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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA CAMPO DE CONOCIMIENTO TECNOLOGÍAS EVALUACIÓN Y DIAGNÓSTICO PARA PREVENCIÓN DE PATOLOGÍA EN FACHADAS PREFABRICADAS DE CONCRETO TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE MAESTRA EN ARQUITECTURA PRESENTA: ARQ. SURY ADAID GÓMEZ JAIMES DIRECTOR DE TESIS: DR. EN ING. ALEJANDRO GERARDO SOLANO VEGA PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA, UNAM MIEMBROS DEL COMITÉ TUTOR: MTRO. EN ARQ. JORGE RANGEL DÁVALOS PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA, UNAM MTRO. EN ARQ. ERNESTO OCAMPO RUÍZ PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA, UNAM MTRO. EN ARQ. FRANCISCO REYNA GÓMEZ PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA, UNAM DR. PEDRO GARCÉS TERRADILLOS UNIVERSIDAD DE ALICANTE, ESPAÑA ASESOR: DR. JUAN MONJO CARRIÓ UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID, ESPAÑA CIUDAD UNIVERSITARIA, CD. MX., SEPTIEMBRE 2018 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA CAMPO DE CONOCIMIENTO TECNOLOGÍAS EVALUACIÓN Y DIAGNÓSTICO PARA PREVENCIÓN DE PATOLOGÍA EN FACHADAS PREFABRICADAS DE CONCRETO TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE MAESTRA EN ARQUITECTURA P R E S E N T A: ARQ. SURY ADAID GÓMEZ JAIMES DIRECTOR DE TESIS: DR. EN ING. ALEJANDRO GERARDO SOLANO VEGA PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA, UNAM MIEMBROS DEL COMITÉ TUTOR: MTRO. EN ARQ. JORGE RANGEL DÁVALOS PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA, UNAM MTRO. EN ARQ. ERNESTO OCAMPO RUÍZ PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA, UNAM MTRO. EN ARQ. FRANCISCO REYNA GÓMEZ PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA, UNAM DR. PEDRO GARCÉS TERRADILLOS UNIVERSIDAD DE ALICANTE, ESPAÑA ASESOR: DR. JUAN MONJO CARRIÓ UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID, ESPAÑA CD. MX. 2018 Ilustración 1. D.R.© Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes “proyectar es en definitiva evitar el fallo y conocer la forma en que otras estructuras similares han fallado nos previene de repetirlos” Henry Petrosky UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA CAMPO DE CONOCIMIENTO TECNOLOGÍAS EVALUACIÓN Y DIAGNÓSTICO PARA PREVENCIÓN DE PATOLOGÍA EN FACHADAS PREFABRICADAS DE CONCRETO TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE MAESTRA EN ARQUITECTURA P R E S E N T A: ARQ. SURY ADAID GÓMEZ JAIMES UNAM - 2018 - MÉXICO INST I TUTO OE INVUTIGAGIONU HI ST6RI CAS FES Arag6n Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por el apoyo económico otorgado para la realización de esta investigación Al Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Alicante por el apoyo otorgado A la Universidad Politécnica de Madrid por su valioso apoyo Para Edson Porque Dios siempre da una segunda oportunidad en la vida y a ti te la ha dado. Te amo D e d ic a t o r ia A la Universidad Nacional Autónoma de México a través del Posgrado de Maestría y Doctorado en Arquitectura. Al Doc. Alejandro Gerardo Solano Vega, director de mi tesis, por su gran apoyo, dedicación y guía. Por impulsarme y animarme hacer mejor las cosas y confiar en la investigación. Al Mtro. Jorge Rangel Dávalos, por su entusiasmo y apoyo durante estos años. La motivación que transmite es sin duda un aliciente para no rendirnos y atrevernos hacer más de los que creemos poder. Gracias por esas sesiones de tallercito, son un plus que nos regala para mejorar. A mi querido Mtro. Ernesto Ocampo Ruiz, por no darme las respuestas sino por alentarme a buscarlas y enseñarme que las mejores cosas se obtienen con trabajo y pasión. Al Mtro. Francisco Reyna Gómez, su sabiduría fue sin duda una guía durante este recorrido, es un orgullo haber trabajado con usted, lo admiro. A mis profesores del Programa de Maestría y Doctorado en Arquitectura, especialmente a la Dra. Maribel Jaimes por sus enseñanzas y consejos y al Mtro. Arturo Valeriano por su tiempo y dedicación. Al Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Alicante, España, especialmente al Doc. Pedro Garcés Terradillos, por aceptarme en su universidad, por el apoyo y sus consejos y por enseñarme que la amistad es un gran regalo. Gracias a usted conocí a excelentes personas y una de ellas fue el Dr. Jorge López, quien me enseñó que un trabajo se enriquece cuando es multidisciplinario y cuando lo hacemos con pasión. Al equipo del Departamento de Construcciones Arquitectónicas de la Universidad de Alicante, al Doc. Louis, la Dra. Spairani, al Mtro. Luis, y al Mtro. David, por el conocimiento y la experiencia compartida. Porque aprendí que un equipo de trabajo puede compartir más que eso, una verdadera amistad y ser una familia. Al Dr. Juan Monjo Carrió, por sus enseñanzas y asesorías en la revisión de este trabajo de investigación. Gracias por su apoyo, es un honor conocer al máximo exponente en esta línea de investigación. A g r a d e c im ie n t o s A mis amigos Susana y José Luis por su apoyo de principio a fin, por sus consejos y enseñanzas. A mi familia, por ser el pilar de mi vida y por enseñarme que la riqueza no es cuanto $$ tienes, sino a quienes tienes a tu lado. A mi Mami Tere, porque de ti he aprendido a no darme por vencida y a luchar por lo que se quiere en todos los aspectos de la vida. Te amo A Gelen, por ser un excelente ejemplo de amiga y hermana, por enseñarme que no hay límites y que cualquier obstáculo debe verse como un nuevo reto. A la familia Mariscal Rodríguez, por su apoyo incondicional, por hacerme parte de su familia y por alentarme a seguir pese a todos los problemas de la vida. A Javi, por estar ahí desde el inicio de este proyecto, por tu apoyo y por animarme a ser mejor cada día. Gracias por ser un amigo, un compañero y una familia para mí. Te amo A g r a d e c im ie n t o s Ín d ic e RESUMEN .......................................................................................................................17 ABSTRACT ......................................................................................................................18 INTRODUCCIÓN ...........................................................................................................19 PROBLEMÁTICA ............................................................................................................21 ANTECEDENTES .............................................................................................................22 HISTORIA DE LA PREFABRICACIÓN ........................................................................22 EVOLUCIÓN DE LA PREFABRICACIÓN EN MÉXICO .............................................24PATOLOGÍA EN LA PREFABRICACIÓN ...................................................................27 VENTAJAS DE UN ESTUDIO PATOLÓGICO COMO HERRAMIENTA DE ANÁLISIS DE LA PREFABRICACIÓN ...................................................................................................28 OBJETIVOS .....................................................................................................................30 HIPÓTESIS .......................................................................................................................31 CAPÍTULO I .................................................................................. 32 PATOLOGÍA ..................................................................................................................33 DEFINICIÓN ...............................................................................................................33 PATOLOGÍA Y SU RELACIÓN CON LA MEDICINA ................................................35 CAUSAS DE LA PATOLOGÍA ....................................................................................36 ERROR DE DISEÑO ................................................................................................39 ERROR DE CONSTRUCCIÓN ................................................................................41 OTROS DAÑOS ......................................................................................................42 TIPOLOGÍA DE FALLAS Y LESIONES EN LAS EDIFICACIONES ...............................43 CAPÍTULO II ................................................................................. 