propuesta de acciones de mantenimiento para corregir la
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Propuesta de Acciones de Mantenimiento para Corregir la
Degradación de las Losas de Soporte del Delfinario “Las Guasas”
, junio 2019
Autor: Carlos Humberto Vazquez Vergara
Tutores: Dr. Jorge Luis García Jacomino
Ing. Alexey Ramírez Salazar
Centro de Investigaciones de Soldadura
Author: Carlos Humberto Vazquez Vergara
Thesis Directors: Dr. Jorge Luis García Jacomino
Ing. Alexey Ramírez Salazar
, june 2019
Welding Reserch Center
Proposal of Maintenance Actions to Correct the Degradation of the
Support Slabs of the "Las Guasas" Dolphinarium
Este documento es Propiedad Patrimonial de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las
Villas, y se encuentra depositado en los fondos de la Biblioteca Universitaria “Chiqui Gómez
Lubian” subordinada a la Dirección de Información Científico Técnica de la mencionada
casa de altos estudios.
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Villas. Carretera a Camajuaní. Km 5½. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. CP. 54 830
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PENSAMIENTO
“El mantenimiento es una función empresarial por
medio de cuyas actividades de control, reparación y
revisión, permite garantizar el funcionamiento regular y
el buen estado de conservación de las instalaciones.”
Santiago Sotuyo Blanco (2000)
DEDICATORIA
DEDICATORIA
A mis padres y a mi hermana, que no han hecho otra cosa que sacrificarse por mí sin importar
lo difícil que sea el camino.
AGRADECIMIENTOS
AGRADECIMIENTOS
A mi mamá y a mi hermana por guiarme hacia el camino correcto y apoyarme en cada una
de mis decisiones.
A mi papá por enseñarme que para prosperar en esta vida hay que luchar y sacrificarse por
lo que uno quiere.
A mi novia Milanis por confiar en mí y tener toda la paciencia de este mundo.
A mi tutor Jacomino por la experiencia transmitida y por demostrarme que las prácticas
profesionales tienen que desarrollarse con el empeño que ameritan.
A mi tutor Alexey por ser una persona responsable capaz de ganarse el respeto y la
admiración de sus trabajadores.
A mis profesores, en especial a los de este último año de la carrera, por tener la habililidad
de vincular los contenidos impartidos en clases con las actividades prácticas.
A todas aquellas personas que en mayor o menor medida contribuyeron en mi formación
como profesional.
RESUMEN
RESUMEN
En el presente trabajo se realiza una descripción de las estructuras offshore y de sus
correspondientes clasificaciones. Se caracterizan las zonas básicas de exposición marina
donde destacan la zona de salpicaduras y la de carrera de mareas por ser la de mayor riesgo
de corrosión y la de mayor deterioro, respectivamente. Se valoran los mecanismos que mayor
influencia tienen en la degradación del hormigón en ambiente marino, los factores
desencadenantes de la corrosión del acero de refuerzo y las acciones encaminadas a reparar
este tipo de estructuras. La caracterización del Delfinario Las Guasas abarca aspectos
relacionados con las características generales de la instalación, materiales utilizados en su
construcción, estado técnico y sistema de mantenimiento aplicado. Los resultados de la
inspección realizada reflejaron que las losas de soporte ubicadas en los exteriores de la
plataforma del edificio principal son las más deterioradas, por lo que ameritan de una
reparación inmediata de las partes dañadas para así evitar que la corrosión conduzca a un
mayor deterioro de las mismas. Se propone aplicar un sistema de mantenimiento preventivo
planificado que permita contrarrestar la degradación de las losas de soporte del Delfinario y
extender la vida útil de la instalación.
ABSTRACT
In the present work, a description of the offshore structures and their corresponding
classifications is made. The basic areas of marine exposure are characterized, where the
splash zone and the tidal race stand out, as they are the area with the highest risk of corrosion
and the greatest deterioration, respectively. The mechanisms that have the greatest influence
on the degradation of concrete in the marine environment, the factors that trigger the
corrosion of reinforcing steel and the actions aimed at repairing this type of structure are
evaluated. The characterization of the Las Guasas Dolphinarium covers aspects related to the
general characteristics of the installation, materials used in its construction, technical
condition and applied maintenance system. The results of the inspection showed that the
support slabs located on the exterior of the platform of the main building are the most
damaged, so they warrant an immediate repair of the damaged parts to prevent corrosion
leading to further deterioration. from the same. It is proposed to apply a planned preventive
maintenance system that counteracts the degradation of the Dolphinarium the support slabs
and extend the useful life of the installation.
ÍNDICE
Índice
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1
CAPÍTULO I. ASPECTOS GENERALES DE LAS ESTRUCTURAS OFFSHORE ........... 4
1.1. Estructuras offshore ..................................................................................................... 4
1.2. Zonas básicas de exposición marina ............................................................................ 5
1.2.1. Zona atmosférica marina .................................................................................. 6
1.2.2. Zona de salpicaduras ........................................................................................ 6
1.2.3. Zona de carrera de mareas ............................................................................... 7
1.2.4. Zona sumergida ................................................................................................ 7
1.3. Degradación del hormigón ........................................................................................... 7
1.3.1. Ataque por sulfatos ........................................................................................... 8
1.3.2. Ataque por la acción de ciclos hielo‐deshielo .................................................. 9
1.3.3. La reacción álcali-árido ................................................................................. 10
1.4. Degradación producto de la corrosión del acero de refuerzo .................................... 11
1.4.1. Tipos de corrosión del acero de refuerzo en ambiente marino ...................... 14
1.5. Acciones para corregir la degradación ....................................................................... 18
CAPITULO II. CARACTERIZACIÓN DEL DELFINARIO LAS GUASAS ..................... 23
2.1. Características generales de la instalación ................................................................. 23
2.2. Materiales utilizados en la construcción de la infraestructura ................................... 24
2.3. Estado técnico de la infraestructura ........................................................................... 26
2.4. Sistema de mantenimiento aplicado a la infraestructura del Delfinario .................... 29
CAPITULO III. PROPUESTA DE ACCIONES DE MANTENIMIENTO PARA
CORREGIR LA DEGRADACIÓN DE LAS LOSAS DE SOPORTE DEL DELFINARIO
“LAS GUASAS”. ................................................................................................................. 31
3.1. Sistema de inspección a las losas de soporte del restaurant....................................... 31
3.2. Resultados de la inspección realizada a las losas de soporte del edificio principal
correspondientes al área del restaurant ............................................................................. 35
3.3. Propuesta de acciones para corregir la degradación de las losas de soporte del
Delfinario .......................................................................................................................... 39
3.4. Propuesta de sistema de mantenimiento preventivo planificado a las losas de soporte
del Delfinario .................................................................................................................... 43
CONCLUSIONES ................................................................................................................ 45
RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 46
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 47
1
INTRODUCCIÓN
1
INTRODUCCIÓN
El agua de mar es el electrolito natural de mayor concentración salina, aproximadamente
equivalente a una solución acuosa de NaCl al 3,5 %, aunque de formulación bastante
compleja (Abascal, 2013). Está compuesta por casi todos los elementos de la corteza
terrestre, y en dependencia del lugar geográfico puede presentar sensibles variaciones.
Este es un medio apto para la vida donde la flora y la fauna son elementos protagónicos y
donde pueden ocurrir prácticamente todos los tipos básicos de corrosión por lo que requiere
de un manejo continuamente responsable de la tecnología del control de la corrosión de la
infraestructura en inmersión o en contacto.
Después de muchos años compitiendo en el mercado de las estructuras marinas, el hormigón
se puede considerar la solución con la mejor relación entre economía (precio) y
sostenibilidad/durabilidad (valor) de todas las probadas hasta la fecha de hoy.
(Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013) consideran que este es un material altamente alcalino
(pH entre12,6 y 13,8) principalmente debido a los hidróxidos de calcio, sodio y potasio
presentes. Bajo estas condiciones de pH, el acero que se encuentra embebido dentro del
hormigón forma espontáneamente una capa pasiva, que aunque de pocos nanómetros de
espesor presenta una acción protectora, lo que garantiza que el metal sea mucho menos
reactivo ya que se comporta como si tuviera un potencial electroquímico más noble (es decir,
con menor tendencia a la oxidación).
Por otra parte, debido a la baja resistencia a la tensión del concreto hidráulico, el acero de
refuerzo es un material que se incluye en forma de barras o varillas que, durante el fraguado,
se anclan internamente en el concreto. Así, la combinación concreto-metal adquiere una
mayor resistencia a la tensión, incrementando la diversidad de aplicaciones del concreto en
estructuras.
La corrosión, como proceso de degradación electroquímico, disminuye no sólo las
propiedades del acero, sino la capacidad estructural del concreto hidráulico, y a pesar de los
grandes esfuerzos en la investigación del conocimiento de la corrosión y de la utilización
cada vez mayor de metales y aleaciones potencialmente estables frente al agua de mar, la
realidad es que aún son frecuentes los fallos por corrosión de los diferentes materiales que
2
trabajan en este medio y en algunos lugares adquiere proporciones alarmantes (Andrade et
al., 1998).
