En Construcción.

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Definición del Alcance Preliminar para la Evaluación Inicial y Diagnóstico en Mantenimiento y Reparación de Estructuras Metálicas

La definición del alcance preliminar es un paso crucial en la fase de pre-planificación de cualquier proyecto de mantenimiento y reparación de estructuras metálicas. Establece los límites iniciales del trabajo, define los objetivos, identifica las restricciones y sienta las bases para una planificación más detallada. Este alcance preliminar no es definitivo, sino que sirve como una guía inicial que se irá refinando a medida que se obtenga más información a través de inspecciones detalladas y análisis posteriores.

Establecer Objetivos de la Inspección Detallada/Reparación

Antes de definir el alcance, es fundamental establecer los objetivos que se persiguen con la inspección detallada o la reparación. Estos objetivos deben ser claros, específicos, medibles, alcanzables, relevantes y con plazos definidos (SMART). Los objetivos pueden variar dependiendo de la situación, pero algunos ejemplos comunes incluyen:

• Determinar la causa raíz de un problema específico: Por ejemplo, si se ha detectado corrosión en una conexión, el objetivo podría ser determinar la causa de la corrosión (ambiente agresivo, falta de protección, etc.) y su extensión.
• Evaluar el estado general de la estructura: Si se trata de una inspección de rutina, el objetivo podría ser evaluar el estado general de la estructura, identificar cualquier problema existente y determinar las necesidades de mantenimiento.
• Verificar la integridad estructural después de un evento: Si la estructura ha sido sometida a un evento extraordinario, como un sismo, un incendio o una sobrecarga, el objetivo podría ser verificar su integridad estructural y determinar si es segura para su uso.
• Planificar una reparación o refuerzo: Si se ha decidido realizar una reparación o refuerzo, el objetivo podría ser obtener la información necesaria para diseñar la intervención y estimar los costos.
• Cumplir con requisitos normativos: En algunos casos, el objetivo puede ser simplemente cumplir con los requisitos de inspección establecidos por la normativa, como la NSR-10 en Colombia.
• Estimar la vida útil remanente: Conocer cuanto tiempo de operatividad segura, le queda a una estructura.

Los objetivos deben estar alineados con las necesidades del cliente o propietario de la estructura y con los hallazgos de la inspección visual preliminar. Es importante documentar los objetivos de manera clara y precisa para evitar confusiones o malentendidos.

Delimitar Áreas de Intervención

Una vez establecidos los objetivos, se deben delimitar las áreas de la estructura que serán objeto de la inspección detallada o la reparación. Esta delimitación puede basarse en:

• Hallazgos de la inspección visual preliminar: Las áreas donde se hayan detectado problemas evidentes, como corrosión, deformaciones, fisuras, etc., serán prioritarias.
• Elementos críticos: Los elementos estructurales que son fundamentales para la estabilidad de la estructura, como pilares principales, vigas de carga, conexiones importantes, etc., deben ser incluidos en el alcance, independientemente de si presentan problemas visibles o no.
• Zonas de difícil acceso: Las zonas que no pudieron ser inspeccionadas visualmente de manera adecuada debido a limitaciones de acceso deben ser incluidas en el alcance de la inspección detallada.
• Historial de problemas: Las zonas donde se hayan registrado problemas en el pasado, como reparaciones previas o fallas recurrentes, deben ser incluidas en el alcance.
• Requisitos del cliente: El cliente o propietario de la estructura puede solicitar la inspección de áreas específicas, independientemente de si presentan problemas visibles o no.

La delimitación de las áreas de intervención debe ser lo más precisa posible, utilizando planos de la estructura, fotografías y descripciones detalladas. Es recomendable utilizar un sistema de coordenadas o referencias para identificar las áreas de manera inequívoca. En estructuras grandes o complejas, como puentes o edificios de gran altura en Bogotá, es fundamental una delimitación precisa para evitar confusiones y optimizar el tiempo de inspección.