50 PREFABRICACIÓN ........................................................................................................51 DEFINICIÓN Y GENERALIDADES ..............................................................................51 CONCRETO ...............................................................................................................52 file:///C:/Users/Adaid/Dropbox/Tesis/Documento/Tesis.Sury-borrador-220818.docx%23_Toc523919126 file:///C:/Users/Adaid/Dropbox/Tesis/Documento/Tesis.Sury-borrador-220818.docx%23_Toc523919135 1 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes PROPIEDADES ........................................................................................................53 COMPONENTES .....................................................................................................55 CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO ..........................................................56 FACHADAS DE CONCRETO ....................................................................................57 LÍNEA DE PRODUCCIÓN ..........................................................................................61 MOLDE ...................................................................................................................65 COLOCACIÓN DE LAS ARMADURAS Y PIEZAS METÁLICAS ............................65 VIBRADO Y COMPACTACIÓN DEL CONCRETO...............................................65 CURADO ................................................................................................................66 DESMOLDE .............................................................................................................66 ACABADO .............................................................................................................66 ALMACENAMIENTO ..............................................................................................66 MANIPULACIÓN ....................................................................................................66 TRANSPORTACIÓN ................................................................................................67 EJECUCIÓN............................................................................................................67 MONTAJE ...............................................................................................................68 CONTROL DE CALIDAD DEL PROCESO DE PREFABRICACIÓN ..........................69 CAPÍTULO III ................................................................................ 71 PROCESO PATOLÓGICO ............................................................................................72 FICHAS DE EVALUACIÓN .........................................................................................75 CAPÍTULO IV ............................................................................... 77 HERRAMIENTA DE DIAGNÓSTICO ..............................................................................78 ETAPA 1-TOMA DE CONTACTO ..............................................................................79 ETAPA 2-ESTUDIO DE CAMPO .................................................................................82 ETAPA 3-TRABAJO DE GABINETE ............................................................................83 EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO .................................87 ESCÁNER LASER ....................................................................................................87 ULTRASONIDO .......................................................................................................90 file:///C:/Users/Adaid/Dropbox/Tesis/Documento/Tesis.Sury-borrador-220818.docx%23_Toc523919156 file:///C:/Users/Adaid/Dropbox/Tesis/Documento/Tesis.Sury-borrador-220818.docx%23_Toc523919159 2 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes GECOR 10 ..............................................................................................................92 CAPÍTULO V ................................................................................ 94 CASOS DE ESTUDIO ......................................................................................................95 UNIDAD DE POSGRADO, UNAM, MÉXICO ............................................................96 UBICACIÓN ............................................................................................................97 CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS DE LA ZONA ...................................................98 DESCRIPCIÓN ARQUITECTÓNICA Y ESTRUCTURAL DEL PANEL PREFABRICADO DE CONCRETO .........................................................................99 ESTUDIO DE CAMPO.......................................................................................... 105 PRUEBAS .............................................................................................................. 118 RESULTADOS ....................................................................................................... 131 DEPÓSITO DE AGUA DE LA AUTORIDAD PORTUARIA DE ALICANTE ............... 135 UBICACIÓN ......................................................................................................... 135 DESCRIPCIÓN ARQUITECTÓNICA Y ESTRUCTURAL DEL DEPOSITO ............. 137 ESTUDIO DE CAMPO.......................................................................................... 139 RESULTADOS ....................................................................................................... 146 CONCLUSIONES ....................................................................... 147 PROSPECTIVA ............................................................................................................ 154 REFERENCIAS.............................................................................................................. 156 GLOSARIO .................................................................................................................. 160 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ....................................................................................... 161 ÍNDICE DE TABLAS..................................................................................................... 163 ÍNDICE DE FICHAS ..................................................................................................... 163 file:///C:/Users/Adaid/Dropbox/Tesis/Documento/Tesis.Sury-borrador-220818.docx%23_Toc523919168 file:///C:/Users/Adaid/Dropbox/Tesis/Documento/Tesis.Sury-borrador-220818.docx%23_Toc523919182 17 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes RESUMEN En el mundo de la construcción muchas cosas han cambiado, empezando por las técnicas de diseño, estilos, maquinaria, materiales y todos los sistemas constructivos. Después de años de investigación llegó la prefabricación, un sistema constructivo que permite que los elementos sean fabricados fuera de obra garantizando la relación de estos 3 factores: costo, tiempo y calidad. A pesar de ello, en México debido a la falta de información, conocimiento e inadecuado seguimiento en la cultura de la calidad las ventajas que tiene este sistema constructivo no se han aprovechado. Debemos entender que la arquitectura hoy en día gira alrededor de la obra nueva y a la recuperación o intervención del edificio completo o de algunas de sus partes. Por lo tanto, el reto o las exigencias de ambos radican en concebir diseños de calidad y generar proyectos de intervención que contemplen un planteamiento, permitiéndonos conocer las características constructivas y arquitectónicas; tomando en consideración métodos y herramientas para diagnosticar correctamente las causas de su deterioro y su estado actual, generando con ello una mayor certeza en medidas correctivas, de mantenimiento y preventivas. Finalmente, presentamos nuestra investigación acerca de la patología y su origen en casos de estudio nacionales e internacionales en la prefabricación de fachadas que nos llevan a determinar un sistema integral de evaluación y diagnóstico para generar medidas correctivas, prevención y mantenimiento. 18 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes ABSTRACT In construction on the world lot of things have changed, starting with the design techniques, styles, machinery, different kind of materials and all the constructive systems. After years of research, prefabrication arrived to allow elements to be elaborate outside the construction site guaranteeing the relationship among these 3 factors: cost, time and quality. Despite this fact, in Mexico due to the absence of information, knowledge and inadequate and lacking quality culture, the advantage of this construction system has not gain. We should understand that architecture nowadays turns around the new build and recovery or intervention of the complete building or some of its parts. Thus, the challenge or the demands of both quality designs must be conceive and generate intervention projects that consider an approach that allows to know the constructive and architectural characteristics, all of these taking in to consideration methods and tools to correctly diagnose the causes of their deterioration and its current status, allowing to generate with greater certainty, corrective actions of maintenance and prevention. Finally, in this context we presente our research about pathology and its origin in study cases of national and international prefabrication facades to determine an integral system of evaluation and diagnostic that generate actions: corrective; of maintenance and prevention. 