Una medida que contribuye a que las estructuras estén en buen estado a lo largo del tiempo
es la aplicación de un sistema de mantenimiento preventivo planificado desde la apertura de
la edificación para evitar, de esta manera, los posibles problemas que se pueden presentar a
lo largo de la vida útil de la estructura. Por otra parte, el personal en su mayoría no se percata
de que las edificaciones se deterioran con el uso y el paso del tiempo y que ameritan
atenciones periódicas que sirven para darle a la edificación funcionalidad, durabilidad,
estética y confort.
El presente Trabajo de Diploma se realizó en el Delfinario Las Guasas, situado en el
archipiélago Sabana-Camagüey, al norte de la provincia de Villa Clara. Esta instalación,
además de ser la mayor de las seis existentes en todo el país, se distingue por ser construida
mar adentro sobre pilotes de acero al carbono hincados en el lecho marino. Estas condiciones
particularmente agresivas hacen que el acero experimente cambios de tipo electroquímico en
estructuras de concreto como las losas de soporte, donde a pesar de su importancia en el
sostén de la edificación y del grado de deterioro que presenta, no ha recibido la atención
requerida al encontrarse en una región poco visible que aparentemente no afecta la
durabilidad y estética de la instalación.
Este aspecto permite establecer la siguiente situación problémica: ¿Qué acciones de
mantenimiento permitirán corregir la degradación de las losas de soporte del Delfinario Las
Guasas?
Sobre la base del problema se plantea como hipótesis: Si se corrige la degradación de las
losas de soporte se incrementará la vida útil de la instalación.
El objetivo general de la investigación es realizar una propuesta de sistema de mantenimiento
preventivo planificado a las losas de soporte del Delfinario Las Guasas.
Objetivos específicos:
1. Estudiar las estructuras de hormigón armado expuestas al ambiente marino para
conocer la zona de mayor deterioro para el hormigón y la de mayor corrosión para el
acero de refuerzo.
3
2. Valorar el estado técnico de la infraestructura del Delfinario para detectar las zonas
más afectadas y las causas que han originado dichas afectaciones.
3. Realizar una inspección que permita determinar el grado de deterioro de las losas de
soporte del Delfinario y ubicar en un esquema las afectaciones correspondientes a
cada una de ellas.
CAPÍTULO I
4
CAPÍTULO I. ASPECTOS GENERALES DE LAS ESTRUCTURAS OFFSHORE
1.1. Estructuras offshore
El término offshore proviene del idioma inglés y literalmente significa "en el mar, alejado de
la costa". (Fernández and Pardo, 2011) consideran que una estructura offshore es una
construcción situada en el mar y que por tanto se encuentra sometida a la acción del oleaje y
condiciones meteorológicas adversas.
De todas las instalaciones de este tipo, las más populares son las plataformas petrolíferas o
de extracción de gas como la mostrada en la Figura 1, que forma parte del proyecto petrolífero
de Rusia, y es considerada la mayor construcción de su tipo en el planeta. Esta plataforma,
además de superar las 200.000 t, tiene una altura de 144 m, una longitud de 105 m y un ancho
de 60 m .
Según (Muñoz Sañudo, 2018) las estructuras offshore se pueden clasificar en dos grupos: las
apoyadas en el fondo marino, objeto de nuestro estudio, y las flotantes.
Las plataformas apoyadas en el fondo marino se construyen con pilares de hormigón y acero
anclados directamente en el fondo del mar. Se sustentan en su gran volumen y peso, y son
susceptibles de erosión en la base y hundimiento por su pesada naturaleza. Tales plataformas
Figura 1. Plataforma petrolífera Berkut del extremo oriente de Rusia.
(http://www.drillingformulas.com/tag/platform/)
).
5
se comportan como un cuerpo rígido que debe resistir todas las fuerzas dinámicas del
ambiente, y que en virtud de su inmovilidad, son diseñadas para un uso a muy largo plazo.
Las plataformas flotantes tienen cascos de flotabilidad suficiente para hacer que la estructura
flote, pero de suficiente peso para mantener la estructura en posición vertical. Estas
plataformas se pueden mover de un lugar a otro y se pueden lastrar hacia arriba o hacia abajo
mediante la alteración de la cantidad de inundaciones en los tanques de flotación; que están
anclados generalmente por cadenas, cables de alambre o cuerdas de poliéster durante las
operaciones de perforación o de producción.
1.2. Zonas básicas de exposición marina
En la Figura 2 se muestran dos estructuras de hormigón armado expuestas al ambiente
marino. En el caso de la Figura 2 (a) se observa como el riesgo de corrosión está condicionado
por el tipo de ambiente marino en el que se encuentra la estructura, siendo la zona de
salpicaduras la que mayor riesgo presenta.
(a) (b)
Figura 2. Estructuras de hormigón armado expuestas al ambiente marino, (a) zonas de
exposición marina (Bermúdez Odriozola, 2007), (b) deterioro de estructuras
de hormigón en agua de mar (Abascal, 2013).
6
En la Figura 2 (b) están representados los elementos que influyen en la degradación del pilote,
donde la zona de oscilación de las mareas (entre la marea alta y la marea baja) es la más
deteriorada como consecuencia del proceso físico de abrasión debido a la acción del oleaje,
de la arena y de sólidos flotantes. Las características de cada una de estas zonas son detalladas
a continuación.
1.2.1. Zona atmosférica marina
(Abascal, 2013) considera que en esta zona, el
hormigón nunca está en contacto con el mar pero
recibe sal procedente de la brisa marina y niebla
salina. El nivel de cloruros decrecerá al aumentar
la distancia al mar, dependiendo de la naturaleza
de la costa y de los vientos dominantes. Fallas
características de esta zona como fisuras, grietas y
desprendimientos del revestimiento de hormigón,
son mostradas en la Figura 3.
1.2.2. Zona de salpicaduras
Esta zona está por encima de la zona de carrera de
mareas, expuesta a la acción del oleaje y la espuma
por lo que el hormigón se humedece y seca
alternativamente (Ver Figura 4). Los cloruros y la
abrasión por la acción del oleaje activan la corrosión
de las armaduras y aceleran el deterioro del
hormigón. Para (Bermúdez Odriozola, 2007) esta es
la zona de mayor riesgo de corrosión debido a la
presencia de oxígeno y a la elevada humedad.
Figura 3. Estructura de hormigón
armado en zona atmosférica marina
(https://steemit.com/steemstem/@th
epajaro/the-cancer-of-reinforced-
concrete).
Figura 4. Estructura de hormigón
armado en zona de salpicaduras
(https://www.monografias.com/trab
ajos72/tecnologiahormigon/tecnolog
iahormigon2.shtml).
7
1.2.3. Zona de carrera de mareas
En la Figura 5 puede observarse que esta zona se
encuentra entre los niveles de pleamar y bajamar
donde el hormigón está sumergido cíclicamente
cada día y nunca llega a secarse (siempre está
saturado). Para (Abascal, 2013), elementos como
la abrasión por la acción del oleaje, la arena, el
hielo flotante y el crecimiento de organismos
marinos, dañan en gran medida al hormigón, y
hacen que esta sea la zona de mayor deterioro. Es
importante destacar que en esta región no hay
oxígeno para generar la corrosión.
1.2.4. Zona sumergida
Es la zona por debajo del nivel de bajamar, en la
cual el hormigón se encuentra saturado porque
está permanentemente sumergido (Figura 6).
(Bermúdez Odriozola, 2007) hace referencia a que
en esta región los cloruros pueden avanzar
rápidamente y profundizar más en el hormigón
pero como no hay oxígeno, lo único que se puede
producir es una corrosión negra o verde, con
productos poco expansivos.
1.3. Degradación del hormigón
El hormigón al estar expuesto a ambientes agresivos puede presentar diferentes tipos de
deterioro. Estos pueden ser clasificados como: físicos, causados por la exposición a cambios
ambientales extremos tales como ciclos de hielo/deshielo o cambios artificiales como la
exposición al fuego; químicos, causados por ataques por ácidos y/o sulfatos, agua, o reacción
Figura 5. Estructura de hormigón en
zona de carrera de mareas
(https://estruc.com/2017/05/09/pato
logias-asociadas-la-prescripcion-
del-hormigon/).
Figura 6. Estructura de hormigón
armado en zona sumergida.
8
álcali-árido; biológicos y estructurales (presencia de bacterias, sobrecargas, ciclos de cargas,
etc.) (Metha and Monteiro, 1986). A continuación, son descritos los mecanismos que mayor
influencia tienen en el deterioro del hormigón en ambiente marino.
1.3.1. Ataque por sulfatos
Sulfatos de sodio, potasio, calcio o magnesio se encuentran directamente en los suelos, o
bien, disueltos en aguas subterráneas o marinas. Estos atacan al concreto ya solidificado y
pueden causar una reacción expansiva que produce fisuras en el hormigón con una
distribución aleatoria (Ver Figura 7). Estas fisuras se identifican por la aparición de depósitos
desales de color blanco en los bordes de las mismas. Cuando esto sucede la permeabilidad
del hormigón incrementa, permitiendo así la entrada de otros agentes que pueden acelerar el
deterioro.
Para (Metha and Monteiro, 1986) la severidad del ataque depende principalmente de la
concentración de iones sulfatos en el suelo o agua que están contacto con el hormigón.
Además, las soluciones de sulfatos, tales como sulfato de magnesio, generan un ataque más
agresivo, ya que los productos de la reacción son yeso e hidróxido de magnesio, este último
es insoluble y reduce la alcalinidad del hormigón.
