En Construcción.

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Montaje con Sistemas de Elevación Hidráulica (Strand Jacks): Una Técnica para el Izaje de Cargas Pesadas y de Gran Envergadura

El montaje con sistemas de elevación hidráulica, utilizando "strand jacks" (gatos de cable o gatos de torones), es una técnica especializada que se emplea en la construcción de estructuras metálicas y en otros campos de la ingeniería civil y la industria pesada para el izaje y posicionamiento de cargas extremadamente pesadas o de gran envergadura, que superan la capacidad de las grúas convencionales (torre o móviles). Los strand jacks son dispositivos hidráulicos que utilizan cables de acero de alta resistencia (torones) para levantar o tirar de cargas, y se pueden combinar en diferentes configuraciones para lograr capacidades de elevación de miles de toneladas.

Esta técnica se utiliza en proyectos donde se requiere un control preciso del movimiento de la carga, una alta capacidad de elevación, o donde el acceso para grúas convencionales es limitado o imposible. Algunas aplicaciones comunes del montaje con strand jacks en estructuras metálicas incluyen:

• Izaje de vigas de puente de gran longitud y peso: Los strand jacks permiten izar vigas de puente completas o segmentos de vigas desde una barcaza o desde el suelo hasta su posición final en los apoyos.
• Izaje de cubiertas de estadios o grandes estructuras: Los strand jacks pueden elevar cubiertas completas o secciones de cubiertas de estadios, centros de convenciones u otras estructuras de gran envergadura.
• Izaje de módulos prefabricados de gran tamaño: Los strand jacks se utilizan para izar y colocar módulos prefabricados de plantas industriales, plataformas petrolíferas o edificios modulares.
• Izaje de elementos estructurales en espacios confinados: Los strand jacks pueden operar en espacios donde no es posible utilizar grúas convencionales.
• Deslizamiento de cargas pesadas: Además de izar, los strand jacks se pueden utilizar para deslizar cargas pesadas horizontalmente, por ejemplo, para mover un puente completo a su posición final.
• Tensado de cables: En puentes atirantados o colgantes.

En Colombia, el uso de strand jacks en el montaje de estructuras metálicas no es tan común como el uso de grúas, pero se ha utilizado en proyectos específicos de gran envergadura, como la construcción de puentes, plantas industriales o estructuras especiales. El montaje con strand jacks debe cumplir con los requisitos de seguridad establecidos en la legislación colombiana y con las normas técnicas aplicables.

¿Qué es un Strand Jack?

Un "strand jack" (gato de cable o gato de torones) es un dispositivo de elevación hidráulico que utiliza cables de acero de alta resistencia (torones) para levantar o tirar de cargas. A diferencia de un polipasto convencional, que enrolla el cable en un tambor, el strand jack utiliza un sistema de anclajes y mordazas que sujetan y tiran del cable de forma intermitente.

Componentes Principales de un Sistema de Strand Jacks

• Gato hidráulico (strand jack): Es el componente principal del sistema. Consiste en un cilindro hidráulico que contiene un conjunto de mordazas (cuñas) que sujetan el cable de acero (torón). Al aplicar presión hidráulica al cilindro, las mordazas se cierran y tiran del cable, elevando o desplazando la carga. Cuando el cilindro llega al final de su recorrido, las mordazas se abren, el cilindro se retrae y un segundo conjunto de mordazas sujeta el cable, permitiendo que el primer conjunto de mordazas se reposicione para iniciar un nuevo ciclo de izaje.
• Cables de acero (torones): Son cables de acero de alta resistencia, generalmente formados por varios torones (conjuntos de alambres trenzados). Los cables se pasan a través del gato hidráulico y se anclan en la estructura a levantar y en una estructura de soporte.
• Unidad de potencia hidráulica (HPU): Es una bomba hidráulica accionada por un motor eléctrico o diésel que proporciona la presión hidráulica necesaria para operar los gatos. La unidad de potencia hidráulica incluye válvulas de control, manómetros y otros componentes para regular la presión y el flujo del aceite hidráulico.
• Sistema de control: Es un sistema electrónico que permite controlar y sincronizar el funcionamiento de varios strand jacks. El sistema de control permite monitorear la carga en cada gato, la posición de los gatos, la presión hidráulica y otros parámetros importantes.
• Estructura de soporte: Es una estructura temporal o permanente que se utiliza para anclar los strand jacks y soportar las cargas durante el izaje. La estructura de soporte debe ser diseñada y construida para resistir las cargas transmitidas por los gatos.
• Anclajes: Son los elementos que fijan los cables a la estructura a levantar y a la estructura de soporte.