19 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes INTRODUCCIÓN Las fachadas juegan un papel importante en la edificación ya que son el elemento principal que representa su identidad. Aun cuando los sistemas constructivos han cambiado y el costo, la calidad y el tiempo han mejorado, tenemos que considerar que los procesos de diseño requieren especial atención, puesto que una mala concepción al momento de planear y proyectar una fachada trae consigo la patología en los elementos. Hablar de patología es hablar de fallas y lesiones, estudiar la patología es enfocarse al comportamiento no solo del material, sino del medio que lo rodea, de los procesos de diseño, de la fabricación, de su construcción y mantenimiento. En el capítulo I se presenta la “patología” como línea de investigación en la construcción, origen, causas y tipología, así como investigaciones nacionales e internacionales enfocadas a su estudio, todo esto nos permitirá entender su importancia no solo en México sino a nivel mundial. En el capítulo II se presenta la prefabricación como sistema constructivo enfocado a fachadas, así como las ventajas y desarrollo de su línea de producción. En este apartado se analiza el sistema como una alternativa de ahorro de los recurso económicos, sociales y ambientales con miras a la durabilidad. El capítulo III nos habla de los procesos patológicos que se han desarrollado a nivel nacional e internacional, los cuales tiene el objetivo de entender el comportamiento de las fallas y lesiones que se presentan en las edificaciones. Cabe mencionar que en México solo existe una investigación (Estrada Espinosa, 2018) que desarrolla una metodología general para el análisis de lesiones a edificios patrimoniales tomando en cuenta el 20 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes comportamiento de la edificación en conjunto, sin embargo, la presente investigación desarrolla una herramienta de evaluación y diagnóstico enfocada a prefabricados arquitectónicos y complementa la investigación antes mencionada. El capítulo IV plantea una herramienta que permita diagnosticar y determinar medidas preventivas a las lesiones que afectan a las fachadas prefabricadas de concreto. La finalidad es conocer el estado actual de la fachada, determinar sus posibles causas subyacentes y con base en pruebas y estudios establecer medidas correctivas, de mantenimiento y preventivas. Dicha herramienta propone el uso de nuevos equipos, técnicas y tecnologías de punta para el diagnóstico, tomando en cuenta que los arquitectos debemos estar a la vanguardia para poder ofrecer trabajos de calidad y durabilidad. Como caso de estudio se consideró la Unidad de Posgrado de la UNAM; se desarrolló un análisis con apoyo de la herramienta diagnóstico de la patología que presentan los paneles, a partir de un estudio histórico, un levantamiento de lesiones y una serie de pruebas ambientales me permitió determinar sus posibles causas subyacentes. Para comprobar dicha herramienta, se diagnosticó un Depósito de Agua de la autoridad portuaria de Alicante; se realizó un estudio del estado actual tipificando las fallas y lesiones que presenta el silo y el edificio que lo alberga, obteniendo un prediagnóstico de este. A partir del caso de estudio y su comprobación, se estableció un sistema integral de diagnóstico, prevención y mantenimiento para fachadas prefabricadas de concreto. 21 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes PROBLEMÁTICA La fachada ha experimentado un sin fin de transformaciones debido a la implementación de nuevas técnicas y tecnologías de materiales y sistemas constructivos. Al ser la parte del edificio de mayor complejidad de diseño, debe reunirse en ella un cúmulo de condiciones funcionales, de estabilidad y estéticas y no siempre se consiguen, incluso a veces parecen contradictorias y de ahí surgen fallas físicas que visiblemente no siempre son percibidas,sin embargo, cuando estas fallas se vuelven de tipo químicas o mecánicas pueden provocar daños graves. A diferencia de otros países que ya cuentan con una amplia investigación sobre la patología constructiva, actualmente, en México su enfoque está dirigido a la intervención de edificios históricos y culturales con materiales como piedra, madera y ladrillo, sin embargo, las fachadas prefabricadas de concreto han presentado fallas y lesiones en tiempos muy cortos, debido a errores desde la etapa de diseño, fabricación, construcción y a la falta de mantenimiento. A nivel nacional e internacional existen investigaciones que han generado métodos para desarrollar diagnósticos de edificios, pero al no estar enfocadas a fachadas prefabricadas no toman en consideración aspectos importantes como su línea de producción. Con base en ellas, se establecerán los parámetros para generar una herramienta exclusiva para este sistema constructivo (prefabricación arquitectónica), considerando también los equipos con tecnología de punta que ayudan al ahorro de los recursos. 22 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes ANTECEDENTES Se vuelve casi un hecho que los métodos o sistemas constructivos del futuro giren en torno de la prefabricación. Para entender mejor este término empezare por definirlo, el (Diccionario de la lengua española, 2018)1, describe el prefabricado como, “Dicho de una construcción: formada por partes fabricadas previamente para su montaje posterior”. Actualmente los elementos prefabricados están tomando mucho poder, la sociedad exige mejores diseños, rapidez de construcción, pero sobre todo bajo costo. HISTORIA DE LA PREFABRICACIÓN Si bien el concreto es un material viejo que fue utilizado por los romanos, el concreto prefabricado es un material sin procedente dentro de la arquitectura, surge durante el siglo XX con la evolución de la tecnología, sin embargo, se considera que el primer precedente de prefabricación (no en estado puro), se remonta en el siglo XVI con Leonardo da Vinci, al planificar una serie de ciudades en la región de Loire con un mínimo de elementos comunes. Los primeros sistemas de elementos prefabricados desarrollados fueron en Europa y Estados Unidos Americanos, eran los denominados “sistemas de construcción maciza” con uniones con elementos como sellado, soldado o tornillo. (Reinoso Angulo, E. Rodríguez, & Betancourt Ribotta, 2000)2, mencionan que la prefabricación nace con las producciones en serie y se 1 Diccionario de la lengua española. (diciembre de 2016). Obtenido de Real Academia Española: http://dle.rae.es/?id=DgIqVCc 2 Reinoso Angulo, E., E. Rodríguez, M., & Betancourt Ribotta, R. (2000). Manual de diseño de estructuras prefabricadas y presforzadas. Ciudad de México: ANIPPAC, Instituto de Ingeniería UNAM. 23 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes refuerza con la aparición del presfuerzo, de tal forma que, al obtenerse elementos prefabricados presforzados, el incremento de la producción y uso se vuelve cada vez mayor. Durante los años cincuenta del último siglo, la viga de celosía fue el inicio de la prefabricación en serie. El primer factor que impulso el desarrollo fue la necesidad de optimizar el proceso de construcción y reducir el trabajo, sin dejar a un lado la calidad. Posteriormente, gracias a los sistemas CAD, la creación de nuevas formas o productos, hicieron posible la evolución de la prefabricación. En el año de 1889, Edward Potter con su idea, patentó en Estados Unidos americanos el primer edificio prefabricado mediante módulos tridimensionales en forma de cajón. Dentro de la construcción existen campos donde los procedimientos tradicionales no han sido suficientes para atender las necesidades de la sociedad, tal es el caso de puentes vehiculares y peatonales, tanques de almacenamiento, cubiertas de naves industriales, losas de azotea o entrepiso de viviendas en grandes extensiones, entre otros. Debido a esto, la prefabricación se ha vuelto prácticamente el único sistema constructivo capáz de atender estos requisitos y mejor aún, de mejorar sus beneficios. (Pérez, Estañol & Ochoa, 2006)3, mencionan que la prefabricación hoy en día debe cumplir con dos elementos básicos, la industrialización y la estandarización. En la ilustración 2 se observa la importancia de estos elementos. 3 Pérez, Estañol, M., & Ochoa, R. (2006). Prefabricación, base el cambio en la construcción. Construcción y tecnología, 36-38. 