Uno de los factores que influye para prevenir el ataque a sulfatos es la calidad del hormigón.
Una baja relación agua/cemento reduce la permeabilidad y dificulta el ingreso de los iones
Figura 7. Ataque por sulfatos en el hormigón, (a) representación esquemática (Belenguer
Mula et al., 2005), (b) estructura de hormigón con sales producto de los sulfatos
(https://slideplayer.es/slide/12654969/).
(a)
(a)
(b)
9
sulfato; el uso de adiciones puzolánicas (cenizas volantes, escorias, metacaolín, entre otras)
aumenta la resistencia a sulfatos (Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013).
1.3.2. Ataque por la acción de ciclos hielo‐deshielo
Según (Mejía, 1999), cuando la temperatura ambiental disminuye a valores por debajo de 0
°C, el agua que se encuentra contenida en los poros del hormigón se congela, causando un
incremento en volumen del orden del 9 %. Como consecuencia, se presentan esfuerzos de
tensión, que originan grietas y delaminación del hormigón, o en casos más graves, una
completa desintegración. La acción del hielo‐deshielo generalmente ocurre cuando el
hormigón está críticamente saturado, es decir, con aproximadamente el 91 % de sus poros
llenos de agua.
(Selouma, 2009) asegura que en las estructuras de hormigón empieza el hielo del exterior
hacia el interior. Si los poros en la parte externa del hormigón están bloqueados por la
congelación del agua en los mismos, entonces se evitará la expansión del agua del poro
debajo del hielo. Si la presión aumenta, dañará la capa exterior del hormigón que a menudo
causa descascarillamiento (Ver Figura 8).
(Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013) plantean que los factores que contribuyen a la
resistencia del hormigón al congelamiento son la relación agua/cemento, el grado de
saturación de los poros del hormigón, el curado, la proporción de aire incorporado y los
Figura 8. Ciclos de hielo-deshielo en Claustro de Monasterio, España
(https://twitter.com/MundoHormigon/status/909418844707606528).
10
áridos. Así, para mejorar la resistencia se debe tener en cuenta una baja relación
agua/cemento, un curado prolongado y un porcentaje de aire incorporado.
1.3.3. La reacción álcali-árido
(Mejía, 1999) asegura que algunos tipos de áridos pueden reaccionar químicamente con iones
hidroxilos y componentes alcalinos de la pasta del cemento, generando reacciones
expansivas, agrietamientos del hormigón, pérdida de resistencia y del módulo elástico. Estas
reacciones se dan principalmente con áridos que contienen ciertas formas amorfas de sílice
(reacción álcali-sílice), áridos carbonatados que contienen dolomita y minerales arcillosos
(reacción álcali-carbonatado) y áridos que contienen filosilicatos (reacción álcali-silicato).
(Belenguer Mula et al., 2005) refieren además que los áridos con reactivos como el sílice
reaccionan con los álcalis del cemento, dando lugar a la formación de un gel que, en presencia
de agua, puede originar un tipo de fisuras en el hormigón con una distribución en forma de
estrellas. Estas fisuras, mostradas en la Figura 9, también se identifican por la exudación de
un gel cristalino y el hinchamiento de la superficie de hormigón.
La reacción álcali‐árido puede prevenirse, en general, por el uso de cemento de escoria de
alto horno en vez de cemento Portland. A causa del coeficiente de difusión bajo (alta
resistencia al transporte), la reacción expansiva estará con mucha probabilidad pospuesta
hasta después del final del diseño de la vida útil.
(a)
Figura 9. Reacción álcali‐árido, (a) representación esquemática (Belenguer Mula et al.,
2005), (b) estructura de hormigón afectada por la reacción álcali‐árido
(https://hesspumice.com/_spanish/pumice-pages/pumice-uses/pumice-
pozzolan-mitigates-asr.html).
(b)
11
1.4. Degradación producto de la corrosión del acero de refuerzo
En el hormigón armado, (Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013) consideran que la conexión
metálica para el flujo de electrones del ánodo al cátodo se da en el mismo acero estructural,
mientras que el hormigón toma la función de electrolito, el cual debe estar suficientemente
húmedo para permitir la migración de iones, además es indispensable suficiente oxígeno para
que se lleve a cabo el proceso catódico.
Cuando el hormigón está en contacto con el agua de mar, la corrosión se inicia generalmente
debido a la pérdida de alcalinidad de la pasta de cemento a causa del proceso de carbonatación
o por la intrusión de iones cloruro en las armaduras, producto de la destrucción de la película
protectora del acero.
Carbonatación
La carbonatación es una reacción química en la que el hidróxido de calcio (cal apagada,
muerta o de construcción) reacciona con el dióxido de carbono y forma carbonato cálcico
insoluble. Para que la carbonatación tenga lugar es necesario que el dióxido de carbono entre
en contacto con el agua y los componentes alcalinos presentes en los poros del hormigón.
Según (del Valle Moreno et al., 2001) la reacción que ocurre en la solución acuosa es la
siguiente:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Autores como (Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013), (Valcarce and Vazquez, 2016) y (del
Valle Moreno et al., 2001) aseguran que el pH del concreto (con un valor promedio de 13)
puede descender por el ingreso de dichas sustancias hasta alcanzar valores de
aproximadamente 9. Una vez que el frente carbonatado llega a la posición que ocupa la
armadura, comienza la disolución de la película que protege el acero de la corrosión (Ver
Figura 10).
12
(del Valle Moreno et al., 2001) aseguran que la velocidad de difusión del CO2 en agua es 10
4 veces más lenta que la velocidad de difusión del CO2 en el aire, por lo que si los poros están
llenos de agua hay apenas alguna carbonatación debido a la poca difusión del CO2 en agua,
que es el caso de estructuras sumergidas. Si el poro está seco el CO2 difunde fácilmente, pero
la carbonatación no puede ocurrir debido a la falta de agua. Este caso sólo se presenta en
concreto que está sobresecado, como ocurre en climas muy secos. Si los poros están
parcialmente llenos de agua la carbonatación puede proceder hasta un espesor donde los
poros del concreto están secos.
Para (Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013), los factores relacionados al hormigón que
afectan la capacidad de resistir la propagación del CO2 son: un inadecuado proceso de curado
y una mala compactación, es decir, hormigones más permeables sufren una carbonatación
más rápida.
Por su parte (Valcarce and Vazquez, 2016) consideran que la eficacia del recubrimiento como
barrera física depende fundamentalmente de dos factores: su espesor y el diseño de la mezcla.
En cuanto al primero, (Aragón, 1975) recomienda para ambientes marinos que tenga
alrededor de 4 cm como mínimo. Con respecto a la mezcla, bajas relaciones agua/cemento y
altos contenidos de este último garantizan un hormigón de buena calidad.
Figura 10. Proceso de Carbonatación (Ycaza, 2011).
13
Ataque por cloruros
(Valcarce and Vazquez, 2016) plantean que los iones cloruro son los principales causantes
de la corrosión de las armaduras en estructuras expuestas al ambiente marino y en estructuras
construidas con hormigones contaminados. En estas condiciones, los iones cloruro pueden
penetrar desde el exterior a través de la red de poros del hormigón. En el caso de los
hormigones contaminados, los iones cloruros se incorporan como contaminantes de algunos
de los componentes de la mezcla (agregados finos o gruesos, agua y aditivos, entre otros).
La penetración del ion cloruro (CI-) desde el exterior produce un perfil en el hormigón,
caracterizado por altos contenidos de cloruros cerca de la superficie externa y una
disminución de su contenido hacia el interior (Ver Figura 11). Una vez que llegan al acero,
se acumulan hasta alcanzar una concentración crítica, la cual tiene la capacidad de romper la
estabilidad de la película pasiva y dar inicio al proceso corrosivo.
Para (del Valle Moreno et al., 2001) el medio de exposición es determinante en el ingreso de
los iones cloruro. En una estructura sumergida en agua de mar, el mecanismo lo determina
la diferencia de concentración entre el exterior y el interior del concreto, es decir, se favorece
un proceso difusivo. En obras que se hallan a la intemperie, durante el día, por efecto de la
humedad relativa del ambiente, se evapora una cierta cantidad de agua contenida en los poros,
quedando parcialmente llenos. Si la brisa marina deposita sal sobre su área superficial, el
ingreso del ion es por succión capilar, o sea cuando la humedad relativa permite la formación
Figura 11. Penetración de los iones cloruros (a) Esquema de la concentración de cloruros
en el hormigón (Paredes et al., 2004), (b) Manifestación del fenómeno y su
influencia en la relación agua/cemento (Castañeda Valdés et al., 2005).
(a) (b)
14
de una película superficial de agua (punto de rocío) que es succionada por los poros capilares
para llenarse nuevamente. En la succión, la sal que se depositó durante el día es arrastrada
por el agua condensada y penetra al interior del concreto. Una combinación de las dos formas
de ingreso de cloruro se observa en la zona de variación de marea, en la que los poros
eliminan agua durante marea baja y se saturan en marea alta.
