En construcción.

Pre-ensamblaje (si aplica) en la Secuencia de Montaje de Estructuras Metálicas

Optimizando el Montaje: Ensamblando en Tierra para Mayor Eficiencia y Seguridad

El pre-ensamblaje, también conocido como premontaje, es una técnica que consiste en *unir* en el *suelo* varios elementos de la estructura metálica (vigas, columnas, diagonales, etc.) para formar *subconjuntos* o *módulos* más grandes, que luego se *izan* y se *conectan* en su posición definitiva. No siempre es aplicable a todos los proyectos ("si aplica"), pero cuando es posible, ofrece *numerosas ventajas* en términos de *eficiencia*, *seguridad*, *calidad* y *costo*.

El pre-ensamblaje se realiza *antes* del montaje definitivo de la estructura. Puede realizarse en el *taller* del fabricante de la estructura metálica, o en el *sitio de la obra*, en un área *específicamente designada* para ello. La decisión de dónde realizar el pre-ensamblaje dependerá de varios factores, como el tamaño y la complejidad de los elementos, la disponibilidad de espacio en el sitio de la obra, las condiciones climáticas y los costos de transporte.

El pre-ensamblaje permite:

  • Reducir el trabajo en altura: Al ensamblar los elementos en el suelo, se minimiza la necesidad de trabajar en alturas elevadas, lo que *reduce significativamente* el riesgo de caídas, uno de los principales peligros en el montaje de estructuras metálicas.
  • Mejorar la eficiencia: El trabajo en el suelo es *más rápido* y *más fácil* que el trabajo en altura. Se pueden utilizar *equipos y herramientas más potentes* y se pueden *optimizar* los procesos de trabajo.
  • Aumentar la precisión: Es *más fácil* controlar la *alineación*, la *nivelación* y las *dimensiones* de los elementos cuando se ensamblan en el suelo. Esto reduce la necesidad de realizar *ajustes* y *correcciones* durante el montaje en altura.
  • Mejorar la calidad: Las conexiones (soldaduras, pernos) se pueden realizar en *condiciones más controladas* en el suelo, lo que mejora su *calidad* y *reduce* el riesgo de defectos.
  • Reducir los costos: Al reducir el tiempo de montaje, el trabajo en altura y la necesidad de ajustes y correcciones, se *reducen* los costos de mano de obra, equipos y materiales.
  • Facilitar la inspección: Es *más fácil* y *más seguro* inspeccionar las conexiones y los elementos en el suelo que en altura.
  • Disminuir el tiempo de ocupación de la grúa: Al izar elementos más grandes, se reduce el número de izajes y, por lo tanto, el tiempo de uso de la grúa.

Consideraciones para el Pre-ensamblaje

El pre-ensamblaje no es aplicable a *todos* los proyectos ni a *todos* los elementos de la estructura. Se deben considerar los siguientes factores:

  • Tamaño y peso de los elementos: Los elementos preensamblados deben ser *manejables* por los equipos de izaje disponibles (grúas). Si los elementos son *demasiado grandes* o *pesados*, no se podrán preensamblar.
  • Tipo de conexiones: El pre-ensamblaje es *más fácil* con conexiones *apernadas* que con conexiones *soldadas*. Si se utilizan conexiones soldadas, se debe asegurar que se puedan realizar las soldaduras en el suelo de forma *segura* y *eficiente*, y que se puedan *inspeccionar* adecuadamente.
  • Disponibilidad de espacio: Se debe disponer de un área *suficientemente grande* y *plana* en el sitio de la obra (o en el taller) para realizar el pre-ensamblaje.
  • Condiciones climáticas: El pre-ensamblaje a la intemperie puede verse afectado por la *lluvia*, el *viento* o las *temperaturas extremas*. Se deben tomar medidas para *proteger* los elementos preensamblados de la intemperie.
  • Transporte: Si el pre-ensamblaje se realiza en el taller, se debe considerar el *transporte* de los elementos preensamblados al sitio de la obra. Los elementos deben ser *transportables* por carretera, y se deben considerar las *restricciones de peso y dimensiones*.
  • Diseño de la estructura: El diseño debe permitir el pre-ensamblaje. Algunos elementos, por su geometría, o por la secuencia constructiva, no son aptos para pre-ensamblar.
  • Costo: Se debe realizar un *análisis de costo-beneficio* para determinar si el pre-ensamblaje es *rentable* para el proyecto. Se deben considerar los *ahorros* en tiempo de montaje, mano de obra, equipos y materiales, frente a los *costos adicionales* de transporte, manipulación y almacenamiento de los elementos preensamblados.