Funcionamiento del Sistema de Strand Jacks

El funcionamiento básico de un sistema de strand jacks es el siguiente:

1. Los cables de acero (torones) se pasan a través de los gatos hidráulicos y se anclan en la estructura a levantar y en la estructura de soporte.
2. La unidad de potencia hidráulica suministra presión hidráulica a los gatos.
3. Las mordazas dentro del gato hidráulico se cierran, sujetando firmemente el cable.
4. El cilindro hidráulico se extiende, tirando del cable y elevando o desplazando la carga.
5. Cuando el cilindro llega al final de su recorrido, un segundo conjunto de mordazas sujeta el cable.
6. El primer conjunto de mordazas se abre y el cilindro hidráulico se retrae.
7. El primer conjunto de mordazas se vuelve a cerrar y el ciclo se repite, elevando o desplazando la carga de forma gradual y controlada.

Se pueden utilizar varios strand jacks simultáneamente, controlados y sincronizados por un sistema de control centralizado, para levantar cargas de gran tamaño y peso. El sistema de control permite distribuir la carga de forma uniforme entre los gatos y realizar movimientos precisos y coordinados.

Ventajas del Montaje con Strand Jacks

• Gran capacidad de elevación: Los strand jacks pueden levantar cargas de miles de toneladas, superando la capacidad de la mayoría de las grúas convencionales.
• Control preciso del movimiento: El sistema de control hidráulico permite un control preciso del movimiento de la carga, con velocidades de elevación y desplazamiento ajustables.
• Versatilidad: Los strand jacks se pueden utilizar para levantar, bajar, empujar, tirar o deslizar cargas en diferentes direcciones y en una variedad de aplicaciones.
• Adaptabilidad a espacios confinados: Los strand jacks pueden operar en espacios donde no es posible utilizar grúas convencionales.
• Seguridad: Los sistemas de strand jacks están equipados con múltiples sistemas de seguridad, como válvulas de seguridad, limitadores de carga y sistemas de monitoreo continuo.
• Modularidad: Se pueden combinar varios para aumentar la capacidad.

Desventajas del Montaje con Strand Jacks

• Costo: El costo de los equipos y la operación de los strand jacks es generalmente más alto que el de las grúas convencionales.
• Requiere personal especializado: La operación y el mantenimiento de los strand jacks requieren personal altamente calificado y experimentado.
• Requiere una estructura de soporte: Se necesita una estructura de soporte robusta para anclar los gatos y resistir las cargas.
• Proceso relativamente lento: La velocidad de elevación con strand jacks es generalmente más lenta que con grúas convencionales.
• Planificación compleja: El montaje con strand jacks requiere una planificación muy detallada y precisa.

Planificación del Montaje con Strand Jacks

La planificación del montaje con strand jacks es un proceso complejo que requiere la participación de ingenieros especializados en este tipo de sistemas. Algunos aspectos clave de la planificación incluyen:

• Análisis estructural: Realizar un análisis estructural detallado de la estructura a levantar y de la estructura de soporte de los strand jacks, para asegurar que puedan resistir las cargas durante el izaje.
• Selección de los strand jacks: Seleccionar el tipo y tamaño de strand jacks adecuados para el proyecto, considerando la carga a levantar, la altura de elevación, la distancia de desplazamiento y la configuración del sistema.
• Diseño de la estructura de soporte: Diseñar una estructura de soporte adecuada para los strand jacks, que sea capaz de resistir las cargas transmitidas por los gatos.
• Diseño de los anclajes: Diseñar los anclajes de los cables en la estructura a levantar y en la estructura de soporte.
• Plan de izaje: Elaborar un plan de izaje detallado que especifique la secuencia de izaje, la ubicación de los strand jacks, los puntos de anclaje de los cables, las cargas en cada gato, los movimientos de la carga, las medidas de seguridad y los procedimientos de emergencia.
• Programa de montaje: Elaborar un programa de montaje detallado que establezca las fechas de inicio y finalización de cada actividad, los recursos necesarios y las dependencias entre actividades.
• Plan de seguridad: Elaborar un plan de seguridad específico para el montaje con strand jacks, que identifique los riesgos asociados y establezca las medidas de prevención y control necesarias.
• Simulaciones: En muchos casos, se realizan simulaciones por computadora del proceso de izaje para verificar la estabilidad de la estructura y optimizar la configuración del sistema.
• Coordinación: Coordinar con el proveedor de los strand jacks, el montador de la estructura, el operador y otros.