La movilidad de los iones cloruro dentro del hormigón está relacionada con su permeabilidad,
por ello algunos factores importantes a tener en cuenta son: la relación agua/cemento, el tipo
y proporción de cemento a utilizar y el proceso de curado. La presencia de adiciones
(puzolánicas y siderúrgicas) modifican la porosidad y reducen la permeabilidad, mejorando
igualmente la resistencia a la penetración de los cloruros en el hormigón (Aguirre and Mejía
de Gutiérrez, 2013).
1.4.1. Tipos de corrosión del acero de refuerzo en ambiente marino
La corrosión de las armaduras en estructuras de hormigón construidas en ambiente marino
es un fenómeno esencialmente electroquímico que en dependencia del tipo de proceso puede
ser generalizada o localizada (Ver Figura 12).
Figura 12. Tipos de corrosión de armaduras (Andrade et al., 1998).
15
Corrosión generalizada
Es la forma más común de corrosión, caracterizada por la pérdida de peso y disminución
uniforme del espesor del metal como consecuencia de la falta de protección ante la acción de
los agentes atmosféricos. Los propios productos de corrosión que se generen (óxidos,
hidróxidos, etc.) entorpecen el progreso de la corrosión y esto hace que la velocidad de
corrosión disminuya con el tiempo.
Este tipo de corrosión es propia de situaciones en que hay pérdida de pasividad por la
carbonatación del hormigón de recubrimiento, y la corrosión progresa sobre la superficie de
la armadura de manera más o menos uniforme.
Corrosión localizada
Tiene lugar en zonas determinadas del metal donde se acentúa la corrosión, progresa de modo
irregular y tiene una distribución desigual. Este es un tipo de corrosión más activa donde el
metal queda picado, terminando en general con grandes rugosidades en su superficie.
En la práctica la totalidad de los casos responden a la existencia de iones cloruro en el
hormigón de recubrimiento en cantidad suficiente. Autores como (García Olmos and Pérez
Navarro, 2005) aseguran que una concentración de 500 partes por millón implica un riesgo
de activación de corrosión por picaduras.
Según la forma en que se manifiesta y sus causas, tenemos los siguientes tipos:
Corrosión por picaduras
Las picaduras se forman por la disolución localizada de la película pasiva que típicamente
resultan del ingreso de iones cloruro al medio, bien sea porque provienen del medio exterior
o porque fueron incorporados en la masa de hormigón (Rincón et al., 1997) (Ver Figura 13).
Figura 13. Corrosión por picaduras, (a) esquema (Vallejo Figueroa, 2006), (b) presencia
de picaduras en el acero de refuerzo (García Olmos and Pérez Navarro, 2005).
(b) (a)
16
El ataque por cloruros comienza con la picadura en los puntos débiles de la interface acero-
hormigón. Un punto débil se puede generar debido a una caída local del pH, a un hueco de
aire por mala compactación, a una fisura del hormigón o a un defecto de la superficie del
acero (Bermúdez Odriozola, 2007).
Durante la corrosión por picado, los iones cloruros tienden a acumularse en las “picaduras”,
el pH de la solución disminuye y por lo tanto se genera un ambiente altamente agresivo. Este
es uno de los ataques más severos al acero de refuerzo, donde se pierde masa localizada y
resistencia (Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013).
Corrosión por cavidades (intersticial)
Es un tipo de ataque localizado intenso que frecuentemente ocurre en zonas ocultas del metal
expuesto a ambientes corrosivos en los que el acceso del fluido de trabajo desde el entorno
es limitado. Estos espacios que generalmente son llamados intersticios, pueden presentarse
entre dos superficies acopladas de piezas metálicas del mismo o diferente tipo, o bien entre
piezas metálicas y depósitos de cuerpos extraños, incluso no metálicos (microorganismos u
otros depósitos de materiales).
Un ejemplo de ello se observa en la corrosión del acero de refuerzo con revestimientos,
cuando la adhesión entre este y el acero se ha deteriorado. Adicionalmente, si hay iones
cloruro en el hormigón, éstos pueden acumularse en el intersticio resultante entre el
recubrimiento y el acero. El pH dentro de ese espacio confinado disminuye y el proceso de
corrosión se sigue agravando hasta originar una mayor pérdida de adherencia. El deterioro
de la adherencia entre el acero y el recubrimiento se puede producir por daño mecánico
(durante el doblado de las varillas) o por procesos electroquímicos que pudieran darse en el
hormigón aun antes que los iones cloruro lo penetren (Rincón et al., 1997).
Este fenómeno corrosivo también tiene lugar bajo la flora marina existente en estructuras de
hormigón (Ver Figura 14).
17
Corrosión de fractura bajo tensión
Ocurre cuando además de un medio ambiente agresivo, existe una tensión mecánica elevada
y un metal con poca resistencia a la corrosión bajo tensiones. El medio ambiente corrosivo
es aquel que tiene presencia de cloruros, sosa cáustica y sulfuros, mientras que las tensiones
son producto de cargas aplicadas, presión interna en el sistema, o esfuerzos residuales
provenientes de soldaduras anteriores.
Según (Rincón et al., 1997), la corrosión bajo tensión es un fenómeno generalmente asociado
a una mala calidad del hormigón, o a la presencia de determinados iones, generalmente
aportados por algunos aditivos, o al uso de un determinado tipo de acero (templado y
revenido).
En la Figura 15 se observa cómo este tipo de ataque da lugar a la formación de grietas
originadas generalmente perpendiculares al esfuerzo aplicado, y que posteriormente
conducirán a la desintegración de la estructura.
(b) (a)
Figura 15. Corrosión de fractura bajo tensión, (a) esquema, (b) estructura de concreto
con corrosión bajo tensión, (http://blog.hidrodemolicion.com/2013/04/).
(b) (a)
Figura 14. Corrosión intersticial, (a) esquema, (b) estructura de concreto con presencia de
microorganismos, (http://blog.hidrodemolicion.com/2013/04/).
18
Corrosión galvánica
Esta corrosión puede ocurrir cuando dos metales con potenciales galvánicos muy diferentes
están en contacto directo. (Fernández, 2009) asegura que en todo par galvánico el metal de
mayor potencial negativo es anódico con respecto al de menor potencial, que actúa de cátodo.
Siempre es el metal más anódico el que se corroe.
En el caso del acero en el concreto este tipo de corrosión generalmente se observa cuando
existen pequeñas discontinuidades (deformaciones plásticas, fisuras, soldaduras, presencia
de óxidos, etc.) que no permiten la formación de la capa pasiva. Esta zona actuará como
ánodo frente al resto del material que permanece pasivado y actúa como cátodo. Otro ejemplo
típico se observa en la Figura 16 (b) donde las armaduras exteriores se corroen al ingresar
los cloruros, mientras que las armaduras interiores permanecen pasivas.
1.5. Acciones para corregir la degradación
Una vez que se ha detectado mediante análisis o a simple vista que una estructura de
hormigón armado ha sido afectada a causa de la corrosión, debe procederse a una reparación
inmediata de las partes dañadas para así evitar que la corrosión conduzca a un mayor
deterioro de la estructura.
Autores como (Paredes et al., 2004), (Carmona et al., 2007) y (del Valle Moreno et al., 2011)
han propuesto métodos de reparación para este tipo de estructuras con características muy
similares, sin embargo (Vazquez, 2011) propone el esquema mostrado a continuación donde
Figura 16. Corrosión galvánica, (a) esquema, (b) corrosión de las armaduras exteriores del
concreto, (http://blog.hidrodemolicion.com/2013/04/).
(a) (b)
19
se incluyen otras etapas que incrementan la eficiencia y durabilidad de este tipo de
reparaciones:
1. Remoción del hormigón deteriorado.
2. Limpieza y acondicionamiento de las armaduras.
3. Protección contra la corrosión de las armaduras.
4. Aplicación de un puente de adherencia.
5. Mortero de reparación.
6. Protección superficial del hormigón.
Remoción del hormigón deteriorado
Si en el hormigón se observa que existen síntomas de corrosión como manchas de óxido,
fisuraciones o desprendimientos, se debe eliminar todo el material de la estructura. Para
(Paredes et al., 2004) es necesario que esta medida se realice hasta dejar libres unos 2 cm
alrededor del acero con el fin de eliminar completamente todos los productos de corrosión y
permitir que el material de reparación envuelva correctamente las barras.
La superficie de concreto debe ser limpiada mediante un chorro de agua (libre de cloruros) a
alta presión (hidroblast) hasta dejarla completamente limpia, es decir, libre de polvo, material
dañado, débil o suelto, grasa o cualquier otro contaminante (del Valle Moreno et al., 2011).
Limpieza y acondicionamiento de las armaduras
(del Valle Moreno et al., 2011) proponen limpiar completamente el acero de refuerzo
utilizando hidroblast o en su defecto, chorro de arena a presión (sandblast), hasta retirar
completamente el óxido en toda su superficie. También se puede realizar una limpieza
manual rigurosa (mediante un cepillado), aunque este método no es tan efectivo para remover
el óxido presente en la armadura.
Si la disminución de la sección transversal del refuerzo es superior a aproximadamente 20 %
(Vazquez, 2011) recomienda adicionar refuerzos en las áreas afectadas. En este caso se
deberá remover el hormigón de la zona adyacente al sector de la armadura que presenta este
nivel de deterioro, de modo de proveer una superficie de solapado superior a tres veces la
20
longitud del área del refuerzo afectado. El refuerzo nuevo puede ser soldado a la armadura
existente o acoplado firmemente con alambre a lo largo del solapamiento.