Definir Criterios de Aceptación/Rechazo Preliminares

Los criterios de aceptación/rechazo preliminares son los estándares que se utilizarán para evaluar el estado de la estructura y determinar si es necesario realizar intervenciones. Estos criterios son preliminares porque se basan en la información disponible en la fase de pre-planificación y pueden ser modificados a medida que se obtengan más datos a través de inspecciones detalladas y análisis posteriores. Los criterios de aceptación/rechazo pueden basarse en:

• Normativa aplicable: La NSR-10 en Colombia establece criterios de aceptación/rechazo para diferentes tipos de estructuras y elementos estructurales. Por ejemplo, establece límites para la pérdida de sección por corrosión, la deformación máxima admisible, el tamaño máximo de fisuras, etc.
• Códigos de diseño: Si la estructura fue diseñada utilizando un código de diseño específico, como AISC o Eurocódigo, este código puede establecer criterios de aceptación/rechazo adicionales.
• Recomendaciones del fabricante: Si se trata de una estructura prefabricada, el fabricante puede proporcionar recomendaciones específicas sobre los criterios de aceptación/rechazo.
• Experiencia del ingeniero: En algunos casos, el ingeniero estructural puede establecer criterios de aceptación/rechazo basados en su experiencia y juicio profesional.
• Requisitos del cliente: El cliente o propietario de la estructura puede establecer criterios de aceptación/rechazo adicionales, basados en sus necesidades y expectativas.

Es importante que tanto el cliente, como el equipo a cargo de las labores, comprendan y aprueben los criterios establecidos.

Algunos ejemplos de criterios de aceptación/rechazo preliminares podrían ser:

• Pérdida de sección por corrosión no superior al 10% del espesor original.
• Deformación máxima no superior a L/360 (donde L es la longitud del elemento).
• Ausencia de fisuras visibles a simple vista.
• Apriete de pernos de acuerdo con las especificaciones del fabricante.

Identificar Restricciones

Toda labor de inspección, mantenimiento o reparación, puede tener implicaciones que afecten su ejecución. Es crucial identificar cualquier restricción que pueda afectar el desarrollo del proyecto. Estas restricciones pueden ser:

• Acceso: Dificultades para acceder a ciertas áreas de la estructura, como la necesidad de andamios, grúas, plataformas elevadoras, etc.
• Tiempo: Limitaciones de tiempo para realizar el trabajo, como la necesidad de minimizar las interrupciones en el uso de la estructura.
• Presupuesto: Limitaciones de presupuesto para el proyecto.
• Seguridad: Riesgos para la seguridad de los trabajadores o del público, como la presencia de materiales peligrosos, la altura de la estructura, etc.
• Ambientales: Restricciones ambientales, como la necesidad de evitar la contaminación del suelo o el agua, la protección de la flora y fauna, etc.
• Normativas: Requisitos normativos que puedan afectar el desarrollo del proyecto, como la necesidad de obtener permisos especiales, el cumplimiento de estándares de calidad, etc.
• Operativas: Limitaciones operativas, como la necesidad de mantener la estructura en funcionamiento durante el trabajo, la coordinación con otras actividades, etc.
• Climáticas: En Colombia, las condiciones climáticas pueden ser una restricción importante, especialmente en zonas de alta pluviosidad o con temperaturas extremas. Por ejemplo, en Bogotá, las lluvias pueden dificultar los trabajos en exteriores.

Se debe hacer lo posible por mitigar los riesgos que representen las restricciones identificadas.

Establecer Prioridades Iniciales

Con base en la información recopilada hasta este punto, se deben establecer prioridades iniciales para las actividades de inspección detallada o reparación. Estas prioridades deben considerar:

• Seguridad: Las actividades que aborden problemas que representen un riesgo para la seguridad de la estructura o de las personas deben tener la máxima prioridad.
• Gravedad de los problemas: Los problemas más graves, como la corrosión severa, las deformaciones importantes o las fisuras grandes, deben tener prioridad sobre los problemas menores.
• Impacto en la funcionalidad: Los problemas que afecten la funcionalidad de la estructura, como la limitación de la capacidad de carga o la interrupción del servicio, deben tener prioridad sobre los problemas que no afecten la funcionalidad.
• Costo de la reparación: Los problemas que puedan ser reparados a un costo menor deben tener prioridad sobre los problemas que requieran reparaciones más costosas.
• Disponibilidad de recursos: Las actividades que puedan ser realizadas con los recursos disponibles (mano de obra, materiales, equipos) deben tener prioridad sobre las actividades que requieran recursos adicionales.

Las prioridades iniciales pueden ser modificadas a medida que se obtenga más información. Es útil utilizar una matriz de priorización para clasificar las actividades según su importancia y urgencia.

