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sep. 23 de 2011
Proyectos en concreto
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Resumen:

La ampliación de la refinería de Cartagena es uno de los proyectos de infraestructura industrial más grandes que actualmente se desarrollan en Colombia. Gracias al trabajo coordinado y a la claridad de procesos logramos imponer un nuevo récord: el vaciado masivo de concreto más grande del país. 

El proyecto busca convertir la refinería en una de las más modernas de su categoría en América Latina, duplicando su capacidad actual, para llevarla de 80.000 barriles de crudo/día a 165.000 barriles/día.

La futura refinería permitirá la integración con la industria petroquímica y ofrecerá una canasta de productos competitivos en los mercados premium, cumpliendo con los más altos estándares ambientales nacionales e internacionales.

A principios de agosto de 2010 comenzamos a suministrar el concreto. Nuestro primer desafío: colocar 3.300 m3 de concreto en 22.5 horas continuas de trabajo. ¿El resultado? El vaciado de concreto masivo más grande del que se tenga noticia en Colombia, hecho en una sola jornada. 

La estructura se trata de una cimentación de 24 m de ancho por 57 m de largo con un espesor de 2.40 m de altura, que servirá de cimiento del edificio de la unidad de coquización retardada de la nueva refinería.

concreto masivo

¡El concreto está que arde!

Según la ACI 207.1 concreto masivo es cualquier volumen de hormigón de grandes dimensiones, suficiente para exigir que se adopten medidas para hacer frente al calor de hidratación del cemento y cambiar el volumen empleado para minimizar el agrietamiento.

La baja conductibilidad térmica del concreto no genera dificultades en el vaciado de concretos no masivos, pues la mayor parte del calor de hidratación generado en su masa se disipa rápidamente, por lo que no se generan diferenciales significativos entre la temperatura interior y la exterior, pero en grandes volúmenes el calor generado por el calor de hidratación se disipa muy lentamente lo quegenera elevadas temperaturas en la masa de concreto.

Y las altas temperaturas en el concreto producen un significativo diferencial entre la temperatura interior y la del ambiente, lo que a su vez provoca un cambio de volumen diferencial y por lo tanto restricciones internas que resultan en deformaciones y tensiones de tracción en la masa del concreto que pueden causar fisuración del elemento estructural.

Para la colocación de concretos masivos se debe desarrollar un plan para asegurar que el concreto en obra no alcance una temperatura interna mayor a los 160º F (71ºC) durante las primeras 36 horas desde su colocación. Hay que cuidar también que durante el periodo de disipación de calor el diferencial entre el núcleo interno y la superficie del concreto no supere los 35º F (1.6ºC). A continuación se detalla el tiempo en que se pueden estabilizar térmicamente distintos puntos dentro de un elemento estructural:

concreto masivo

¿De qué depende el comportamiento térmico dentro de un elemento estructural?

Básicamente de los siguientes aspectos:

  • Temperatura inicial (de colocación) del concreto.
  • Volumen del elemento (dimensiones): disipación de calor.
  • Condiciones ambientales y protección del concreto en el elemento.
  • Curado del concreto.

Y entonces, ¿por qué hay que tomar medidas especiales con los concretos masivos?

Si tuviera que definirlo en una frase, esta sería: control de las temperaturas máximas del concreto. Por lo siguiente:

    • La durabilidad a largo plazo de ciertos concretos puede verse comprometida si la temperatura máxima durante las primeras horas posteriores al vaciado excede el rango de 150 a 165º F (de 65.5 a 73.8º C). El mecanismo primario causante del daño es la deformación retardada de “ettringite”. Este fenómeno puede causar expansión interna y agrietamiento del concreto y no ser evidente hasta varios años luego del vaciado.
    • Tiempo de enfriamiento (proceso constructivo).
    • Minimización de la posibilidad de agrietamiento causado por la expansión térmica y posterior encogimiento al enfriarse.
    • Temperaturas sobre 190º F (87,7º C) pueden causar reducción en la resistencia del concreto.
  • Estar alerta sobre el posible diferencial de temperatura máximo entre la porción más caliente del elemento y la superficie minimiza la probabilidad de agrietamiento térmico, generado por la diferencia en contracción entre puntos en la masa que se encuentran a diferentes temperaturas. Esta diferencia causa esfuerzos de tensión que pueden exceder la capacidad de tensión del concreto.

concreto masivo

El entendimiento de los principios básicos de la tecnología del concreto referentes al calor de hidratación y los gradientes térmicos que se generan en el interior de una gran masa de concreto y las pruebas de laboratorio, permitieron llegar a dos acuerdos básicos con la Chicago Bridge and Iron Company -CB&I-, empresa a cargo de la ampliación de la refinería.

  1. Controlar la temperatura del concreto sustituyendo el agua de la mezcla con un porcentaje de hielo en el diseño del concretoutilizado.
  2. El pre-enfriamiento de los agregados, utilizando aspersores con agua fría controlando que en ningún momento se excediera la relación A/C contratada.

Todos estos controles se realizaron siguiendo los parámetros expuestos en la normativa ACI 207.1, logrando cumplir con el requerimiento de temperatura establecido en las especificaciones del concreto puesto en obra: 28 ± 2°C.

Dado el éxito de esta operación, CB&I nos ha encomendado realizar tres vaciado masivos más, lo cual nos plantea el reto de mejorar esta hazaña de ingeniería colocando con éxito los 300.000 m3 de concreto que hacen falta concluir la ampliación de la refinería.

concreto masivo

Datos clave:

En la colocación del concreto, se utilizaron 2 plantas de concreto con 2 líneas de producción cada una, 5 autobombas, trabajando tres de manera simultánea y quedando dos de soporte. Se requirió la mano de obra de 180 personas.

Se utilizaron 37 mezcladoras (mixer) para trasladar el concreto desde las plantas hasta las autobombas, 198 toneladas de hielo, 1007.5 toneladas de acero.

Concreto utilizado: 3.300 m3 concreto plástico relación A/C 0,5 con sustitución del80 % del agua por hielo para controlar temperatura de la mezcla.

Monitoreo de Resistencias:

Resistencias 3 Días: 87%

Resistencias 7 Días: 100%

Rata de vaciado: 146.6 m3/hora.

Si te interesa saber más sobre temperatura y concreto en grandes obras, te invito a leer el artículo sobre manejo térmico del concreto en la megaobra Porce III.

Curado de la estructura: curador químico más inundación con agua durante 7 días.

"Según la ACI 207.1 concreto masivo es cualquier volumen de hormigón de grandes dimensiones, suficiente para exigir que se adopten medidas para hacer frente al calor de hidratación del cemento y cambiar el volumen empleado para minimizar el agrietamiento".

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Conclusión

La futura refinería permitirá la integración con la industria petroquímica y ofrecerá una canasta de productos competitivos en los mercados premium, cumpliendo con los más altos estándares ambientales nacionales e internacionales.

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