Protección contra la corrosión de las armaduras
(Vazquez, 2011), (García Olmos and Pérez Navarro, 2005), (Sandoval, 2013), (del Valle
Moreno et al., 2011), (Paredes et al., 2004) y (Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013),
proponen los siguientes métodos para controlar el progresivo deterioro del acero de refuerzo
en los sectores de la estructura más afectados por corrosión:
Protección catódica por ánodo de sacrificio con zinc proyectado.
Recubrimientos a base de pinturas de base epoxídica, ricas en zinc.
Inhibidores de Corrosión.
Protección catódica por ánodo de sacrificio con zinc proyectado
El principio de funcionamiento de la protección catódica consiste en llevar el potencial
electroquímico de corrosión al que naturalmente se encuentra el acero en el hormigón a
valores más negativos (catódicos) de manera de reducir la velocidad, y en ciertos casos
detener, la corrosión.
En estructuras de hormigón armado uno de los métodos de protección catódica más
difundidos por su bajo costo y simplicidad es el uso de “ánodos de sacrificio”. La protección
catódica por ánodos de sacrificio consiste en aplicar sobre la superficie exterior del hormigón
un metal que se corroa preferentemente al acero. El ánodo de sacrificio se conecta
eléctricamente a la armadura de acero, proporcionando protección continúa a la zona del
componente estructural metalizado, hasta que se consume completamente.
Recubrimientos a base de pinturas de base epoxídica, ricas en zinc
Las pinturas conocidas genéricamente como ricas en zinc funcionan proveyendo al refuerzo
de cierta protección catódica inicial y ciertamente localizada. Para lograr un correcto
funcionamiento de este tipo de recubrimiento es necesario asegurar que el contenido de zinc
en la pintura sea superior al 90 % y que se la aplica luego de realizar una exhaustiva limpieza
21
del acero (Vazquez, 2011). Es importante tener en cuenta que como el recubrimiento epóxico
protege por barrera, cualquier poro/daño en el revestimiento resulta perjudicial para la
protección del acero.
Inhibidores de Corrosión
Para (Paredes et al., 2004), los aditivos inhibidores de corrosión son sustancias químicas que,
añadidas al agua de amasado, mantienen pasivo al acero de las armaduras en presencia de los
factores agresivos, por lo que pueden resultar eficaces para prevenir el efecto de la
carbonatación o de los iones cloruro en las estructuras de hormigón armado. La acción de los
inhibidores no es definitiva, simplemente retrasan el proceso de corrosión.
(Rincón et al., 1997) consideran que este método podría ser la mejor solución en aquellos
casos donde el hormigón se prepara con aguas salobres o marinas, o con arena con alto
contenido en cloruros (prácticas no recomendadas). También en aquellos casos donde se
ejecutan construcciones/reparaciones y en zonas de salpique en ambientes marinos.
Aplicación de un puente de adherencia
La función del puente de adherencia es actuar de ligante entre el hormigón original y el
mortero de reparación. (del Valle Moreno et al., 2011) en su publicación recomiendan aplicar
tanto al acero de refuerzo como a la superficie de adherencia del concreto un mortero
epóxico-cemento tipo Sika Top Armatec 110 Epocem como puente de adherencia e inhibidor
de corrosión. Este además de ser un excelente puente de adherencia, actúa como una efectiva
barrera contra la penetración del agua y cloruros. Debe colocarse a dos capas sobre el acero
de refuerzo y a una capa en la superficie de concreto. La aplicación puede realizarse
utilizando brocha de pelo duro.
Mortero de reparación
(Vazquez, 2011) y (Aguirre and Mejía de Gutiérrez, 2013) recomiendan utilizar relaciones
agua/cemento inferiores a 0,55 (en lo posible del orden de 0,45) y altos contenidos de
22
cemento (superiores a 300 kg/m3) para lograr una alta resistencia e impermeabilidad del
mortero de reparación. Adicionalmente, es importante utilizar arena de río como agregado y
medir el contenido de humedad del mismo para obtener una relación agua/cemento acorde a
lo especificado.
(Vazquez, 2011) expone que existen en el mercado morteros predosificados, especialmente
elaborados para reparaciones, que pueden simplificar considerablemente la tarea de
preparación, eliminando la necesidad de efectuar un control tan estricto en la dosificación de
la mezcla
Para (del Valle Moreno et al., 2011) una buena alternativa es utilizar un mortero
predosificado tipo Sika Grout que puede ser preparado con fluidez para asegurar un colado
sin defectos (indispensable no utilizar más de la cantidad de agua requerida para lograr
fluidez media). En reparaciones mayores a 5 cm de espesor, al Sika Grout puede
adicionársele un máximo de 30 % en peso de gravilla de ½’’.
Protección superficial del hormigón
Este tratamiento está destinado a producir una capa protectora continua en la superficie del
hormigón que actúa como barrera física frente a la entrada de agua y agentes agresivos; su
espesor está comprendido generalmente entre 0,1 y 5 mm, aunque ciertas aplicaciones
pueden necesitar un espesor superior a 5 mm (ANFAPA).
Los revestimientos son recomendados para hormigones con superficies que deban
regularizarse, que requieran mejoras estéticas, ganar en resistencia a la carbonatación y los
cloruros o soportar leves movimientos. (Consistency, 2010) asegura que la aplicación de la
resina acrílica impermeable Sikagard-550 W Elastic mejora en gran medida las propiedades
del hormigón.
CAPÍTULO II
23
CAPITULO II. CARACTERIZACIÓN DEL DELFINARIO LAS GUASAS
2.1. Características generales de la instalación
Según (Branly Naranjo et al., 2010), luego de realizar estudios en diferentes áreas con la
finalidad de determinar la ubicación de un delfinario en semicautiverio, se definió por sus
condiciones de resguardo, profundidades y naturaleza de sus fondos, su ubicación en el Canal
de La Guasa, situado entre los cayos Ensenachos y Las Brujas. En la Figura 17 se observa la
localización de dicha instalación y cayos adyacentes, los cuales convierten a este balneario
en uno de los más visitados del país.
El 2011 marcó el nacimiento para este centro turístico perteneciente al Grupo de Hotelería y
Turismo Gaviota S.A, y sus primeros cuatro inquilinos llegaron en un largo pero feliz viaje
desde la playa de Varadero, en Matanzas. Luego se fueron sumando otros, y actualmente
conviven allí 15 delfines y un león marino. Posee además seis piscinas de 35 x 70 m, un
restaurante, un bar y una tienda de material fotográfico.
El delfinario de Cayo Santa María tiene la misión de satisfacer las expectativas de los clientes
garantizándoles una alta vocación que distinga la calidad en los servicios náuticos,
recreativos y gastronómicos. Su visión está encaminada a estabilizar un servicio turístico
dinámico y sólido, que permita estimular las ventas y repitencia de los clientes, para lograr
el liderazgo dentro del mercado.
(Martínez García, 2018) plantea que esta instalación cuenta hoy con un programa de
reproducción que tiene como objetivo el nacimiento y cría de los delfines. La experiencia
Figura 17. Ubicación geográfica del Delfinario Las Guasas (González, 2017).
24
hasta el momento ha sido favorable, pues dos de los 15 delfines del lugar nacieron allí. Según
explican expertos del tema, fomentar la reproducción en estos espacios evita tener que sacar
a otros ejemplares de su medio natural. De igual manera, aseguran que los nacidos en este
hábitat se adaptan mucho más rápido a las actividades que allí se realizan.
2.2. Materiales utilizados en la construcción de la infraestructura
El proyecto fue ejecutado en zona de mar y tierra, donde las principales instalaciones (el
edificio principal, el show de delfines y lobos marinos y el área de atención a delfines) se
comunican a través de pasarelas sobre pilotes. En la zona de tierra se encuentra el edificio
socio-administrativo, las áreas de parqueo y el portón de entrada principal.
En la Figura 18 se muestra el edificio principal, el cual está conformado por columnas de
hormigón y cubiertas de madera. Todos los elementos de madera son unidos mediante
tornillos M16 de acero inoxidable.
Las columnas son de sección 0,30 x 0,30 m con alturas de 3,15 m y 5,45 m. Las mismas son
fundidas in situ y penetran al menos 1 m dentro de los pilotes. En su fabricación se utilizó un
hormigón con R´bk = 30 MPa, R’ak = 280 MPa, tamaño máximo de áridos de 25 mm,
máxima relación agua/cemento de 0,40, contenido mínimo de cemento de 350 kg/m3,
Figura 18. Infraestructura del edificio principal, (a) y (b) vista exterior, (c) estructura
conformada por columnas prefabricadas y cubiertas de madera.
(a)
(b)
(c)
25
recubrimiento de 50 mm, vibrado y curado según NC-120-2001, contenido máximo de
cloruros 0,20 % y cuadros de acero marca 404, 601 y 602 (tipo G-40).
Las vigas de hormigón tienen secciones de 0,35 x 0,30 m y de 0,20 x 0,30 m, están hechas
con hormigón R´bk = 30 MPa, R´ak =280 MPa y cuadro de acero tipo G-34, G-35 y G-40.
La madera utilizada es la Pino Tea, con un peso de 740 kg/m3, σ = 90 MPa y E = 12000 MPa.