24 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Ilustración 2. Elementos básicos de la prefabricación. (Pérez, Estañol & Ochoa, 2006) A pesar de la evolución que ha tenido la prefabricación, en México podemos ver que la tecnología llega muy lentamente. A pesar de conocer las ventajas que dicho sistema nos ofrece, existe el miedo por lo nuevo y aunado a esto, la cultura de la calidad ha dejado mucho de qué hablar. La prefabricación surge en México como un desarrollo de los procesos de tipo industrial. La primera obra de importancia que se realizó siguiendo los principios del presfuerzo fue el Puente Zaragoza, que une las dos riberas del río Santa Catarina, en la ciudad de Monterrey, Nuevo León. EVOLUCIÓN DE LA PREFABRICACIÓN EN MÉXICO Construir con este tipo de sistema aventaja en muchos aspectos, sin embargo, no ha logrado adentrarse por completo en nuestro país, las Enfoque del proceso de manufactura a través del uso de la tecnología, la técnica y su organización, para lograr un incremento en la productividad, la eficiencia y la calidad del producto. Junto con la modulación, forma el binomio que hace posible la prefabricación, y sumado a los conocimientos, la calidad de los materiales y a la tecnología del pretensado y postensado, se pueden diseñar secciones esbeltas de muy alta resistencia y gran rapidéz de colocación. Industrialización Estandarización 25 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes razones son diversas, por un lado, la falta de cultura de la calidad, los aspectos socioeconómicos y la falta de información. La prefabricación es considerada como una forma de construir racional, gracias a las ventajas del ahorro de recursos. (Martínez Dircio, Junio, 1998)4, menciona las razones por las que en México no se ha podido consolidar la prefabricación de concreto: Europa México Considero que las dos causas principales que han frenado el desarrollo de esta industria de la prefabricación en México han sido, los problemas económicos y la falta de mano de obra especializada, sin embargo, no podemos dejar a un lado el alto costo inicial que requiere el uso de este sistema constructivo. 4 Martínez Dircio, J. (junio, 1998). México y la construcción industrializada. IMCYC. 1867 •J. Monier (jardinero), patentó lo que posteriormente sería el concreto armado. 1892 •Edmond Coignet inició la prefabricación en concreto armado al fabricar viguetas para un casino en Francia. 1902 •Christophe, Le béton et ses aplications, Francia. decía que "el procedimiento de fabricación de vigas en un taller puede ser más económico que el colado en obra. 1927 •Las nuevas técnicas se empezaron a utilizar cuando el Ing. Rebolledo empleó en la construcción del hotel Regis vigas prefabricadas de concreto armado. 1960 - 1970 •En un inicio las técnicas eran copiadas de otros países, pero con el tiempoempezaron a surgir empresas especializadas en prefabricación. Actualidad •En un principio la prefabricación inició en puentes y posteriormente en edificios. 26 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes En México, debemos entender que la construcción con prefabricados y tradicional son formas que deben coexistir, ya que ambas ofrecen soluciones alternativas, sin embargo, el desconocimiento por parte de ingenieros y arquitectos nos lleva a usar lo que nos hace sentir seguros, pero no debemos dejar a un lado estar siempre a la vanguardia y abiertos a las nuevas técnicas y tecnologías que surgen día con día. En la siguiente tabla se muestra la diferencia del desarrollo de la prefabricación en Europa y México, su principal factor es la mano de obra. Tabla 1. Desarrollo de la prefabricación. Información: (Martínez Dircio, Junio, 1998) Si los constructores no nos preocupamos por conocer nuevas tecnologías constructivas y seguimos considerando la construcción tradicional únicamente por el bajo costo de la mano de obra, no conoceremos las ventajas que ofrecen los nuevos sistemas. Nuestro país nos impone grandes retos en tema de construcción. Debemos ver la prefabricación como una alternativa en la reducción de los recursos La construcción con prefabricado llega casi al 50%. El costo de la mano de obra es elevado Solo el 2% de lo que se construye se realiza con prefabricados. La mano de obra es abundante y barata E U R O P A M É X IC O 27 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes económicos, sociales y ambientales y no solo como un gasto más o un lujo que solo unos pocos pueden darse. PATOLOGÍA EN LA PREFABRICACIÓN A nivel nacional e internacional, la palabra patología se refiere a la enfermedad que presenta un individuo, la cual tiene sus inicios en la medicina y el (Diccionario de la lengua española, 2018)5 la define como “parte de la medicina que estudia las enfermedades”, procede de las palabras griegas “pathos” que significa enfermedad y “logos” que significa tratados, estudio o indagación. El léxico de la palabra patología crea mucha confusión, es tan poco usada fuera de la medicina que al asignarla alguna actividad o proceso dentro de otro campo como el de la construcción se vuelve muy general. Para fines de mi investigación se entenderá como PATOLOGÍA a la “Fallas y lesiones constructivas que aparecen en el edificio después del proceso edificatorio”. La patología se ha venido investigando en los diferentes campos dentro de la construcción, existen investigaciones como la de (Muciño Castañeda, 2004)6 que afirman a manera general que la causa de la presencia de patología en las estructuras de concreto se debe principalmente a la etapa de diseño, tal como se muestra en la ilustración 3. 5 Diccionario de la lengua española. (diciembre de 2016). Obtenido de Real Academia Española: http://dle.rae.es/?id=DgIqVCc 6 Muciño Castañeda, R. (2004). Concreto para técnicos de la construcción. Instituto Mexicano del Cemento y Concreto, A.C., 12-15. 28 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Ilustración 3. Causas de patología. (Muciño Castañeda, 2004) VENTAJAS DE UN ESTUDIO PATOLÓGICO COMO HERRAMIENTA DE ANÁLISIS DE LA PREFABRICACIÓN Para llevar a cabo un proyecto de intervención en una edificación o en cualquiera de sus partes que la conforman es necesario recurrir a un estudio diagnóstico que nos brinde la mayor cantidad de información del inmueble, como su historial constructivo e historial patológico, con el fin de generar medidas correctivas, de mantenimiento y preventivas de las fallas y lesiones que presenta una edificación. Los métodos y la metodología de análisis son una parte crucial en el proyecto de intervención, ya que se requiere de un diagnostico exhaustivo de la patología para intervenirlo con mejor calidad. Intentar intervenir una DISEÑO 48% MATERIALES 35% EJECUCIÓN 7% USO 10% CAUSAS DE PATOLOGÍA DISEÑO MATERIALES EJECUCIÓN USO 29 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes edificación sin un diagnóstico solo ocasiona que el origen o la causa de la patología no sea atendida y fracasemos en el proyecto. El objetivo de contar con una herramienta de evaluación y diagnóstico para elementos prefabricados como fachadas nos permite analizar sus fallas y lesiones, con el fin de obtener las medidas correctivas y de mantenimiento más certeras para alargar su tiempo de vida. El estudio patológico es un proceso que requiere el uso de herramientas de diagnóstico y equipos con tecnología de punta, si bien puede ser largo y costoso, a la larga el costo-beneficio es mayor, ya que su objetivo se basa en el ahorro de los recursos. Como profesionales de la construcción, debemos impulsar el estudio patológico como un proceso necesario en la intervención de una edificación y no solo tiene que ser considerado para el restauro del patrimonio histórico. Ilustración 4. Estudio de campo. D.R.© Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes 30 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes OBJETIVOS Con este análisis se pretende desarrollar un sistema que nos dé la pauta para establecer medidas correctivas, preventivas y disminuya gastos de recursos, es así como se plantea el objetivo principal de la investigación: Desarrollar un sistema integral a partir de la investigación exhaustiva de la patología en fachadas prefabricadas de concreto que permita la implementación de técnicas para diagnóstico, prevención y mantenimiento de las mismas. De este objetivo principal, se plantean objetivos secundarios que nos aporten información adicional que complemente mi objetivo principal: o Desarrollar una herramienta para diagnosticar fallas o lesiones en fachadas prefabricadas de concreto. o Tipificar las lesiones que se presentan en las fachadas prefabricadas de concreto con el fin de obtener un tratamiento de corrección y protección con base en sus posibles causas subyacentes. o Validar la efectividad de la herramienta de diagnóstico con apoyo de instrumentos de medición. 31 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes HIPÓTESIS Es importante analizar la evolución de las fachadas prefabricadas de concreto, evaluar su durabilidad con base en su vulnerabilidad teniendo en cuenta la etapa de diseño, fabricación, construcción y mantenimiento. La finalidad es obtener un tratamiento de solución a lesiones y proteger las estructuras recién construidas para evitar el inicio de las mismas. Con base en esto, se trabajó bajo la siguiente hipótesis: A partir de la tipificación de lesiones en fachadas prefabricadas de concreto y la aplicación de herramientas tecnológicas para diagnosticarlas, es factible desarrollar un sistema integral de corrección, preservación y mantenimiento. Ilustración 5. D.R.© Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes 32 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes C a p ít u lo I 33 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes PATOLOGÍA DEFINICIÓN La adaptación del vocablo al mundo de la construcción nos hace definirlo como:(Monjo Carrió & Maldonado Ramos, 2001)7, define la patología constructiva de la edificación como “la ciencia que estudia los problemas constructivos que aparecen en el edificio (o en alguna de sus unidades) después de su ejecución”. Según (Broto, 2006)8, la patología es “la ciencia que estudia los problemas constructivos, sus procesos y sus soluciones de forma singular ya que en plural se refiere al objeto de estudio de la patología constructiva y considera que es un error llamar a todos los problemas como patologías”. Para (Peixoto De Freitas, 2013)9, la palabra patología la define como “el tratamiento sistemático de los defectos del edificio, sus causas, sus consecuencias y sus remedios”. (Estrada Espinosa, 2018)10, la define como el “estudio de una o varias enfermedades que se presentan en el conjunto constructivo, estructural, funcional y ornamental”. Menciona que la patología son anomalías o lesiones de origen natural o artificial, físicos, químicos o mecánicos y resalta la importancia de estudiarla en conjunto, no únicamente de un material 7 Monjo, Carrió J., MALDONADO, Ramos L., (2001), Patología y técnicas de intervención en estructuras arquitectónicas, Madrid: Munilla – Lería 8 Broto, C. (2006). Tratado Broto de Construcción, Patología de los materiales de Construcción. Barcelona, España: LINKS. 9 Peixoto De Freitas, V. (2013). A State-Of-The-Art Report on Building Pathology. Portugal: CIB – W086 Building Pathology. 10 Estrada Espinosa, S. (2018). Rehabilitación de inmuebles con base en una inspección patológica. Ciudad de México.: Universidad Nacional Autónoma de México. 34 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes como elemento aislado, ya que cada una de las lesiones o fallas presentadas tiene una causa u origen que no depende únicamente del material, puede ser por factores ambientales, de diseño, construcción o ejecución. Con base en las definiciones antes mencionadas y para fines de mi investigación se entenderá como PATOLOGÍA a las “Fallas y lesiones constructivas que aparecen en el edificio después del proceso edificatorio”. Sin embargo, cabe mencionar que es un vocablo que hace referencia exclusivamente a la enfermedad final y este documento tiene la finalidad de analizar su origen, evolución y comportamiento. Para entender la terminología de la investigación, es importante conocer algunas definiciones basadas en la terminología de (Monjo Carrió & Maldonado Ramos, 2001)11: Estudio patológico: para atacar una patología es necesario realizar un diagnóstico, por lo que será importante conocer el estado actual, síntoma, evolución y origen. Lesión: es la manifestación de un problema constructivo, el cual puede ser primaria por aparecer en primer lugar o secundario si es consecuencia de la anterior. Causa: es un agente activo o pasivo origen de un problema constructivo que converge en una o varias lesiones o fallas. El objetivo de conocer las causas de una patología es atacar el problema desde raíz, para prevenir futuras presencias de la misma. 11 Monjo, Carrió J., MALDONADO, Ramos L., op. Cit., (2001). 35 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Prevención: es el estudio de los procesos patológicos, nos ayuda a conocer las causas y establecer medidas preventivas en los próximos proyectos constructivos. PATOLOGÍA Y SU RELACIÓN CON LA MEDICINA El vocablo patología se ha convertido en sinónimo de enfermedad y comprende principalmente la búsqueda de sus causas, factores desencadenantes o factores que la favorecen, con el objetivo final de entender mejor la manera cómo tratarlas y prevenirlas. Para evaluar la enfermedad que presenta el paciente, se lleva a cabo fases de diagnóstico que van de lo general a lo particular, lo cual les arroja un resumen clínico del estado actual de individuo, el proceso de análisis es: I. Entrevista clínica: recogida de datos útiles para el diagnostico II. Exploración física: por la vista, tacto, etc. III. Exploraciones complementarías: exámenes clínicos IV. Elaboración de historial: resumen clínico/diagnóstico Como ejemplo y para aclarar más este vocablo, cabe mencionar que la gripe es una patología y los síntomas son dolor de cabeza, ojos irritados, estornudos, entre otros. Hay que tomar en cuenta que la adaptación del término en la construcción con relación a la medicina es muy parecida, empezando por la comparación del ser humano con el edificio. Ambos tienen un tiempo de vida, necesitan cuidados y cuando el ser humano o el edificio presenten síntomas de enfermedad se debe acudir al “médico o especialista” para análisis, diagnóstico y finalmente terapia para mantener su “calidad” de vida. 36 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes CAUSAS DE LA PATOLOGÍA La fallas y lesiones que provocan una patología es un tema preocupante, ya que ocasionan molestias a los propietarios, costo en daños a la salud, accidentes que pueden poner en peligro la vida de las personas, problemas ante las autoridades reguladoras, reputación de los profesionales involucrados como arquitectos e ingenieros y pérdida de la confianza de la industria de la construcción. Por todo lo antes dicho, es necesario hacer hincapié en la importancia que tiene prevenir una falla o lesión en las edificaciones desde la etapa de diseño, ya que es nuestra responsabilidad (como arquitectos) velar por el bienestar tanto del proyecto como del usuario. Tomar en cuenta que los fenómenos naturales difícilmente los vamos a impedir, sin embargo, podemos disminuirlos con medidas preventivas. Debemos concebir estructuras menos vulnerables y más duraderas, evitar defectos en el diseño, material y construcción. Es importante que una vez atendido esto, la ejecución sea la mejor y respetar los criterios de diseño. Las causas de las fallas o lesiones que provoca una patología son muy extensas y a la vez complejas, esto ocasiona que la detección no siempre sea la exacta, en la ilustración 6 se observa la clasificación que (Astorga & Rivero, 2009)12, consideran según su origen. 12 Astorga, A., & Rivero, P. (2009). Patología en las edificaciones. CIGIR Centro de investigación en gestión integral de riesgos, Modulo III – Sección IV. 37 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Ilustración 6. Clasificación de patologías. (Astorga & Rivero, 2009) Patología por defectos: Suelen presentarse por una construcción mal elaborada, empleo de materiales inapropiados y mal diseño. Cabe mencionar que de la etapa de diseño depende el éxito de un proyecto, el ahorro de recursos, durabilidad, sustentabilidad y eficiencia y es aquí donde mi investigación se centrará para prevenir las fallas o lesiones que presentan las fachadas prefabricadas de concreto. Patología por daños: Se manifiestan después o durante la incidencia de una fuerza o agente externo como sismos, inundaciones, derrumbes, huracanes y por sobrecarga. Si prevenimos fallas desde la etapa del diseño disminuirán las lesiones de una edificación y por consiguiente el costo del mantenimiento será menor y la vida útil se mantendrá según el tiempo proyectado. Patología por deterioro: Toda edificación tiene el objetivo de una larga duración, incluso se diseñan para que duren de por vida, sin 38 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes embargo, con el paso deltiempo y su exposición al medio ambiente, hace que la estructura se deteriore y se debilite. Como se mencionó anteriormente, no podemos impedir los fenómenos naturales, pero, si consideramos las medidas necesarias para proteger nuestras fachadas la calidad de vida útil se conservará. En uno de los estudios analizados por (López Rodríguez, Rodríguez Rodríguez, Santa Cruz, Torreño Gómez , & Ubeda De Mingo, 2004)13, se observa una serie de datos recabados que manejan las casas aseguradoras de España de las causas de la patología en la edificación, en la ilustración 7, se muestra la gráfica con dicha información. Ilustración 7. Porcentajes de fuentes genéricas de las causas de la patología en la edificación. (López Rodríguez, Rodríguez Rodríguez, Santa Cruz, Torreño Gómez , & Ubeda De Mingo, 2004) . En diferentes países de todo el mundo, el problema de la patología se presenta principalmente en las envolventes de la edificación, (Lara & C.S., 2009)14, mencionan que el 80% de los elementos de concreto afectados 13 López Rodríguez, F., Rodríguez Rodríguez, V., Santa Cruz, A. J., Torreño Gómez, I., & Ubeda De Mingo, P. (2004). El lenguaje de las grietas y recalces de las cimentaciones. Manual de patología de la construcción (pág. 17). Madrid: Universidad Politécnica de Madrid. 14 Lara, J., & C.S., P. (2009). The evolution of prefabricated residential building systems in Hong Kong: A review of the public and the private sector. Automation in Construction, ELSEVIER, 239-248. 