Planificación del Pre-ensamblaje

Si se decide realizar el pre-ensamblaje, se debe elaborar un *plan detallado* que incluya:

1. Identificación de los Elementos a Pre-ensamblar:

Se deben identificar *qué elementos* de la estructura se pueden preensamblar, considerando los factores mencionados anteriormente (tamaño, peso, tipo de conexiones, etc.). Se deben elaborar *planos de pre-ensamblaje* que muestren los elementos a preensamblar y cómo se unirán entre sí.

2. Definición del Área de Pre-ensamblaje:

Se debe definir el *área* donde se realizará el pre-ensamblaje (en el sitio de la obra o en el taller). El área debe ser:

  • Suficientemente grande: Para permitir la manipulación y el ensamblaje de los elementos.
  • Plana y nivelada: Para facilitar el ensamblaje y asegurar la precisión de las conexiones.
  • Firme y estable: Para soportar el peso de los elementos y de los equipos de manipulación.
  • Accesible: Para los vehículos de transporte y los equipos de izaje.
  • Protegida de la intemperie: Si es posible, se debe cubrir el área de pre-ensamblaje para proteger los elementos de la lluvia y el sol.
  • Iluminada: Si se van a realizar trabajos nocturnos o en condiciones de poca luz.
  • Segura: Delimitada y señalizada, para evitar el acceso de personal no autorizado.

3. Selección de Equipos y Herramientas:

Se deben seleccionar los *equipos y herramientas* necesarios para el pre-ensamblaje, incluyendo:

  • Equipos de elevación: Grúas, montacargas, puentes grúa (si se trabaja en taller).
  • Equipos de manipulación: Carretillas, plataformas rodantes.
  • Herramientas manuales: Llaves, martillos, etc.
  • Herramientas eléctricas: Taladros, esmeriles, etc.
  • Equipos de soldadura: Si se utilizan conexiones soldadas.
  • Equipos de medición: Cintas métricas, niveles, plomadas, escuadras.
  • Equipos de seguridad: EPP, andamios, etc.

4. Procedimientos de Trabajo:

Se deben establecer *procedimientos de trabajo seguro (PTS)* para cada tarea de pre-ensamblaje, identificando los peligros asociados y las medidas de control a implementar. Los PTS deben incluir:

  • Descripción detallada de la tarea.
  • Equipos y herramientas a utilizar.
  • EPP a utilizar.
  • Pasos a seguir.
  • Peligros asociados a cada paso.
  • Medidas de control para cada peligro.
  • Instrucciones en caso de emergencia.

Se debe prestar especial atención a:

  • Manipulación de cargas pesadas.
  • Trabajos de soldadura (si aplica).
  • Uso de herramientas eléctricas.
  • Prevención de caídas (incluso a bajo nivel).

5. Secuencia de Pre-ensamblaje:

Se debe definir la *secuencia* en que se preensamblarán los elementos, considerando la *estabilidad* del conjunto y la *facilidad* de montaje. Se debe asegurar que los elementos preensamblados se puedan *manipular* e *izar* de forma *segura*.

6. Control de Calidad:

Se debe establecer un *plan de control de calidad* para el pre-ensamblaje, que incluya:

  • Inspección visual: De los elementos y de las conexiones.
  • Verificación dimensional: De los elementos y de los conjuntos preensamblados.
  • Inspección de soldaduras: Si se utilizan conexiones soldadas (visual, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, etc.).
  • Verificación del apriete de pernos: Si se utilizan conexiones apernadas.
  • Registro de las inspecciones: En formatos específicos.