Según el fabricante es una madera de primera calidad resistente a la intemperie, insectos y
humedad.
Las gradas de los shows tienen pintura azul de aceite resistente a la intemperie y barandas de
acero galvanizado y de acero inoxidable. Estas gradas están constituidas por elementos
prefabricados de hormigón, que apoyan sobre vigas, y estas a su vez, apoyan sobre los
cabezales de los pilotes. Además posee una estructura triangular de soporte de toldos en su
techado (Ver Figura 19).
Para la fabricación de los pilotes se utilizó acero P-50 en el núcleo, acero G-40 para el cuadro
de inserto y hormigón P-350. El contenido mínimo de cemento empleado fue de 385 kg/m3,
la relación máxima agua/cemento de 0,4 y el tamaño máximo del árido grueso de 19 mm
(preferentemente gravilla). En la Figura 20 se observan cada una de sus partes.
Figura 19. Infraestructura de los shows, (a) barandas de acero galvanizado y de acero
inoxidable y estructura de soporte de toldos en su techado, (b) elementos
prefabricados de hormigón que apoyan sobre los cabezales de los pilotes.
(a) (b)
26
2.3. Estado técnico de la infraestructura
Luego de casi 7 años de explotación es realizada una inspección por ALMEST al Delfinario,
el 27 de febrero del 2018, donde se cataloga al inmueble de bien según su estado técnico, con
un grado de deterioro del 14 % y con un Índice de Deterioro Anual (IDA) de 2,09 %. Al
aspecto de arquitectura y estructura le corresponde un grado de deterioro del 10 % con una
incidencia de 17,8 % y un IDA de 1,55 %.
Actualmente la infraestructura de la instalación conserva su estado técnico a pesar de ser
mayor el deterioro de algunos de sus componentes. La presencia de fenómenos corrosivos se
hace habitual en estas condiciones, principalmente en aquellas zonas donde la incidencia del
espray salino es mayor.
Un ejemplo de ello es mostrado en la Figura 21, donde las barandas de acero inoxidable son
fijadas con tornillos de ese mismo material utilizando arandelas de acero galvanizado y juntas
de goma. La utilización de materiales con potenciales galvánicos diferentes, la notable
diferencia entre las áreas anódicas y catódicas, y la incapacidad de las juntas para aislar las
superficies en contacto, dan lugar a un fenómeno conocido como corrosión galvánica.
Figura 20. Pilotes de hormigón y acero, (a) pasarela sobre pilotes, (b) y (c) vista detallada
de los pilotes donde se observan las camisas, las vigas de acero y los cuadros
de inserto.
(a)
(b)
(b)
(c)
27
En la Figura 22 se observan las picaduras desarrolladas por el acero inoxidable de las
barandas, las cuales comenzaron a aparecer en la parte externa del muelle producto de la
elevada concentración de iones cloruros en esta zona.
En el caso de las barandas de acero galvanizado es posible observar en la Figura 23 la
presencia de una corrosión generalizada, principalmente en aquellas regiones expuestas a
salpicaduras producto del oleaje.
Figura 21. (a) y (b) Corrosión galvánica en las barandas de las gradas.
(a)
(a)
(b)
Figura 22. Barandas de acero inoxidable, (a) vista de la baranda, (b) manchas superficiales
desarrolladas.
(a) (b)
28
Otro ejemplo de corrosión galvánica es reflejado en la Figura 24, originado por el contacto
entre dos superficies metálicas de diferentes materiales (acero galvanizado y acero
inoxidable).
En la Figura 25 se puede apreciar la presencia de grietas y desprendimientos en el hormigón
de la plataforma de soporte como consecuencia de los esfuerzos de tensión generados por el
incremento de volumen del acero de refuerzo.
Figura 23. (a) y (b) Barandas de acero galvanizado con corrosión generalizada.
(a) (b)
Figura 24. Corrosión galvánica en el sistema de fijación de canales de agua del
edificio socio-administrativo, (a) vista general de la fijación, (b) vista detallada de la
corrosión.
(a) (b)
29
Esta es una zona donde la acción del oleaje, la presencia de oxígeno y el aumento de la
concentración de iones cloruros a través de los ciclos de humedad y sequedad, inician el
proceso corrosivo de las armaduras al destruir la película pasiva del acero.
2.4. Sistema de mantenimiento aplicado a la infraestructura del Delfinario
El Manual de Servicios Técnicos (Gaviota, 2011), en el Capítulo 3, define al Mantenimiento
Preventivo como aquella función del mantenimiento que tiene como objetivo, mediante
inspecciones programadas, detectar anomalías y defectos en equipos e instalaciones con el
fin de prevenir fallos, condiciones peligrosas en las mismas y disminuir paros imprevistos
que afecten el servicio al cliente.
Luego hace referencia a que el Mantenimiento Preventivo supone un conocimiento
actualizado de todo el equipamiento técnico y de la instalación que permitan programar las
correcciones de sus posibles puntos débiles en el momento más oportuno, para disminuir las
frecuencias de paros por averías y programar los trabajos en días y horas que no afecten el
servicio.
El epígrafe 3.4 trata sobre la ejecución del Mantenimiento Preventivo y la reparación de
inmuebles, y establece que la explotación, el mantenimiento y la reparación de los mismos
tienen una extraordinaria importancia económica, ya que la aplicación de una correcta
Figura 25. Corrosión generalizada en las armaduras de las losas de soporte del Delfinario,
(a) vista general de la losa de soporte, (b) vista detallada de la corrosión.
(a) (b)
30
política de uso y conservación de los mismos, contribuyen a prolongar su vida útil sin la
necesidad de realizar inversiones apreciables y al mismo tiempo mantener la imagen
requerida para el servicio que deben prestar.
El subepígrafe 3.4.3. (Inspecciones para el control del estado técnico) establece que las
inspecciones pueden ser de carácter ordinario y extraordinario. La primera se refiere a las
que se efectúan periódicamente de acuerdo a una planificación y las segundas las efectuadas
por indicaciones o por situaciones especiales.
Por otra parte, el subepígrafe 3.4.4. hace referencia a que el Mantenimiento Preventivo
Planificado consiste en la revisión periódica de los objetos de trabajo, eliminación de roturas
y defectos pequeños cuyo valor no sobrepasa el 3,5 % del valor total del objeto de obra por
año de explotación. En la instalación se aplica un mantenimiento compuesto por el
Mantenimiento Preventivo Planificado (MPP) y el Mantenimiento Correctivo.
Según lo expuesto anteriormente es posible concluir que el Manual de Servicios Técnicos
aborda todo lo referido a los objetivos y requerimientos para la ejecución del Mantenimiento
Preventivo, la importancia de conservar los inmuebles para reducir las inversiones, el carácter
de las inspecciones, los tipos de mantenimiento que se aplican, etc., pero no establece un
sistema de mantenimiento a seguir para una instalación con las características del Delfinario
teniendo en cuenta que es una infraestructura offshore sobre pilotes que requiere de un
sistema de inspecciones que impliquen la revisión periódica de las losas de soporte y de
acciones para corregir su degradación.
CAPÍTULO III
31
CAPITULO III. PROPUESTA DE ACCIONES DE MANTENIMIENTO PARA
CORREGIR LA DEGRADACIÓN DE LAS LOSAS DE SOPORTE DEL
DELFINARIO “LAS GUASAS”.
3.1. Sistema de inspección a las losas de soporte del restaurant
Para efectuar un diagnóstico que permita determinar el grado de deterioro de las losas de
soporte del Delfinario es necesario realizar una inspección exhaustiva de las mismas. En este
caso, con el objetivo facilitar el proceso, la inspección se llevará a cabo solamente en las
losas de soporte del edificio principal correspondientes al restaurant. En la Figura 26 se
enumeran los aspectos que por su importancia y menor complejidad serán evaluados.
Cada de uno de los pasos tiene sus particularidades, las cuales son descritas a continuación:
1- Detección de manchas de óxido y sectores con desprendimientos del recubrimiento de
hormigón. Inicialmente este tipo de patología no se observa a simple vista por lo que las
zonas afectadas se detectan golpeando la superficie de hormigón para identificar las áreas
con sonido “hueco”. En los sectores de la estructura donde el hormigón se encuentra saturado
1. Detección de manchas
de óxido y sectores con
desprendimientos del
recubrimiento de hormigón
3. Valoración de
la calidad del
hormigón
4. Medición de la
disminución de la
sección transversal
de las armaduras
5. Medición del
espesor de
recubrimiento de
hormigón
2. Localización
de fisuras y
medida estimada
de su apertura
Figura 26. Pasos para la realización de la inspección.
32
con agua o muy húmedo, la corrosión en las armaduras se manifiesta a través de manchas de
óxido en la superficie de hormigón, sin que aparezcan signos de delaminación o
agrietamientos.
2- Localización de fisuras y medida estimada de su apertura. Se procederá a la localización
de fisuras en la superficie de hormigón, tanto de las transversales como de las longitudinales,
y se realizará la medición de su ancho con un pie de rey. Las fisuras debidas a la acción de
la corrosión pueden indicar distintos niveles de daño según el valor medido. El resultado se
expresará en décimas de mm quedando claro si no existen fisuras, o existen y son mayores o
menores de 0,3 mm . Una calificación propuesta por (Belenguer Mula et al., 2005) se muestra
en la Tabla 1.
