Inspecciones en la construcción: La mejor inversión para la seguridad y calidad

Inspecciones en la construcción: La mejor inversión para la seguridad y calidad

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La construcción de estructuras, ya sea un edificio, un puente o una infraestructura, es un proceso complejo que requiere una atención meticulosa a los detalles y a la calidad de la construcción. Una parte fundamental de este proceso es la realización de inspecciones de estructuras. Estas inspecciones son esenciales para garantizar la seguridad, la durabilidad y el rendimiento de las estructuras a lo largo del tiempo. Veamos por qué son tan importantes.

La seguridad es una preocupación primordial en cualquier proyecto de construcción. Las inspecciones de estructuras juegan un papel crucial en la identificación y evaluación de posibles deficiencias o debilidades que podrían comprometer la integridad estructural. Mediante técnicas y métodos de inspección especializados, se pueden detectar problemas como grietas, corrosión, daños por fatiga, desplazamientos o deformaciones no deseadas. Al identificar estos problemas en etapas tempranas, se pueden tomar medidas correctivas antes de que se conviertan en amenazas graves para la seguridad de las personas que utilizarán la estructura.

Las inspecciones de estructuras permiten evaluar el estado de los materiales y componentes utilizados en la construcción. Esto incluye verificar la calidad del concreto, el acero, la mampostería u otros materiales específicos de cada proyecto. Al detectar problemas en estos materiales, como la corrosión del acero de refuerzo o el deterioro del concreto, se pueden tomar medidas preventivas o correctivas para mantener la durabilidad y prolongar la vida útil de la estructura.

El rendimiento de una estructura también depende de su capacidad para cumplir con los requisitos funcionales y las normativas establecidas. Las inspecciones de estructuras permiten evaluar si la construcción se ajusta a los códigos y estándares de construcción aplicables. Esto incluye verificar la correcta instalación de elementos estructurales, sistemas de soporte, sistemas eléctricos o cualquier otro componente importante. Las inspecciones también pueden ayudar a evaluar la eficiencia energética de una estructura y la calidad de los sistemas de aislamiento, lo que contribuye a un mayor rendimiento y sostenibilidad.

Es importante destacar que las inspecciones de estructuras no solo se realizan durante la construcción, sino también a lo largo del tiempo, especialmente en estructuras existentes. El monitoreo periódico y las inspecciones programadas ayudan a identificar el desgaste natural, el impacto de eventos externos o el deterioro progresivo que puede ocurrir con el paso del tiempo. Esto permite implementar medidas de mantenimiento preventivo o correctivo, lo que ayuda a evitar costosos gastos de reparación o incluso el colapso de la estructura.

Al momento de realizar una inspección es importante contar con un laboratorios acreditado ya que esto garantiza la seguridad y eficiencia de la inspección, una acreditación valida los procesos que realiza el laboratorio para la realización de las pruebas y de más métodos de inspección. En México el organismo más importante de acreditación es la Entidad Mexicana de Acreditación (EMA). En LOES INGENIEROS contamos con la acreditación EMA la cual nos valida como laboratorio de ensayos, conoce más sobre como proteger tus estructuras contáctanos.

¿Qué son los END y su importancia en la construcción?

¿Qué son los END y su importancia en la construcción?

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Los ensayos no destructivos (END) son una técnica utilizada en la construcción para evaluar la calidad y la integridad de los materiales sin dañarlos. Los END son una herramienta valiosa para la detección temprana de posibles problemas en las estructuras, lo que puede ayudar a prevenir costosos tiempos de inactividad y reparaciones futuras.

Los ensayos no destructivos se utilizan en la construcción para evaluar una amplia gama de materiales, incluyendo el concreto, el acero, la madera y el vidrio. Estos ensayos pueden incluir pruebas de ultrasonido, radiografías, pruebas de líquidos penetrantes, análisis de vibraciones, medición de espesor, entre otros.

La importancia de los ensayos no destructivos en la construcción radica en su capacidad para detectar defectos en los materiales antes de que se conviertan en problemas graves. La detección temprana de problemas puede evitar costosos tiempos de inactividad y reparaciones futuras. Además, los END pueden ayudar a garantizar la seguridad de los trabajadores y las personas que utilizan las estructuras.