39 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes pertenecen a la envoltura del edificio y las fallas o lesiones que presentan son craquelado, descamación, decoloración o manchas. La tecnología de la prefabricación ha evolucionado con el paso de los años, sin embargo, ese crecimiento se ha dado más en unos países que en otros. La aplicación se da para mejorar la calidad de la construcción, tiempo, costo y algo que considero muy importante es la reducción de la generación de residuos de la construcción. Por el desconocimiento de los factores que intervienen en la durabilidad de los elementos de concreto, por la falta de diagnósticos oportunos y un inadecuado mantenimiento, la patología avanza hasta el punto de dañar las estructuras y volverlas vulnerables, lo que a su vez genera mayores costos. La llegada del concreto ha brindado la oportunidad de crear arquitectura más estética, las ventajas de su fácil manejo, sus propiedades y su costo ha cambiado la forma de diseñar. Sin embargo, tenemos que tomar en cuenta que el mal diseño de este material puede traer muchos problemas de calidad. Las plantas de prefabricados son muy distintas, sin embargo, todas deben contar con una producción organizada, supervisión especializada, control de calidad y personal capacitado. ERROR DE DISEÑO Diversos estudios realizados por el sector de la construcción (Filho, Pereira Da Silva, Araujo, & Oliveira Adla, 2016)15, (Padráo & Pinto, 2016)16, (Leal 15 Filho, J. G., Pereira Da Silva, L. E., Araujo, P. H., & Oliveira Adla, K. D. (2016). Identificación de las principales manifestaciones patológicas en paredes de tabique del centro histórico de Viseu. REHABEND, 495-502. 16 Padrão, J., & Pinto, R. (2016). Identificación de las principales manifestaciones patológicas en paredes de tabique del centro histórico de Viseu. REHABEND, Euro-American Congress, 434-442. 40 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Velázquez, 2016), (Monjo Carrió, 1997)17, han concluido que el porcentaje mayor de los daños son causados en la fase de diseño como se muestra en la siguiente gráfica. Ilustración 8. Causas de daños en las edificaciones. (Astorga & Rivero, 2009) (González Herrera & Aguilar Carboney, 2004)18, mencionan 4 causas básicas de la patología: o Mala calidad de los materiales. o Errores constructivos que son identificados como tal por los constructores. o Falta de cultura de la calidad o Falta de reglamentos, legislación en materia de construcción y estudios de los parámetros, índices de los materiales locales y regionales. (Monjo Carrió & Maldonado Ramos, 2001)19, mencionan que las causas de los procesos patológicos en las estructuras de hormigón armado durante esta etapa son: 17 Monjo Carrió, J. (1997). Patología de cerramientos y acabados arquitectónicos. Madrid: Munilla – Lería. 18 González Herrera, R., & Aguilar Carboney, J. (2004). Patología estructural en viviendas de interés social de mampostería debida a paradigmas constructivos en el estado de Chiapas. XIV Congreso nacional de ingeniería estructural (págs. 1-7). Acapulco Gro.: Sociedad mexicana de ingeniería estructural. 19 Monjo, Carrió J., MALDONADO, Ramos L., op. Cit., (2001). 35% 10% 15% 40% Ejecución Uso Materiales Proyecto 41 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes o Errores de concepto del funcionamiento de la estructura. o Errores en la evaluación de las acciones. o Errores en el establecimiento de hipótesis de carga. o Errores en el cálculo de los esfuerzos. o Errores en la dimensión de las secciones o en la disposición de las armaduras. o Errores en la elaboración de detalles. Para (Perepérez & Yuste, 2016)20, los criterios del proyecto muchas veces son el factor principal del deterioro de la construcción, un ejemplo es el ángulo que forma la superficie con respecto a la vertical influye de modo notable en la cantidad de suciedad que va almacenando y en la pluviometría que la afecta, como se muestra en la ilustración 9. Ilustración 9. Influencia de la inclinación de las superficies. (Perepérez & Yuste, 2016) ERROR DE CONSTRUCCIÓN Considero que esta etapa es clave en el desarrollo de un proyecto, si nuestro diseño contempla todas las especificaciones necesarias, lo que nos queda es supervisar que la línea de producción de nuestros paneles sea correcta, 20 Perepérez, B., & Yuste, F. J. (2016). Sostenibilidad estética de las superficies de hormigón. REHABEND, Euro-American Congress, (págs. 1625-1631). 42 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes sin embargo, (Perepérez & Yuste, 2016)21, mencionan que el desconocimiento, negligencia, falta de supervisión, escasez de mano de obra especializada o la rapidez exigida para el cumplimiento de los trabajos, impiden la correcta ejecución de las obras, afectando el resultado final y originando consecuencias que pueden llegar a ser inaceptables. Coincido con ellos, ya que, pese a tener un proyecto correctamente diseñado, si no existe una cultura de calidad tanto en la producción, supervisión y ejecución, nuestra obra presentará fallas que originen patologías. Algunos daños en esta etapa suelen originarse por: o Dosificar inadecuadamente la mezcla de concreto en sitio. o Omitir el control de calidad de los materiales. o Omitir el control de calidad del concreto en sitio. o Emplear malas prácticas o No respetar las especificaciones de diseño. o Cargar la estructura prefabricada prematuramente, cuando los elementos aún no han desarrollado la resistencia para soportar las cargas impuestas. o Picar elementos para introducir tuberías de instalaciones. OTROS DAÑOS Tan importante es el diseño y fabricación de una fachada como su mantenimiento. Gran porcentaje de fallas y lesiones se previenen por esta buena práctica. Cuando una construcción se somete a condiciones climáticas quese encuentran en constante cambio, ocasiona que estéticamente las 21 Perepérez, B., & Yuste, F. J., op. Cit., (2016). 43 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes fachadas se vean alteradas y presenten problemas químicos como humedades, hongos, cambio del color, entre otros. (Perepérez & Yuste, 2016)22, mencionan las causas más comunes: o Las condiciones ambientales: lluvia, viento y polución, (ver ilustración 10). o La volumetría y orientación de la construcción. o La interacción de la superficie con la topografía del lugar. o La propiedad de los materiales utilizados o Aporte de agua sucia procedente de juntas o goteros ineficientes. o Escurrimiento de agua desde la parte superior de los muros y antepechos Ilustración 10. Efecto del bloqueo del viento alrededor de la fachada. (Perepérez & Yuste, 2016) TIPOLOGÍA DE FALLAS Y LESIONES EN LAS EDIFICACIONES La patología puede ser igual en cualquier tipo de edificación, sin embargo, considero que es importante identificar cada una de acuerdo con el elemento, sistemas constructivo y material, ya que las causas pueden ser diferentes. Por tal motivo, el objetivo de mi investigación es identificar las fallas y lesiones que se presentan en las fachadas prefabricadas de 22 Perepérez, B., & Yuste, F. J., op. Cit., (2016). 44 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes concreto para conocer su posible causa subyacente y con base en ella generar el mantenimiento correctivo adecuado. Algunas investigaciones a nivel internacional (Chew, Wong, & Kang, 1998)23, mencionan que en la última década se han reportado defectos en las fachadas y los describen de la siguiente manera: Decoloración: este tipo de problema es de tipo estético, sin embargo, el costo puede ser alto. El problema es el cambio de color en la apariencia de la fachada. El agua es el principal factor que contribuye a la decoloración. El grado de exposición a la lluvia dependerá de la orientación de la fachada del edificio con respecto a la dirección de la lluvia, condición topográfica del sitio, extensión del blindaje por otros edificios, dirección, presión del viento y detalles del diseño del edificio como se observa en la ilustración 11. Ilustración 11. Decoloración en la fachada. (Chew, Wong, & Kang, 1998) 23 Chew, M. Y., Wong, C. W., & Kang, L. H. (1998). Building facades: A guide to common defects in tropical climates. Singapore, New Jersy, London, Hong Kong: World Scientific. 