Tabla 1. Calificación del daño de materiales
Parámetro Nivel de daño
Despreciable (1) Bajo (2) Moderado (3)
Ancho de fisura Sin fisuras < 0,3mm ≥ 0,3 mm
3- Valoración de la calidad del hormigón. La forma de la fractura indica si los áridos se han
roto o se presentan intactos. La presencia de áridos rotos indicaría que la matriz de cemento
presenta resistencia a la fractura igual o superior a la de los áridos, lo que presupone
normalmente un hormigón de buena calidad. Por el contrario, la presencia de áridos intactos
dejando su huella en el mortero es indicativo de una baja resistencia de la matriz de cemento
y, por tanto, del hormigón. Es también interesante la observación de la fractura para detectar
la presencia de un aspecto poroso, terroso o con partículas sueltas que indicaría un hormigón
de baja calidad.
4- Medición de la disminución de la sección transversal de las armaduras. La medición de
la disminución de sección transversal de la armadura ocasionada por la corrosión permite
evaluar el grado de compromiso estructural del componente afectado. La medición se
realizará directamente con un pie de rey en el sector de la armadura afectado por la corrosión
una vez eliminado todo el óxido existente. La disminución porcentual de la sección de las
armaduras se estima en base al diámetro inicial y final del refuerzo. Los criterios de
33
evaluación generalmente empleados establecen que una disminución del 20 % en la sección
transversal de los refuerzos principales compromete la integridad estructural del componente
afectado, mientras que una disminución de apenas 1 % puede provocar riesgos de
desprendimientos de mampostería y comprometer la seguridad de personas o bienes
materiales.
5- Medición del espesor de recubrimiento de hormigón La Norma Europea (EN206-1, 2000)
recomienda según la clase de exposición (Tabla 2), los valores incluidos en la Tabla 3. En
este caso la clase de exposición correspondiente a la plataforma de soporte es la XS3 ya que
es una estructura sometida a las salpicaduras del mar. Según la norma, el valor mínimo para
el recubrimiento de hormigón en esta zona es de 45 mm .
Tabla 2. Clase de exposición para corrosión inducida por cloruros procedentes del agua de
mar (EN206-1, 2000).
Clase Descripción Ejemplos
XS1
Exposición al aire que transporta sales
marinas, pero sin contacto directo con el
agua de mar
Estructuras en la costa o en sus
proximidades
XS2 Sumergido permanentemente Elementos de estructuras
marinas
XS3 Zonas sometidas a la marea, a la
salpicadura y a la espuma de mar
Elementos de estructuras
marinas
Tabla 3. Valores mínimos para el recubrimiento de hormigón según (EN206-1, 2000).
Acción Clase de exposición Mínimo recubrimiento de hormigón
(mm) para hormigón reforzado
Corrosión inducida
por cloruros
XS1 35
XS2 40
XS3 45
Para lograr una mayor organización y eficiencia durante la inspección se realiza la siguiente
representación esquemática de las losas de soporte del área del restaurant.
34
Las afectaciones correspondientes a cada una de los elementos de la plataforma serán
ubicadas en dicho esquema y en correspondencia con el grado de deterioro presente en las
zonas inspeccionadas se clasifica en: buen estado, con ligeras afectaciones, con afectaciones
considerables o con daños severos.
Para clasificar las losas se siguieron los siguientes criterios:
Buen estado: las losas no muestran síntomas visibles de degradación ni de su posible
aparición en etapas posteriores a corto plazo.
Ligeras afectaciones: pueden presentar sonido hueco en determinadas zonas,
pequeñas manchas de óxido y/o fisuras ˂ 0,3 mm de ancho. En ellas no se observa la
existencia de desprendimientos de hormigón.
Afectaciones considerables: corresponden a aquellas losas donde se observan
manchas de óxido con un área considerable, fisuras ≥ 0,3 mm de ancho, una pérdida
de sección transversal en las armaduras menor a un 20 % y/o desprendimientos
superficiales de hormigón.
1 2 3 4 5 6 7 8
A B
C
D
E
F
G H
I
Figura 26. Representación esquemática de las losas de soporte ubicadas en el restaurant.
35
Daños severos: le corresponden a las losas con presencia de grietas, desprendimientos
de hormigón que pongan al descubierto las armaduras principales y/o pérdida de
sección transversal en las armaduras superior a un 20 % .
3.2. Resultados de la inspección realizada a las losas de soporte del edificio principal
correspondientes al área del restaurant
Los resultados de los estudios reflejaron que las losas de soporte ubicadas en los exteriores
de la plataforma del restaurant (Figura 28) son las más deterioradas como consecuencia del
impacto directo de las olas en el hormigón de los pilotes y de los efectos producidos por las
variaciones de temperatura existentes entre las caras externa e interna de cada una de las losas
de esta zona. Estos cambios de temperatura provocan la formación de celdas galvánicas
debido a un diferencial local de temperatura, y el aumento de concentraciones de sal por el
incremento de la evaporación causada por el calor radiado.
En esta región (exteriores del restaurant) se detectaron zonas con sonido hueco en las losas
de soporte A1, A3, A5, A8, B1, B8, D1, E8, F8 y G1, y manchas de óxido en la A3, A6, E8
y F8 (Figura 29).
Figura 28. Vista exterior de la plataforma del edificio principal correspondiente al área
del restaurant.
36
Exceptuando las fisuras detectadas en las losas C8, D8, E1 y F1, que tienen un ancho de
0,2 mm y un nivel de daño bajo, el resto por lo general sobrepasa los 2 mm, llegando a
alcanzar en los casos mostrados en la Figura 30 valores de 4 mm con un nivel de daño
moderado.
La losa A5 (Figura 31) es la más crítica de todas al presentar un estado avanzado de corrosión
en sus refuerzos que se propaga a una elevada velocidad. La pérdida de sección transversal
en las armaduras más afectadas por corrosión es de un 40 %, por lo que además de provocar
riesgos de desprendimientos de mampostería compromete la integridad estructural de la
edificación. En las zonas con pérdidas de hormigón se observa la presencia de áridos rotos
Figura 29. Manchas de óxido detectadas en la plataforma de soporte del Delfinario, (a)
losa de soporte E8, (b) losa de soporte A5.
(b) (a)
Figura 30. Fisuras detectadas en las losas de soporte ubicadas en los exteriores de la
plataforma, (a) losa de soporte A2, (b) losa de soporte A4.
(a) (b)
37
indicando que la matriz de cemento presenta resistencia a fractura igual o superior a la de los
áridos, y que el hormigón es de buena calidad.
Los espesores de recubrimiento medidos en esta losa (A5) oscilan alrededor de los 50 mm en
la cara externa, y los 25 mm en la parte inferior. Esto trae consigo que la corrosión de las
armaduras y los desprendimientos de hormigón comiencen de abajo hacia arriba al no
cumplir con el valor mínimo de recubrimiento establecido para una zona tan agresiva como
esta (45 mm).
En el interior de la plataforma la mayoría de las losas presentan sonido hueco y fisuras (Figura
32), mientras que en algunas zonas cercanas a desagües se observa la presencia de hongos
producto de las filtraciones y la elevada humedad.
Figura 31. Losa de mayor deterioro en la plataforma inspeccionada, (a) vista general de la
losa, (b) y (c) vista detallada de la corrosión y los desprendimientos de hormigón.
(a) (b)
(c)
38
La Figura 33 muestra la losa de mayor deterioro en el interior de la plataforma.
Los refuerzos de la losa presentan una disminución de sección transversal de un 15 % lo cual
explica, según los criterios de evaluación, el origen de los desprendimientos de mampostería.
Los áridos se encuentran rotos y el hormigón no presenta un aspecto poroso ni con partículas
sueltas. El espesor de recubrimiento continúa siendo deficiente en la parte inferior de la losa
(22 mm).
El esquema en la Figura 34 muestra los resultados de la inspección realizada.
Figura 32. Losas de soporte con presencia de fisuras y sonido hueco ubicadas en el interior
de la plataforma, (a) losa de soporte E6, (b) losa de soporte F3
(b)
Figura 33. Losa de soporte F7, (a) vista general, (b) y (c) vista detallada de la corrosión y
los desprendimientos de hormigón.
(a)
(c)
(a)
(b)
39
Se observa que de las 72 losas de soporte inspeccionadas 37 presentan daños ligeros, lo cual
constituye un 51,4 % del total, 19 tienen daños considerables para un 26,4 % y 7 daños
severos para un 9,7 % .
Solo 9 losas no manifiestan degradación en el momento de la inspección (el 12,5 %), por lo
que se puede afirmar que la inmensa mayoría de estos elementos tienen un estado avanzado
de degradación que puede afectar al resto de la infraestructura si no se le presta la atención
requerida.
3.3. Propuesta de acciones para corregir la degradación de las losas de soporte del
Delfinario
A partir de los resultados obtenidos en la inspección realizada a las losas de soporte ubicadas
en el restaurant del edificio principal y de los pasos propuestos por (Vazquez, 2011), se
decide realizar una propuesta de acciones para corregir la degradación y extender la vida útil
de la instalación (Figura 35).
Figura 34. Clasificación de las losas de soporte del restaurant.