Los END también son utilizados para evaluar la calidad de los materiales antes de su instalación en una estructura. Esto puede ayudar a prevenir la utilización de materiales defectuosos en la construcción, lo que puede resultar en problemas graves en el futuro.

Al momento de realizar las pruebas es importante contar con un laboratorios acreditado ya que esto garantiza la seguridad y eficiencia de la prueba, una acreditación valida los procesos que realiza el laboratorio para la realización de las pruebas. En México el organismo más importante de acreditación es la Entidad Mexicana de Acreditación (EMA).

En definitiva, los ensayos no destructivos son una herramienta valiosa en la construcción para evaluar la calidad y la integridad de los materiales sin dañarlos. La detección temprana de problemas puede ahorrar grandes costos por cambios y reparaciones futuras, y garantizan la seguridad de los trabajadores y las personas que utilizan las estructuras.

En LOES estamos acreditados ante la EMA como laboratorio de ensayos, esto garantiza nuestros procesos y la calidad de nuestros servicios. Contáctanos y empieza a gestionar la calidad de todos tus proyectos.

Tomografía de Pulso Ultrasónico en Concreto

Tomografía de Pulso Ultrasónico en Concreto

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El Ultrasonic Pulse Echo (UPE) es un método de ensayo no destructivo (END) para escanear objetivos sub-superficiales en elementos de hormigón. Los métodos UPE utilizan ondas de tensión acústica para estudiar las propiedades de las capas sub-superficiales y localizar defectos mediante la identificación de cualquier anomalía de impedancia acústica diferente a la del concreto. El método de ensayo se desarrolló para abordar las limitaciones prácticas del ensayo general de velocidad de pulsos ultrasónicos, como la necesidad de acceder a ambos lados del elemento de hormigón.

¿Cómo funciona el UPE?

Como ya hemos dicho, el UPE utiliza ondas de tensión. El concepto principal del ensayo es medir el tiempo de tránsito de la onda ultrasónica en el hormigón. Un instrumento UPE moderno consiste en un conjunto de transductores piezoeléctricos capaces de excitar la superficie del hormigón mediante impulsos de corta duración y gran amplitud de voltaje y alta corriente. A medida que el pulso se propaga dentro del concreto, se refleja y refracta en la interfaz de huecos u otros objetivos internos. Cualquier anomalía en la impedancia acústica conduce el impulso emitido y las ondas de tensión reflejadas se monitorizan en el transductor receptor. Las señales se analizan para calcular el tiempo de viaje de la onda.

Aplicaciones de los métodos UPE

Los métodos de eco de pulso ultrasónico se utilizan ampliamente en la inspección y prueba de hormigón. La siguiente sección describe las principales aplicaciones y casos de uso:

1. Estimar el espesor de los elementos de concreto

Los ingenieros utilizan ampliamente el eco de pulso ultrasónico para evaluar el espesor de los elementos de hormigón. Esto es especialmente importante en elementos de hormigón con acceso unilateral (acceso lateral único), como:

Revestimientos de túneles: la medición del espesor es fundamental en el proceso de control de calidad para revestimientos de túneles. También es un parámetro importante para fines de evaluación estructural.

Alcantarillas troncales: En las alcantarillas troncales, UPE puede ayudar a los ingenieros a estimar el grosor del revestimiento existente. Esto se vuelve extremadamente desafiante porque los métodos intrusivos que involucran trabajo en caliente con perforación de núcleo no son una solución segura ni rentable. Además, siempre existe el riesgo de perforación en secciones poco profundas con alta presión hidrostática.

Depósitos de cemento: Las pruebas en tanques de cemento utilizados en procesos químicos industriales suelen ser un reto. Los responsables del mantenimiento de estas instalaciones suelen tener períodos de inactividad muy cortos, y no siempre es posible acceder al interior del tanque. UPE permite medir el espesor y evaluar la calidad desde la cara exterior.

2. Defectos de inyección en conductos de tendones

Junto con el radar de penetración en el suelo (GPR) y el eco de impacto, el UPE puede proporcionar información crítica sobre vacíos y defectos que puedan haberse producido durante el proceso de inyección de los conductos de los tendones en elementos de concreto postensado.

3. Localización de defectos sub-superficiales

La tomografía UPE puede utilizarse para evaluar ciertos defectos en elementos de hormigón. UPE puede localizar los siguientes defectos:

Delaminación: Los métodos UPE pueden utilizarse para evaluar la ubicación y el alcance de la delaminación en tableros de puentes de concreto, losas de estacionamientos y tanques de concreto.