7. Almacenamiento y Transporte:

Se debe planificar el *almacenamiento* y el *transporte* de los elementos preensamblados, considerando:

  • Almacenamiento: Los elementos preensamblados se deben *almacenar* de forma *segura* y *estable*, *protegidos de la intemperie* y de *posibles daños*. Se deben utilizar *soportes* o *camas* para evitar el contacto directo con el suelo.
  • Transporte: Se deben utilizar los *vehículos* y los *equipos de elevación* adecuados para el transporte de los elementos preensamblados. Se deben *asegurar* los elementos durante el transporte para evitar que se muevan o se caigan. Se deben cumplir las *normas de tránsito* y las *restricciones de peso y dimensiones*.

8. Coordinación con el Montaje:

Se debe *coordinar* el pre-ensamblaje con el *montaje* de la estructura, para asegurar que los elementos preensamblados estén *listos* en el *momento oportuno* y en el *lugar correcto*. Se debe considerar el *tiempo* necesario para el pre-ensamblaje, el *transporte* y el *izaje* de los elementos.

Ejecución del Pre-ensamblaje

La ejecución del pre-ensamblaje debe seguir los siguientes pasos:

1. Preparación del Área:

Se debe *preparar* el área de pre-ensamblaje, asegurando que esté *limpia*, *nivelada*, *firme* y *libre de obstáculos*. Se debe *delimitar* y *señalizar* el área.

2. Recepción y Verificación de los Elementos:

Se deben *recibir* y *verificar* los elementos a preensamblar, siguiendo el procedimiento descrito en la sección anterior ("Recepción y Verificación de Materiales").

3. Posicionamiento de los Elementos:

Se deben *posicionar* los elementos a preensamblar en la *ubicación correcta*, de acuerdo con los *planos de pre-ensamblaje*. Se pueden utilizar *equipos de elevación* (grúas, montacargas) para levantar y colocar los elementos. Se deben utilizar *soportes* o *camas* para apoyar los elementos y mantenerlos en su posición.

4. Alineación y Nivelación:

Se deben *alinear* y *nivelar* los elementos, utilizando *instrumentos de medición* (niveles, plomadas, cintas métricas, etc.). Se deben realizar los *ajustes* necesarios para asegurar que los elementos estén *correctamente posicionados*.

5. Conexión de los Elementos:

Se deben *conectar* los elementos entre sí, utilizando los *métodos de conexión* especificados en los planos (pernos, soldadura). Se deben seguir los *procedimientos de trabajo seguro (PTS)* y se debe utilizar el *equipo de protección personal (EPP)* adecuado.

Conexiones Apernadadas:
  • Se deben *alinear* los orificios de los elementos a conectar.
  • Se deben *insertar* los pernos en los orificios.
  • Se deben colocar las *arandelas* (si aplica).
  • Se deben *apretar* las tuercas al *torque especificado*, utilizando una *llave dinamométrica* o el *método de giro de tuerca*.
  • Se debe *verificar* el apriete de los pernos.
Conexiones Soldadas:
  • Se deben *preparar* las superficies a soldar (limpieza, biselado, etc.).
  • Se debe utilizar el *procedimiento de soldadura (WPS)* especificado en los planos.
  • Se debe utilizar el *tipo de electrodo* o *alambre* especificado.
  • Se debe *controlar* los *parámetros de soldadura* (amperaje, voltaje, velocidad de avance, etc.).
  • Se deben realizar las soldaduras en la *posición* adecuada (plana, horizontal, vertical, sobrecabeza).
  • Se debe *limpiar* la soldadura después de cada cordón.
  • Se debe *inspeccionar* la soldadura (visual, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, etc.).
  • Las soldaduras deben ser realizadas por *soldadores calificados*.

6. Inspección y Control de Calidad:

Se deben realizar *inspecciones* y *controles de calidad* durante *todas* las etapas del pre-ensamblaje, para asegurar que se cumplan los requisitos de los planos, las especificaciones técnicas y las normas aplicables. Se deben *registrar* los resultados de las inspecciones.

7. Almacenamiento y Protección:

Una vez que los elementos han sido preensamblados, se deben *almacenar* de forma *segura* y *estable*, *protegidos de la intemperie* y de *posibles daños*, hasta el momento de su izaje y montaje definitivo.