45 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Desprendimiento de sellador: dependerá del tipo de sellador que se use, la calidad, instalación y condiciones de servicio. Los selladores pueden fallar por el envejecimiento y la exposición al agua. La falla se caracteriza por la decoloración, figuración y desprendimiento, otros ejemplos se observan en la ilustración 12. Ilustración 12.Desprendimiento de sellador. (Chew, Wong, & Kang, 1998) Para (Monjo Carrió, 2007), las lesiones son las manifestaciones de un problema constructivo y es considerado como el síntoma final y clasifica las lesiones en 3 grupos, a saber: I. Lesiones físicas, se producen a causa de fenómenos físicos como lluvia, aire, heladas, condensaciones, etc. y las consecuencias son humedades, erosión del material, suciedad y cambio de color. Humedad: Aparición incontrolada de un porcentaje de humedad superior al deseado en un material o elemento constructivo. Hay cinco tipos de: o Humedad en obra 46 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes o Humedad capilar o Humedad de filtración o Humedad de condensación o Humedad accidental Suciedad: Depósito de partículas sobre la superficie de las fachadas exteriores e incluso penetración en los poros superficiales, sin llegar a la reacción química. Podemos distinguir dos tipos, ensuciamiento por depósito o ensuciamiento por lavabo diferencial. Erosión: Pérdida o transformación superficial de un material, provocada por acciones físicas de agentes atmosféricos. II. Lesiones mecánicas, causada por factores que producen movimientos, desgaste, aberturas o separaciones de materiales o elementos constructivos. Las consecuencias más comunes son: deformaciones, grietas, fisuras, desprendimiento y erosiones mecánicas. Grietas: Cuando la rotura alcanza todo el espesor de elemento constructivo, dejándolo inútil para su posible función y debilitándolo. Se distinguen dos tipos, por exceso de carga y por dilataciones y contracciones higrotérmicas. Fisuras: Cuando la abertura afecta exclusivamente al acabado superficial del elemento constructivo. Suele deberse a variaciones dimensionales por cambios higrotérmicos y afecta a acabados exteriores de fachadas e interiores de muros, suelos y techos. Desprendimientos: Separación de un material de acabado del soporte al que estaba aplicado. Erosiones: Perdida del material superficial por esfuerzos mecánicos. 47 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes III. Lesiones químicas, el origen suele ser la presencia de sales, ácidos, o álcalis que reaccionan provocando descomposiciones que afectan la calidad del material y reducen su durabilidad. Se presentan en 4 formas: Eflorescencia: Cristalización en la superficie de un material de sales solubles que son arrastradas hacia el exterior por el agua que las disuelve. La lesión previa a esta es la humedad. Oxidación y corrosión: Transformación molecular y pérdida del material en las superficies de los metales y sobre todo del hierro y acero. Organismos: Conjunto de lesiones donde se presentan organismos vivos, sea animal o vegetal. Erosiones: Todo tipo de transformación molecular de la superficie de los materiales pétreos como consecuencia de la reacción química de sus componentes con otras sustancias. (González, Rubio, López Zamanillo, González Martín, Paredes Nuñez, & González Moreno, 2016)24, (Perepérez & Yuste, 2016) y (Rosa Roca & Pérez Navarro, 2016)25, han concluido que la patología se origina por problemas físicos que tienen relación con los fenómenos ambientales y mencionan algunos efectos en las superficies planas: 24 González, Rubio, L., López Zamanillo, E., González Martín, J. M., Paredes Núñez, A. M., & González Moreno, S. (2016). Identificación de las principales manifestaciones patológicas en paredes de tabique del centro histórico de Viseu. REHABEND, Euro-American Congress, (págs. 503-510). 25 Rosa Roca, N., & Pérez Navarro, J. (2016). MANUAL PREVENCIÓN DE FALLOS-Estanqueidad en Fachadas. España: Colegio Oficial de Aparejadores, Arquitectos Técnicos e Ingenieros de Edificación de la Región de Murcia. 48 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Segregación: Separación del material fino del grueso en el concreto fresco, provocando una distribución de sus partículas no uniformes y por consiguiente un acabado con defectos poros y coqueras. Agrietamiento plástico: Son grietas por contracción plástica que se forman en la superficie del concreto fresco inmediatamente después de su vaciado (vertido, colado) por la pérdida rápida de humedad antes de que el concreto haya fraguado. Superficie del fondo seca o absorbente: Ampollas que aparecen en la superficie y la causa sedebe a las burbujas de aire que quedan atrapadas debajo de estas. Desconchamiento (descascaramiento): Desprendimiento local de superficie endurecida de concreto hasta una profundidad aproximada de 1.5 a 4.0 mm como resultado de su exposición a ciclos de congelación y deshielo. Generación de polvo en la superficie: Formación de polvo debido a la desintegración de la superficie del concreto. Agrietamiento por contracción: Patrón de agrietamiento de finas grietas, usualmente ocurre debido a un diseño y prácticas de construcción inadecuadas. Con base en las investigaciones antes mencionadas, considero que ni la tecnología más avanzada ni la información actual han sido suficientes para disminuir o prevenir los errores o daños en las edificaciones. Los datos antes mencionados sobre los porcentajes de la causa subyacente son de suma importancia para sustentar que actualmente existen 49 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes investigaciones que demuestran que el diseño es un factor que debemos atender. Hay que tener muy claro que la patología no solo afecta a la construcción, sino también a la comodidad y satisfacción del cliente. Con este análisis de los problemas patológicos, pienso que la industria de la construcción ha sido una de las más renuentes en el tema de la cultura de la calidad, ya que seguimos pensando que la experiencia basta para resolver los problemas que se presentan día con día en la obra. (Pérez, Estañol & Ochoa, 2006)26, refuta la idea de improvisar tanto mano de obra, como conocimiento, “la prefabricación exige un cambio de mentalidad, …en oposición de quienes abogan por una mano de obra improvisada bien se puede argumentar que la prefabricación conlleva un cambio tecnológico en los procesos de construcción y trae aparejada la superación personal del trabajador...”. Con base en esa aseveración, considero que además de cambios en la mano de obra, es importante el cambio en los especialistas, a su manera de pensar referente a la calidad del producto, con esto me refiero a la supervisión ineficiente, al diseño y el ahorro de los recursos. Se requiere profesionistas con conocimientos en la prefabricación, si bien, no se necesita ser un experto, al menos se necesita tener las bases de este proceso constructivo. Además del cambio antes mencionado, es necesario que las normas y reglamentos mexicanos estén actualizados para dar respuesta a cada necesidad que surge en la industria de la construcción. 26 Pérez, Estañol, M., & Ochoa, R. (2006). Prefabricación, base el cambio en la construcción. Construcción y tecnología, 36-38. 50 Prevención de Patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes C a p ít u lo I I 51 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes PREFABRICACIÓN DEFINICIÓN Y GENERALIDADES Como se mencionó anteriormente, el (Diccionario de la lengua española, 2018)27,la describe como “Dicho de una construcción: Formada por partes fabricadas previamente para su montaje posterior”, lo que podemos deducir que son elementos fabricados fuera de obra y previos a su etapa constructiva. La prefabricación ha tenido el suficiente desarrollo a nivel mundial y nos lleva a pensar que es una atractiva opción en la industria de la construcción, ya que optimiza cuestiones de tiempo y economía. Tiene ventajas que permite que cualquier diseño pensado sea una realidad, sin dejar a un lado los ahorros ambientales. Algunas ventajas de la prefabricación que considera (ANIPPAC, Cap. 7, Aspectos financieros y de costos de una obra prefabricada)28, son; o mejores materiales que emplear o mayor control de calidad o curado con vapor o se aprovechan tiempos muertos de obra en producir los elementos o reducción de personal de obra (fierreros, albañiles, carpinteros) o la recuperación de la inversión empieza más rápido o mejores acabados de obra (pueden quedar integrados) o uso repetitivo de moldes metálicos de buena calidad (a la larga es económico) 27 Diccionario de la lengua española. (diciembre de 2018). Obtenido de Real Academia Española: http://dle.rae.es/?id=Tyhl7pZ 28 ANIPPAC. (s.f.). Cap. 7, Aspectos financieros y de costos de una obra prefabricada. En A. N. C., Manual de diseño de estructuras prefabricadas y presforzadas (págs. 125-129). 52 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Así como estas ventajas hay más, lo importante de este sistema constructivo y del mismo material (concreto) es su fácil trabajabilidad y la calidad que nos aporta, por estos motivos, es necesario hacer hincapié sobre la prevención de cualquier tipo de daño desde la etapa de diseño. (Pérez, Estañol & Ochoa, 2006)29, mencionan los tipos de prefabricados que hay, en la siguiente tabla se presentan 3 tipos de prefabricaciones y sus características. Tabla 2.Tipos de prefabricación. (Pérez, Estañol & Ochoa, 2006) La investigación se centra en las fachadas prefabricadas de concreto “prefabricación pesada”, se trata de una pieza arquitectónica y a pesar de no ser estructural es importante el diseño y supervisión de su refuerzo (acero, fibra, etc.). CONCRETO Es un compuesto que por sus cualidades se ha caracterizado como moderno y versátil, a pesar de ser un material viejo es el más usado en la 29 Pérez, Estañol, M., & Ochoa, R. (2006). Prefabricación, base el cambio en la construcción. Construcción y tecnología, 36-38. 