Panales: UPE es una gran herramienta en el Control de Calidad y Garantía de Calidad de nuevas construcciones. El UPE puede utilizarse para localizar panales en el concreto.

4. Control y garantía de calidad

El UPE puede utilizarse como método directo para evaluar la calidad general del concreto. A través de la medición de la velocidad del pulso, los ingenieros pueden evaluar la calidad de los materiales de concreto después de la construcción.

5. Evaluación del hormigón reforzado con fibras

Mientras que el GPR tiene ciertas limitaciones prácticas en la evaluación de elementos de concreto reforzado con fibra, los métodos UPE proporcionan una alternativa fiable en la medición del espesor y el control de calidad de los elementos. Esto los convierte en una alternativa interesante en la inspección y ensayo de revestimientos de hormigón en túneles.

Técnicas de inspección para aplicaciones de soldadura

Técnicas de inspección para aplicaciones de soldadura

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Selección de la herramienta correcta de ensayo no destructivo para el trabajo

Las técnicas de ensayos no destructivos (NDE por sus siglas en ingles) pueden ir desde ensayos sencillos de manera manual o visual hasta tecnologías sofisticadas que pueden detectar defectos superficiales o bajo la superficie, porosidad, variaciones en la estructura metálica y otras discontinuidades sin tener que destruir, dañar ni desperdiciar recursos.

En este artículo se revisarán de manera detallada algunos métodos de NDE enfocados a soldadura.

Ensayo de Líquidos Penetrantes

Los ensayos de líquidos penetrantes (PT, por sus siglas en inglés) se usan para detectar discontinuidades y defectos superficiales en metal y otros materiales no porosos. Consiste en que el fluido de baja tensión superficial consigue penetrar en los defectos discontinuos, limpios y secos que rompen la superficie. Existen diferentes formar de aplicar el líquido penetrante, bien por inmersión, pulverización o cepillado. Una vez que se elimina el exceso de líquido, se aplica un revelador que pone de manifiesto dónde se encuentra el fallo.

Ensayo por Partículas Magnéticas

Los ensayos por partículas magnéticas (MT, por sus siglas en inglés) ensayos utilizan campos magnéticos para localizar discontinuidades en la superficie de materiales ferromagnéticos, El método se basa en la atracción de un polvo metálico aplicado sobre la superficie hacia las discontinuidades presentes en el material bajo la acción de un campo magnético. La acumulación de este polvo metálico en torno a las discontinuidades revelará la localización de las mismas.

Ensayo por Radiografía

Los ensayos por radiografía utilizan rayos X o gama para buscar defectos de la soldadura, los resultados de este ensayo llevan tiempo en generarse y pueden variar de acuerdo a la capacidad del técnico, además por el uso de radiación puede generar problemas y riesgos para el equipo de trabajo.

Ensayo por Corrientes Inducidas

Los ensayos por corriente inducida también conocida como corrientes Eddy se utilizan para detectar defectos superficiales y bajo superficie en materiales conductores. Consiste en inducir corriente alterna en materiales conductores de la electricidad, utilizando un campo magnético variable creado por un solenoide excitado por un oscilador. Toda discontinuidad en el metal distorsionará él flujo de electrones, el cual es capturado y analizado por un instrumento de corriente Eddy.

Ensayo por Ultrasonido

Los ensayos por ultrasonido (UT, por sus siglas en inglés) usan energía de sonido de alta frecuencia para indicar defectos tanto en la superficie como bajo superficie. Las ondas ultrasónicas entran al material a intervalos precisos y ángulos establecidos, cuando la onda encuentra un defecto, parte de esa energía se refleja y genera un eco. El tiempo que tarda esa energía en reflejarse de regreso a la punta de prueba es calculado y analizado por un instrumento de ensayo y es presentado instantáneamente como una gráfica en una pantalla.

Conclusiones

La tecnología para los ensayos no destructivos continua en constante evolución, lo cual trae consigo inspecciones más rápidas y completas, con más probabilidad de detección. Actualmente existe una amplia gama de técnicas de inspección lo cual permite encontrar un equilibrio entre tiempo, capacidad de detección y costo, evitando destruir la pieza que se está probando.