1 2 3 4 5 6 7 8
A B
C
D
E
F
G
H
I
40
En este caso se incluye una primera etapa de inspección, que se lleva a cabo necesariamente
antes y después de realizar la corrección para evaluar el estado en que se encuentra la
estructura en ambos momentos.
A continuación, se explican las características que tienen los pasos propuestos:
Paso 1: Inspección
Esta etapa requiere de una inspección visual inicial para definir con mayor precisión la acción
correctiva requerida en correspondencia con el grado de deterioro de cada una de las partes
dañadas. Se realiza auxiliándose de un bote o bicicleta acuática que permita revisar
minuciosamente cada losa y dejar un registro fotográfico o escrito de las mismas.
Inspección
Remoción del
hormigón deteriorado
Limpieza y
acondicionamiento de
las armaduras
Protección contra la
corrosión de las
armaduras
Aplicación de un
puente de adherencia
Mortero de
reparación
Protección superficial
del hormigón
Figura 35. Ciclo de corrección para las losas.
1
4
7
6
5
3
2
41
Paso 2: Remoción del hormigón deteriorado
En aquellas zonas con manchas de óxido, fisuraciones o
desprendimientos del recubrimiento de hormigón debe
procederse a una limpieza del concreto para eliminar la
presencia de sales, óxidos o partes sueltas de hormigón.
Este proceso puede realizarse utilizando un equipo de agua
a presión como el de la marca Karcher (Figura 36) y otras
herramientas manuales (piqueta, martillo, cincel, etc.). Es
muy importante dejar las barras de acero al descubierto con
el espacio requerido (2 cm) para la posterior aplicación del
mortero de reparación.
Paso 3. Limpieza y acondicionamiento de las armaduras
El acero de refuerzo puede ser limpiado de igual forma con el Karcher o mediante una
limpieza manual rigurosa con cepillos de alambre, lijas o discos abrasivos. Es importante
prestar atención a la pérdida de material en las armaduras para proceder a su sustitución en
caso de ser necesario y no poner en riesgo la integridad estructural de la edificación.
Paso 4. Protección contra la corrosión de las armaduras
En los sectores de la estructura donde es evidente la corrosión del acero de refuerzo se
propone la utilización del recubrimiento anticorrosivo Sika Top Armatec 110 Epocem porque
además de actuar como puente de adherencia es un excelente inhibidor de corrosión
elaborado a base de resinas epóxicas.
En este caso no es recomendable aplicar un sistema de protección catódica ya que la
plataforma se encuentra situada en la zona de salpicaduras donde este método de protección
tiene menor efectividad que en otras zonas con mayor continuidad eléctrica (zona de mareas
y zona sumergida).
Figura 36. Bomba de agua.
42
Paso 5. Aplicación de un puente de adherencia
Teniendo en cuenta el criterio de (del Valle Moreno et al., 2011), se aplica tanto al acero de
refuerzo como a la superficie de adherencia del concreto un mortero epóxico-cemento tipo
Sika Top Armatec 110 Epocem como puente de adherencia e inhibidor de corrosión. Según
se muestra en la Figura 37, la aplicación puede realizarse utilizando brocha de pelo duro,
colocando dos capas sobre el acero de refuerzo y una capa en la superficie de concreto.
Paso 6. Mortero de reparación
Para obtener mayor calidad en la reparación sin necesidad de efectuar un control tan estricto
en la dosificación de la mezcla, se propone utilizar el mortero predosificado tipo Sika Grout
mostrado en la Figura 38. Este posee además una elevada resistencia mecánica y excelentes
resultados en el relleno de grietas y oquedades en el hormigón.
Figura 37. Pasos para la aplicación del revestimiento (Tajo, 2008).
Figura 38. Aplicación del mortero Sika Grout (Tajo, 2008).
43
Paso 7. Protección superficial del hormigón
En este caso se recomienda aplicar sobre la superficie de hormigón la pintura a base de resinas
de clorocaucho: clorocaucho-suelos. Para su empleo debe utilizarse disolvente clorocaucho
D-40 diluido del 10 al 15 % para su aplicación con brocha o rodillo. Ambos productos son
mostrados en la Figura 39.
Paso 8: Reinspección
Una vez realizadas las reparaciones correspondientes, se procede a reinspeccionar la zona
recuperada para verificar la calidad en la ejecución de los trabajos y garantizar una mayor
vida útil de la estructura.
3.4. Propuesta de sistema de mantenimiento preventivo planificado a las losas de
soporte del Delfinario
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la inspección realizada a las losas del
restaurant y las acciones encaminadas a corregir su degradación, se realiza la siguiente
propuesta de mantenimiento preventivo planificado para garantizar una mayor durabilidad
de la estructura.
Figura 39. Pintura y disolvente recomendados para la protección del hormigón,
(a) pintura clorocaucho-suelos, (b) disolvente clorocaucho D-40.
(a) (b)
44
Tabla 4. Propuesta de sistema de mantenimiento preventivo planificado a las losas de
soporte del Delfinario
Frecuencia Personal autorizado Defectos Acción
Semanal Operarios encargados
del mantenimiento
Humedad,
hongos, grasas o
filtraciones.
Eliminar la causa que dio origen
al problema, limpiar la
superficie hasta dejar al
descubierto el hormigón y
aplicar la pintura a base de
resinas de clorocaucho:
clorocaucho-suelos.
3 meses Operarios encargados
del mantenimiento
Pérdida de
adherencia entre
el hormigón y el
revestimiento.
Retirar el revestimiento en su
totalidad, limpiar la superficie
de hormigón y aplicar sobre ella
la pintura a base de resinas de
clorocaucho: clorocaucho-
suelos.
6 meses Operarios encargados
del mantenimiento
Fisuras o red de
fisuras menores a
0,3 mm de
espesor,
intemperismo,
depósitos de sales
o formación de un
gel cristalino.
Limpiar la superficie de
hormigón hasta dejarla libre de
partículas sueltas, polvo, sales,
etc. y aplicar sobre ella la
pintura a base de resinas de
clorocaucho: clorocaucho-
suelos.
1 año
Personal especializado
en reparaciones de
estructuras de
hormigón
Manchas de
óxido, fisuras
mayores o igual a
0,3 mm de
espesor, grietas o
desprendimientos
en el
recubrimiento de
hormigón.
Eliminar el hormigón
deteriorado, limpiar el acero de
refuerzo (si está al descubierto),
aplicar tanto al acero como a la
superficie de adherencia del
concreto un mortero epóxico-
cemento tipo Sika Top Armatec
110 Epocem como puente de
adherencia e inhibidor de
corrosión, aplicar mortero de
reparación (mortero
predosificado tipo Sika Grout) y
clorocaucho-suelos.
Fuente: elaboración propia.
Es importante destacar que para que este sistema de mantenimiento tenga buen desempeño
debe centrarse en las áreas de alta probabilidad de daño (exteriores de la plataforma del
edificio principal) y debe ser repetitivo, de forma tal que permita establecer la evolución de
la degradación en cada una de las partes deterioradas, afectando lo menos posible los
servicios que se ofertan en la instalación y sin contaminar al medio ambiente.
42
CONCLUSIONES
45
CONCLUSIONES
1. Las estructuras de hormigón armado expuestas al ambiente marino sufren un mayor
riesgo de corrosión en la zona de salpicaduras debido a la presencia de oxígeno y a la
elevada humedad, y un mayor deterioro en la zona de carrera de mareas por la acción
del oleaje, la arena, el hielo flotante y el crecimiento de organismos marinos.
2. La infraestructura de la instalación conserva buen estado técnico, aunque se
manifiesta deterioro de algunos de sus componentes por fenómenos corrosivos,
originados principalmente por el contacto de materiales con potenciales galvánicos
diferentes y a la utilización de metales poco resistentes a este tipo de ambiente.
3. La inspección realizada a las 72 losas de soporte del restaurant, muestra que la
mayoría manifiesta degradación: 37 tienen daños ligeros (51,4 %), 19 tienen daños
considerables (26,4 %) y 7 daños severos (9,7 %). Este deterioro es originado
principalmente por las variaciones de temperatura existentes entre las caras externa e
interna de las losas y las deficiencias detectadas en los espesores de recubrimiento,
que no sobrepasan los 25 mm en su parte inferior cuando en realidad se establece un
valor mínimo de recubrimiento para esta zona de 45 mm .
4. El sistema de mantenimiento preventivo planificado propuesto para las losas de
soporte del Delfinario, integra un grupo de acciones correctivas para atenuar la
degradación en los periodos en que se puede manifestar. Se debe prever la
capacitación del personal para la ejecución de esas acciones, así como de los insumos
necesarios.
42
RECOMENDACIONES
46
RECOMENDACIONES
A partir de los resultados obtenidos en el presente trabajo se precisa:
1. Sugerir a la dirección del Grupo de Hotelería y Turismo Gaviota S.A la preparación del
personal que participe en la inspección y reparación de las losas de forma tal que se
garantice una mayor funcionalidad, durabilidad, estética y confort de la instalación.
2. Incluir en el Manual de Servicios Técnicos lo referido al establecimiento de un sistema
de inspecciones que impliquen la revisión periódica de las losas de soporte del Delfinario
y de la unidad turística en general. Aplicar un sistema de mantenimiento preventivo
planificado para contrarrestar la degradación y extender la vida útil de la instalación.
47
BIBLIOGRAFÍA
47
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