8. Marcado e Identificación

Los subconjuntos preensamblados se deben *marcar* claramente, indicando su *número de pieza*, *orientación* y *secuencia de montaje*. Esto facilitará su identificación y colocación durante el montaje final.

Ventajas y Desventajas del Pre-ensamblaje

Ventajas:

  • Mayor seguridad (menos trabajo en altura).
  • Mayor eficiencia (trabajo más rápido y fácil en el suelo).
  • Mayor precisión (mejor control de alineación y dimensiones).
  • Mejor calidad de las conexiones.
  • Reducción de costos (mano de obra, equipos, tiempo).
  • Facilita la inspección.

Desventajas:

  • Requiere espacio adicional en el sitio (o en el taller).
  • Limitado por el tamaño y peso de los elementos que se pueden manejar.
  • Puede requerir equipos de elevación adicionales para manipular los subconjuntos.
  • Requiere una planificación más detallada.
  • Puede aumentar los costos de transporte (si se realiza en taller).

Consideraciones Específicas para Colombia

  • Normativa: Se debe cumplir con la *NSR-10* (Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente), que establece requisitos para el diseño y la construcción de estructuras metálicas, incluyendo las conexiones. También se deben cumplir las *normas técnicas colombianas (NTC)* relacionadas con la soldadura, los pernos y los materiales.
  • Calificación del personal: Los soldadores que realicen trabajos de pre-ensamblaje deben estar *calificados* según la norma AWS D1.1 o la norma colombiana equivalente. Los operadores de equipos de elevación deben estar *certificados*.
  • Condiciones climáticas: Se debe considerar el impacto de la lluvia, el viento y la temperatura en el pre-ensamblaje, especialmente si se realiza a la intemperie. Se deben tomar medidas para *proteger* los elementos preensamblados de la intemperie.
  • Disponibilidad de equipos: Se debe verificar la disponibilidad de los equipos necesarios para el pre-ensamblaje y el transporte de los subconjuntos.

Tablas

Ventajas y Desventajas del Pre-ensamblaje

Aspecto Ventajas Desventajas
Seguridad Reduce el trabajo en altura, disminuyendo el riesgo de caídas. Puede aumentar el riesgo de manipulación de cargas pesadas en el suelo.
Eficiencia Trabajo más rápido y fácil en el suelo, optimización de procesos. Requiere espacio adicional y planificación detallada.
Calidad Mejor control de alineación, dimensiones y conexiones. Puede ser limitado por el tamaño y peso de los elementos.
Costo Reduce costos de mano de obra, equipos y tiempo de montaje. Puede aumentar costos de transporte y manipulación.
Inspección Más fácil y segura en el suelo. -

Equipos y Herramientas para el Pre-ensamblaje

Equipo/Herramienta Función
Grúa móvil / Puente grúa Elevación y posicionamiento de elementos.
Montacargas Manipulación y transporte de elementos.
Carretillas Transporte manual de elementos pequeños.
Llaves dinamométricas Apriete controlado de pernos.
Equipos de soldadura Unión de elementos mediante soldadura.
Taladros, esmeriles Perforación y acabado de elementos
Cintas métricas, niveles, plomadas Medición y verificación de dimensiones y alineación.
Andamios Acceso a zonas elevadas (si es necesario)

Lista de Verificación para Pre-ensamblaje (Ejemplo)

Ítem Verificación Cumple (Sí/No) Observaciones
Área de pre-ensamblaje ¿Es plana, nivelada, limpia y con suficiente espacio?
Elementos a pre-ensamblar ¿Están identificados y corresponden a los planos?
Equipos y herramientas ¿Están disponibles y en buen estado?
Personal ¿Está capacitado y cuenta con el EPP adecuado?
Conexiones apernadas ¿Pernos, tuercas y arandelas correctos y apretados al torque especificado?
Conexiones soldadas ¿Soldaduras realizadas según WPS y por soldador calificado? ¿Inspeccionadas?
Dimensiones del subconjunto ¿Cumplen con las tolerancias especificadas en los planos?
Identificación ¿Está el subconjunto correctamente marcado?