Fuente Bibliográfica: Jesse Herrin, 2021, «1-2-3 de los ensayos NDE», WELDING JOURNAL en español, numero 14.

¿CÓMO PREVENIR COLAPSOS EN ESTRUCTURAS?

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El colapso parcial o total en estructuras de edificios y/o infraestructura normalmente no son repentinos, durante algún tiempo las estructuras están dando avisos de que algo está mal, entre las principales señales que nos envía la estructura son:

  • Deformaciones excesivas, verticales o laterales.

  • Grietas en el concreto, en trabes, columnas o muros.

  • Pandeo local del patín en compresión en trabes o columnas de acero.

  • Pandeo local o aplastamiento del alma en estructuras de acero.

  • Grietas en muros de mampostería.

  • Asentamiento en la cimentación.

  • Vibración excesiva del sistema estructural.

Es importante que estemos alerta de estos mensajes que nos envía la estructura mediante inspección y mantenimiento periódico.

Cuando se presenta alguno de estos síntomas hay que estudiar a detalle el problema para darle una solución adecuada y a tiempo.

Las fallas que se presentan durante la construcción se deben principalmente a que no se estudia a detalle el proceso constructivo y no se le presta importancia a la estructura temporal de soporte, ya sea la cimbra en estructuras de concreto o los contravientos verticales que deben colocarse durante el montaje de estructuras de acero o prefabricadas.

Los daños que se ocasionan por los sismos se van acumulando hasta que llega un nuevo sismo y actúa sobre una estructura ya dañada y la colapsa parcial o totalmente.  De ahí la importancia de hacer una inspección visual de la estructura después de cada sismo.

Algo similar ocurre con el viento, después de cada ciclón debemos revisar la estructura, incluyendo las fachadas ya que son elementos más vulnerables a esta acción.

Siguiendo estos cuidados consejos podemos evitar daños mayores a las estructuras y la pérdida de vidas humanas.

M. en I. Manuel López Esquivel

INFLUENCIA DE LAS DEFORMACIONES A LARGO PLAZO  EN TRABES DE CONCRETO REFORZADO

INFLUENCIA DE LAS DEFORMACIONES A LARGO PLAZO EN TRABES DE CONCRETO REFORZADO

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Todos los elementos estructurales experimentan deformaciones al recibir cargas; por ejemplo: las columnas se acortan ante cargas de compresión, las vigas se flechan ante cargas de flexión y los puntales se acortan o alargan ante fuerzas axiales. La cantidad de deformación que sufre un elemento estructural debe estar limitada a un valor tolerable, pues aunque una deformación excesiva no implique colapso, puede ocasionar problemas en la operación de una estructura.

 

En el caso aplicable a las trabes de concreto reforzado,  las deformaciones deben ser revisadas con mayor cuidado, debido a que el concreto reforzado experimenta un efecto físico conocido como “flujo plástico”. Dicho efecto (ver figura 1), consiste básicamente en que al recibir una carga en el tiempo cero el elemento se deforma un valor inicial; después, si la carga permanece aplicada constante, la trabe seguirá deformándose aún más con el paso del tiempo.

 

 

Figura 1. Flujo plástico típico en elementos de concreto reforzado.

 

Para ejemplificar lo anterior, tomemos el caso más simple de elemento estructural: una viga simplemente apoyada con carga lineal uniforme (ver figura 2).

 

Figura 2. Deformación elástica de viga simplemente apoyada con carga uniforme.

 

Al aplicarse la carga sobre el elemento, éste experimenta una deformación inmediata (conocida también como deformación elástica). De la mecánica de materiales sabemos el valor alcanzado por dicha deformación (Ecuación 1). Ahora bien, ¿cuánto más se deformando la trabe con el paso del tiempo? La mayoría de los códigos de diseño de concreto reforzado dan solución a este punto incrementando la deformación elástica por un coeficiente de largo plazo:

 

Deformación final= (Deformación elástica) (Factor de largo plazo)

 

Como la deformación a largo plazo en la mayoría de los casos es mucho mayor que la deformación elástica (figura 1), encontramos que este coeficiente de largo plazo alcanza valores de entre 2 y 3; es decir,  que la deformación por flujo plástico puede llegar a ser del orden de 2 veces la deformación elástica.