Seguridad en el Montaje con Strand Jacks

El montaje con strand jacks es una operación de alto riesgo, por lo que la seguridad debe ser una prioridad absoluta. Algunas medidas de seguridad importantes incluyen:

• Plan de izaje: Elaborar y seguir estrictamente un plan de izaje detallado.
• Equipos certificados: Utilizar strand jacks, cables, anclajes y otros componentes que estén certificados y en buenas condiciones. Realizar inspecciones periódicas de los equipos.
• Personal calificado: Asegurar que todo el personal involucrado en el montaje con strand jacks (ingenieros, supervisores, operadores, técnicos) esté debidamente calificado y tenga la experiencia necesaria.
• Estructura de soporte: Asegurar que la estructura de soporte de los strand jacks sea adecuada y esté correctamente diseñada y construida.
• Anclajes: Verificar que los anclajes de los cables en la estructura a levantar y en la estructura de soporte sean seguros y estén correctamente instalados.
• Monitoreo continuo: Monitorear continuamente la carga en cada gato, la presión hidráulica, la posición de los gatos y otros parámetros importantes durante el izaje.
• Comunicación: Mantener una comunicación clara y constante entre el ingeniero responsable, el operador de los strand jacks, el personal en tierra y cualquier otro personal involucrado.
• Condiciones climáticas: Monitorear las condiciones climáticas y suspender la operación en caso de fuertes vientos, lluvia intensa, tormentas eléctricas u otras condiciones adversas.
• Plan de contingencia: Tener un plan en caso de fallas en el equipo o emergencias.
• Inspecciones: Realizar inspecciones antes, durante y después de cada operación de izaje.

Control de Calidad en el Montaje con Strand Jacks

El control de calidad en el montaje con strand jacks debe abarcar los siguientes aspectos:

• Inspección de los equipos: Verificar que los strand jacks, los cables, los anclajes y otros componentes del sistema estén en buenas condiciones y cumplan con las especificaciones.
• Verificación de la estructura de soporte: Asegurar que la estructura de soporte esté correctamente construida y sea capaz de resistir las cargas.
• Verificación de los anclajes: Asegurar que los anclajes de los cables estén correctamente instalados y sean seguros.
• Monitoreo de la carga: Verificar que la carga en cada gato no exceda los límites permitidos.
• Control de los movimientos: Verificar que los movimientos de la carga sean suaves y controlados, y que se sigan las trayectorias y velocidades especificadas en el plan de izaje.
• Documentación: Registrar todas las actividades de control de calidad, incluyendo las inspecciones de los equipos, la verificación de la estructura de soporte y los anclajes, el monitoreo de la carga y los movimientos, y cualquier no conformidad detectada.

Consideraciones para Colombia y Bogotá

• Normas técnicas: Aunque no existe una norma colombiana específica para el montaje con strand jacks, se deben aplicar las normas internacionales reconocidas, como las de ASME (American Society of Mechanical Engineers) para equipos de elevación, y las normas del fabricante de los strand jacks.
• Disponibilidad de equipos y personal especializado: La disponibilidad de equipos de strand jacks y de personal especializado en su operación y mantenimiento puede ser limitada en Colombia, en comparación con otros países.
• Condiciones sísmicas: Bogotá se encuentra en una zona de amenaza sísmica intermedia y alta. Se debe considerar el riesgo sísmico en el diseño de la estructura de soporte de los strand jacks y en el plan de izaje.
• Regulaciones locales: Cumplir con las regulaciones locales de la Alcaldía de Bogotá en cuanto a permisos, horarios de trabajo, ruido, etc.

Tabla: Ventajas y Desventajas del Montaje con Strand Jacks

Tabla: Componentes de un Sistema de Strand Jacks

Ejemplo de Lista de Verificación para Montaje con Strand Jacks (Simplificada)

Tabla: Aplicaciones comunes de Strand Jacks