Listado de Ensayos No Destructivos (END) Necesarios

Los Ensayos No Destructivos (END) son técnicas de inspección que permiten evaluar el estado de una estructura metálica sin dañarla. Son fundamentales para detectar defectos internos o no visibles a simple vista, medir espesores, evaluar la calidad de las soldaduras, etc. En la definición del alcance preliminar, se debe elaborar un listado de los END que se consideran necesarios, basándose en:

• Hallazgos de la inspección visual preliminar: Si se detectaron problemas que requieren una evaluación más profunda, como corrosión, fisuras, deformaciones, etc., se deben seleccionar los END adecuados para investigar estos problemas.
• Tipo de estructura y materiales: Algunos END son más adecuados para ciertos tipos de estructuras o materiales que otros. Por ejemplo, la inspección con partículas magnéticas solo es aplicable a materiales ferromagnéticos.
• Normativa aplicable: La NSR-10 y otras normas técnicas pueden establecer requisitos específicos sobre los END que deben realizarse en determinados tipos de estructuras o elementos estructurales.
• Experiencia del ingeniero: El ingeniero estructural puede recomendar la realización de END adicionales basados en su experiencia y juicio profesional.

El listado de END debe especificar:

• Tipo de ensayo: Indicar el tipo de ensayo a realizar (ultrasonido, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, radiografía, etc.).
• Ubicación: Especificar las áreas de la estructura donde se realizará el ensayo.
• Criterios de aceptación/rechazo: Indicar los criterios de aceptación/rechazo que se utilizarán para evaluar los resultados del ensayo. Estos criterios suelen estar definidos en normas técnicas (ej: AWS D1.1 para soldaduras).
• Norma de referencia: Especificar la norma técnica que se utilizará para realizar el ensayo (por ejemplo, ASTM E165 para líquidos penetrantes, ASTM E709 para partículas magnéticas, etc.).

Es importante tener en cuenta que el listado de END es preliminar y puede ser modificado después de realizar una inspección más detallada.

Listado de Ensayos Destructivos (si se requieren)

Los ensayos destructivos son pruebas que se realizan sobre probetas extraídas de la estructura o sobre elementos estructurales completos, y que implican la destrucción o daño de la probeta o el elemento. Estos ensayos se realizan para determinar las propiedades mecánicas del material (resistencia a la tracción, límite elástico, tenacidad, etc.), evaluar la calidad de las soldaduras, etc. Los ensayos destructivos son menos comunes que los END, pero pueden ser necesarios en algunos casos, como:

• Verificar las propiedades de materiales de origen desconocido: Si no se dispone de información sobre las propiedades de los materiales utilizados en la estructura, se pueden realizar ensayos destructivos para determinarlas.
• Evaluar el estado de materiales después de un evento: Si la estructura ha sido sometida a un evento extraordinario, como un incendio o una sobrecarga, se pueden realizar ensayos destructivos para evaluar si los materiales han sufrido daños que comprometan su integridad.
• Investigar la causa de una falla: Si ha ocurrido una falla en la estructura, se pueden realizar ensayos destructivos para investigar la causa de la falla.

Si se requieren ensayos destructivos, se debe elaborar un listado que especifique:

• Tipo de ensayo: Indicar el tipo de ensayo a realizar (tracción, flexión, impacto, dureza, etc.).
• Ubicación de la probeta: Especificar la ubicación de donde se extraerá la probeta. Es importante seleccionar una ubicación que sea representativa del material y que no comprometa la estabilidad de la estructura.
• Dimensiones de la probeta: Indicar las dimensiones de la probeta, de acuerdo con la norma técnica aplicable.
• Norma de referencia: Especificar la norma técnica que se utilizará para realizar el ensayo (por ejemplo, ASTM A370 para ensayos de tracción).
• Cantidad de probetas: Indicar la cantidad de probetas que se ensayarán.

La decisión de realizar ensayos destructivos debe ser tomada por un ingeniero estructural calificado, y se debe tener en cuenta el impacto que la extracción de probetas puede tener en la integridad de la estructura.

Listado de Mediciones Necesarias

Además de los END y los ensayos destructivos, puede ser necesario realizar mediciones para obtener información sobre el estado de la estructura. Estas mediciones pueden incluir:

• Medición de espesores: Para evaluar la pérdida de sección por corrosión, se pueden utilizar medidores de espesores por ultrasonido.
• Medición de deformaciones: Para evaluar las deformaciones de la estructura, se pueden utilizar galgas extensométricas, niveles ópticos, estaciones totales, etc.
• Medición de dimensiones: Para verificar las dimensiones de los elementos estructurales, se pueden utilizar flexómetros, cintas métricas, distanciómetros láser, etc.
• Medición de ángulos: Para verificar la geometría de las conexiones, se pueden utilizar goniómetros, transportadores, etc.
• Medición de temperatura: Para evaluar el impacto de la temperatura en el comportamiento de la estructura, se pueden utilizar termómetros, termopares, cámaras termográficas, etc.
• Medición de humedad: Para evaluar el impacto de la humedad en la corrosión de la estructura, se pueden utilizar higrómetros.
• Medición de vibraciones: para evaluar el efecto de las vibraciones sobre la estructura se pueden utilizar acelerómetros.