53 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes prefabricación. El (ACI, 2005), define al concreto como, “mezcla de cemento pórtland o cualquier otro cemento hidráulico, agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos”. En cuanto al concreto prefabricado, como “Elemento de concreto estructural construido en un lugar diferente de su ubicación final en la estructura”. A nivel nacional e internacional existen instituciones que tienen por objeto investigar y desarrollar esta tecnología, con normatividad y recomendaciones enfocadas en el concreto y la prefabricación: o Norma Mexicana (NMX) o Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto (NTC) o Instituto Mexicano de Cemento y del Concreto (IMCYC) o Portland Cement Association (PCA) o Precast/Prestressed Concrete Institute (PCI) o American Concrete Institute (ACI) o Federación Internacional del concreto (FIB) o American Society for Testing and Materials (ASTM) o Una Norma Española (UNE) o Código Técnico de Edificación (CTE) o Asociación Nacional de Industriales del Presfuerzo y la Prefabricación (ANIPPAC) PROPIEDADES Es un material plástico estructuralmente resistente y estético que permite trabajar cualquier forma libremente, podemos obtener acabados con texturas, pulidos o de cualquier color. Existe el concreto arquitectónico y el concreto estructural, difieren en su dosificación, procedimiento y 54 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes fabricación. El (IMCYC, 2004), considera 4 propiedades principales del concreto: Trabajabilidad, Cohesividad, Resistencia y Durabilidad. Tabla 3. Propiedades del concreto. Las bondades del concreto nos permiten trabajarlo de diferentes maneras. Tiene tres estados diferentes y cada estado tiene propiedades diferentes: Estado fresco: Al principio el concreto parece una “masa”,es blando y puede ser trabajado o moldeado de diferentes formas y así se conserva durante la colocación y compactación. Sus principales propiedades son trabajabilidad y cohesividad. Estado fraguado: Posteriormente el concreto empieza a ponerse rígido, a esto se le conoce como fraguado, tiene lugar después de la compactación y durante el acabado. Estado endurecido: Después de que el concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y endurece, sus propiedades son resistencia y durabilidad. Trabajabilidad: Que tan fácil es colocar, compactar y dar un acabado a una mezcla de concreto. Cohesividad: Que tan bien el concreto se mantiene unido en estado fresco. Puede verse afectada por la granulometría del agregado. Resistencia: Es denso, razonablemente impermeable al agua, capáz de resistir cambios de temperatura, así como desgaste por intemperismo. Durabilidad: Se incrementa con la resistencia, la cual se mide usando la prueba a compresión. 55 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes COMPONENTES La ASTM-C125-07 define los siguientes términos; Agregado grueso: “Agregado predominantemente retenido en la malla núm. 4’’ (4.75 mm)”. Agregado fino: “Agregado que pasa la malla de 3/8’’ (9.5 mm)”. Grava: “Agregado grueso resultante de la desintegración natural y abrasión de rocas”. Arena: “Agregado fino resultado de la desintegración y abrasión de roca”. Cemento: Debe corresponder en marca y en tipo con el usado para calcular la dosificación. Algunas normas mexicanas que debe cumplir son NMX-C-414-ONNCCE-2004, NMX-C-061-ONNCCE-2004, entre otras. Agua: Debe ser limpia, exenta de ácidos, bases, aceites y materia orgánica. Las normas que nos guía en la utilización del agua son; NMX- C-122-1982, NMX-C-277-1979, NMX-C-283-1982. Entre menor cantidad de agua mayor resistencia y durabilidad tendrá el concreto. Aditivos: Mejoran o cambian una o varias propiedades del resultado final, el objetivo es obtener un concreto de mayor calidad y durabilidad. Algunas normas que deben cumplir son NMX-C-014-1981 y 12 normas mexicanas más. Cemento + Agua = Pasta + Agregados Finos = Mortero + Agregados Gruesos = CONCRETO + Aditivos 56 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO Hacer un buen concreto puede parecer fácil, sin embargo, la calidad es un factor muy importante, ya que tarde o temprano se manifiesta en la obra. Para el (Brunatti, 2015), control de calidad se refiere colectivamente a “todas las etapas involucradas para asegurar la confianza adecuada de que el hormigón se comportará satisfactoriamente en servicio”. El control de calidad se aplica a cada acción emprendida para medir las propiedades del hormigón o sus componentes y controlarlos dentro de las especificaciones establecidas. De acuerdo con la NTC, la calidad de todos los materiales componentes del concreto deberá verificarse antes del inicio de la obra y también cuando exista sospecha de cambio en sus características o haya cambio de las fuentes de suministro. Esta verificación de calidad se realizará a partir de muestras tomadas del sitio de suministro o del almacén del productor de concreto. El corresponsable en seguridad estructural, o el director responsable de obra, cuando no se requiera corresponsable, en lugar de esta verificación podrá admitir la garantía del fabricante del concreto de que los materiales fueron ensayados en un laboratorio acreditado por la entidad de acreditación reconocida en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. La calidad de los materiales de construcción permite garantizar con un determinado nivel de confianza, que las características físicas, mecánicas y químicas de los materiales que está previsto colocar en obra satisfacen las especificaciones del proyecto. 57 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes FACHADAS DE CONCRETO La definición de fachada por él (Diccionario de la lengua española, 2016)30, es: “Paramento exterior de un edificio, generalmente el principal”, etimológicamente proviene del latín “facies, faz” que significa cara, y “ado/a” que significa presencia. Para (Rosa Roca & Pérez Navarro, 2016)31, fachada significa “imagen y expresión de lo que envuelve”. Para fines de mi investigación la palabra FACHADA se entenderá como “Primer elemento estético de una edificación que representa el estilo y la identidad del mismo”. El objetivo de generar medidas correctivas y preventivas surge de la necesidad de mantener la imagen de las construcciones en buen estado, que la calidad demuestre su buen funcionamiento, su importancia y su estilo. Por otro lado, las fachadas nos proporcionan seguridad, confort, bienestar y tranquilidad. Como elemento estético más representativo e importante de una edificación también evolucionó, dejando a un lado las simples fachadas planas por fachadas compuestas de grandes elementos prefabricados, dando lugar a formas extravagantes, diseños atractivos, colores y texturas. Según la UNE 41805-10 IN-Diagnóstico de edificios en su parte 10: Estudio patológico del edificio-fachadas no estructurales, clasifica los cerramientos de fachada de la siguiente forma, ver tabla 4: 30 Diccionario de la lengua española. (octubre de 2016). Obtenido de Real Academia Española: http://dle.rae.es/?id=HSa9etX 31 Rosa Roca, N., & Pérez Navarro, J. (2016). MANUAL PREVENCIÓN DE FALLOS-Estanqueidad en Fachadas. España: Colegio Oficial de Aparejadores, Arquitectos Técnicos e Ingenieros de Edificación de la Región de Murcia. 58 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes Tabla 4.Clasificación de cerramientos. Una norma española, UNE 41805-10. Con base en la normatividad anterior, los requisitos que deben cumplir las fachadas son; comportamiento higrotérmico, aislamiento acústico, aprovechamiento del recurso lumínico, requisitos de seguridad, requisitos funcionales, estanqueidad (o estanquidad). Según el reglamento (ACI I. , 2005)32, el diseño de los elementos prefabricados y sus conexiones es particularmente sensible a las tolerancias en las dimensiones de los elementos individuales y a su ubicación en la estructura. Para prevenir malentendidos, las tolerancias usadas en el diseño deben ser especificadas en los documentos contractuales. El diseñador puede especificar la norma técnica que contiene las tolerancias usadas en el diseño y cualquier desviación respecto a lo contenido en las normas 32 ACI, I. (2005). Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318S-05) y Comentario (ACI 318SR-05). 59 Evaluación y diagnóstico para prevención de patología en fachadas prefabricadas de concreto Arq. Sury Adaid Gómez Jaimes técnicas. (ANIPPAC, Cap. 5, Precolados Arquitectónicos.)33, considera 4 criterios de tolerancias que se deben tomar en cuenta para obtener elementos de calidad y sobre todo para prevenir sobrecostos: o Flexibles: cuando no se exija ninguna especificación o Ordinarios: aplican cuando los defectos son visibles, pero no justifican gastos considerables para su reparación o Cuidadosos: corresponden a especificaciones estrictas o Especiales: los que, por especificaciones rigurosas y alto costo, no se justifican más que en obras y piden estándares más altos de apariencia. Se debe considerar, además, que no en todas las superficies se especifica la misma calidad, que puede variar dependiendo de la exposición y ubicación del elemento. La
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