En trabes de concreto reforzado la deformación final depende mucho de la deformación elástica; la cual, está directamente influenciada por la rigidez a flexión “EI” (ecuación 1). La inercia (I) y el módulo de elasticidad (E) dependen de factores tales como: calidad de los materiales, cuantía del refuerzo longitudinal de la viga y geometría del elemento. Es importante tomar en cuenta que la inercia debe tomarse con un valor reducido por efectos de agrietamiento, presentes en elementos de concreto reforzado a flexión (figura 3).

 

 

Figura 3. Agrietamiento de trabe de concreto reforzado ante cargas de flexión.

 

En conclusión: controlar las deformaciones de elementos de concreto reforzado en una forma satisfactoria, implica la revisión detallada de las deformaciones elásticas más los efectos de largo plazo; sí solo se revisan las deformaciones elásticas se estará incurriendo en un nivel inapropiado de control. Importante es además calcular las deformaciones elásticas tomando en cuenta las condiciones de rigidez a flexión apropiadas para cada caso en específico.

 

 

Dr. José María Solano
Gerencia de Ingeniería Estructural
Loes Ingenieros, S.C.

SOLDADURA

SOLDADURA

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 PROCESO DE SOLDADURA Y DISCONTINUIDADES RELACIONADAS
Proceso de soldadura Aplicación típica Tipo de discontinuidad Comentarios

FCAW

Soldadura en tubería Soldadura en placa Falta de fusión, penetración incompleta, porosidad, escoria, grietas, socavación. La porosidad se puede producir cuando se inyecta gas de protección fuera del charco de soldadura fundida o cuando se contamina el alambre de soldadura (por lo general por el óxido o aceite excesivo, polvo y otros contaminantes que recoge el alambre durante su recorrido).
La socavación sucede cuando hay una mezcla de argón y co2, y existe una falta de precisión del mezclador que puede conducir a un a mezcla rica en argón, lo induce a la socavación. Es decir, las mezclas ricas en Argón y que su flujo no es controlado adecuadamente, producen problemas de socavación.

GMAW

Soldadura en tubería Soldadura en placa Falta de fusión, penetración incompleta, porosidad, grietas, socavación. La falta de fusión y penetración incompleta  se debe a la insuficiencia de corriente / voltaje.
Soldaduras automatizadas de tuberías requieren parámetros muy estrechos.
Soldaduras austenticas son propensas a la porosidad debido a las variables de gases de protección.
Una mezcla rica en argón con co2 puede causar penetración incompleta y socavación.

GTAW

Soldadura en tubería Soldadura en placa Falta de fusión, penetración incompleta, porosidad, grietas, socavación. La porosidad es posible debido a la turbulencia del gas de protección, debida a un flujo inestable.
Las Inclusiones de tungsteno son causadas ​​cuando el electrodo de tungsteno toca el charco de soldadura.

SAW

Soldadura a tope Falta de fusión, penetración incompleta, porosidad, escoria, grietas, socavación. La escoria y la falta de fusión son discontinuidades primarias.
Grietas por contacciones, debiadas cordones de soldadura con a una relación ancho / profundidad muy alta.
Porosidad y fisuración en frío debidas a un mal manejo y almcenaje del fundente, el cual absorbe humedad del ambiente.

SMAW

Soldadura en tubería Soldadura en placa Falta de fusión, penetración incompleta, porosidad, escoria, grietas, socavación. Las grietas serán inducidas por los esfuerzos de contracción  (fisuración retardada) y por  el hidrógeno atrapado.
La porosidad es a causa de un mal procesó de soldadura. La reparación de una soldadura en campo puede provocar un agrietamiento.

 

 DISCONTINUIDADES TÍPICAS   EN SOLDADURA
Falta de fusión  en la pared lateral Falta de fusión entre cordones Penetración incompleta
     
Porosidad Escoria incrustada Grietas
     

 

*La información esta basada en soldadura aplicadas en aceros al carbon.
*Para aplicaciones más especializadas se recomienda la realización de ensayos en laboratorio.

Realizado:
Ing. José Antonio Islas Castañeda
Ing. Manuel López Godoy
CWI 12082141

DEPARTAMENTO DE INSPECCIÓN
LOES INGENIEROS S.C.

www.loes.com.mx

 

Bibliografía: The NDT Technician edición Octubre 2013 (The American Society for Nondestructive Testing)
Welding Inspection Technology, AWS, 5th Edition, 2008.

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