de cada proyecto. La información contenida es más específica en términos de ubicación de elementos, acotamientos, líneas generales. Estos planos se acompañan por anexos, packlist, fichas técnicas y especificaciones para el montaje de elementos.

4. Memoria de Cálculo

Es un pliego de cálculo estructural en el cual se especifican y justifican las cargas, sobrecargas, fuerzas horizontales, tensiones admisibles y condiciones de medianería.

5. Especificaciones Técnicas

Documentos asociados a cada proyecto en particular, sirven de complemento a los planos de diseño. Se indican tipos de materiales, características técnicas de ellos, normativa especificada para cada elemento.

El Acero, Perfiles, Normativas y Uso de Manuales

El Acero

Es un producto siderúrgico de propiedades mecánicas definidas. Bajo este nombre se incluye a todos los materiales que por economía, resistencia, ductilidad y otras propiedades sean adecuadas para la fabricación de piezas que soportan cargas, formando parte de elementos estructurales en la construcción.

Clasificación del Acero

Se clasifican según el % de carbono (+ carbono: más resistente a los golpes y más soldables; – carbono: menos resistente y menos soldables).

1. Aceros muy duros: alto contenido de carbono (0.7-0.95%). Se usan en piezas de gran resistencia y grandes dimensiones (ejes, cigüeñales, bielas, etc.).
2. Aceros duros: el carbono varía (0.5-0.7%). Se usan en elementos como ejes y piezas regularmente cargadas. Se templan en agua y aceite en espesores no considerables y son poco soldables.
3. Aceros semiduros: contenido de carbono (0.3-0.5%). Se templan en pequeños espesores, son maquinables y de resistencia suficiente. Sufren poco alargamiento y se usan en la industria automotriz.
4. Aceros suaves o estructurales: contenido de carbono (0.2-0.3%). Fáciles de soldar, tenaces, se utilizan en la fabricación de estructuras metálicas.
5. Aceros extrasuaves: son de baja resistencia, muy deformables, fáciles de soldar. Se utilizan en la fabricación de clavos, alambres, tornillos, entre otros.

Designación

AxxYY*

• A: acero al carbono
• xx: resistencia a la ruptura en tracción (kg/mm²)
• yy: límite de fluencia mínima por tracción (kg/mm²)
• *: denota variedad del acero (E, S) / E: apropiado para estructura / S: soldabilidad garantizada.