El listado de mediciones debe especificar:

• Tipo de medición: Indicar el tipo de medición a realizar (espesor, deformación, dimensión, ángulo, etc.).
• Ubicación: Especificar las áreas de la estructura donde se realizará la medición.
• Instrumento de medición: Indicar el instrumento de medición que se utilizará.
• Precisión requerida: Indicar la precisión requerida para la medición.
• Unidad de medida.

Requerimientos de Documentación

La documentación es fundamental en cualquier proyecto de mantenimiento y reparación de estructuras metálicas. En la definición del alcance preliminar, se deben establecer los requerimientos de documentación, que pueden incluir:

• Informe de inspección visual preliminar: Este informe debe estar completo y actualizado.
• Informes de inspecciones detalladas y END: Estos informes deben incluir los resultados de las inspecciones y ensayos, los criterios de aceptación/rechazo utilizados, las conclusiones y las recomendaciones.
• Informes de ensayos destructivos (si se realizan): Estos informes deben incluir los resultados de los ensayos, las normas técnicas utilizadas, las conclusiones y las recomendaciones.
• Planos marcados: Los planos de la estructura deben ser marcados con la ubicación de los problemas encontrados, los resultados de las mediciones, etc.
• Fotografías y videos: Las fotografías y videos deben ser de alta calidad y mostrar claramente los problemas encontrados y los resultados de las inspecciones y ensayos.
• Cálculos estructurales (si se realizan): Si se realiza un análisis estructural, se deben incluir los cálculos, los resultados y las conclusiones.
• Plan de mantenimiento y reparación: Este plan debe definir las intervenciones a realizar, los materiales y métodos a utilizar, los plazos y los costos estimados.
• Especificaciones técnicas: Se deben elaborar especificaciones técnicas para los materiales y los trabajos a realizar.
• Procedimientos de trabajo: Se deben elaborar procedimientos de trabajo para las actividades de inspección, reparación y mantenimiento.
• Registros de calidad: Se deben mantener registros de calidad de los materiales utilizados, los trabajos realizados, las inspecciones y los ensayos.
• Permisos y licencias: Se deben obtener y archivar todos los permisos y licencias necesarios para ejecutar el proyecto.

Toda la documentación debe ser organizada y archivada de manera sistemática para facilitar su consulta y análisis posterior. Se debe establecer un sistema de gestión documental para asegurar que la información esté disponible y actualizada. Esto es particularmente relevante en proyectos grandes o complejos, como la restauración de estructuras históricas en el centro de Bogotá.

Cronograma Básico de Actividades

El cronograma básico de actividades es una representación gráfica de las principales actividades del proyecto, su duración estimada y sus dependencias. Permite tener una visión general de la secuencia de trabajo y estimar la duración total del proyecto. En la definición del alcance preliminar, el cronograma es básico porque se basa en la información disponible en esta fase y puede ser modificado a medida que se obtengan más datos. El cronograma básico debe incluir:

• Lista de actividades: Las principales actividades del proyecto, como:
  • Inspección visual preliminar (si no se ha realizado).
  • Inspecciones detalladas y END.
  • Ensayos destructivos (si se requieren).
  • Análisis estructural (si se requiere).
  • Elaboración del plan de mantenimiento y reparación.
  • Ejecución de las reparaciones.
  • Inspección final y entrega.
• Duración estimada de cada actividad: La duración estimada de cada actividad, en días, semanas o meses.
• Dependencias entre actividades: Las relaciones de precedencia entre las actividades (qué actividades deben completarse antes de que otras puedan comenzar). Por ejemplo, la inspección detallada debe realizarse antes de elaborar el plan de reparación.
• Hitos: Puntos de control importantes en el proyecto, como la finalización de la inspección detallada, la aprobación del plan de reparación, etc.

El cronograma básico puede ser representado mediante un diagrama de Gantt u otra herramienta similar. Es importante que el cronograma sea realista y que considere las restricciones identificadas (tiempo, presupuesto, acceso, etc.).

Ejemplo de Criterios de Aceptación para Corrosión

Ensayos No Destructivos Comunes en Estructuras Metálicas

Ejemplo de Cronograma Básico

Ejemplo de Listado de Mediciones