Reparación de una torre industrial con UHPC

¡Bienvenidos de nuevo! Me alegra poder comentar experiencias con vosotros otra vez 😊 

Hoy me gustaría compartir con vosotros una aplicación con UHPC que RDC completó en 2021. Personalmente, siento que este proyecto fue un paso importante para nosotros, puesto que:

• Es nuestro primer trabajo fuera de nuestras fronteras utilizando Formex® in-situ.
• Es la mayor aplicación que hemos hecho hasta la fecha con nuestro premix.
• Ha resultado una cooperación muy fructífera con Alphatec Engineering, una empresa especialista en grouting que acumula una gran experiencia en el campo de las reparaciones industriales.
• ¡Ha sido nuestro primer trabajo en el continente africano!
  

La oportunidad de conocer este proyecto vino de la mano de nuestro amigo Jorge, que da varios tipos de servicios en el sector industrial. Recibió una llamada de uno de sus clientes, que tenía un problema en la torre más relevante de su fábrica. Esta tenía daños estructurales relevantes por estar sometida a unas condiciones de servicio extremas. Concretamente, esta torre de 52-m de alto estaba sometida a: 

Impacto y abrasión causado por el material que cae de las cintas y choca con la pared interior de los muros de carga.

Vibraciones por el movimiento continuado del material y las máquinas rotativas.

Ciclos térmicos que varían entre los 20^oC y los 300^oC dependiendo del proceso industrial.

Los cuatro muros de la torre, hechos de hormigón tradicional, están muy dañados y necesitan una intervención urgente para evitar el riesgo de colapso de la estructura. De hecho, la sección de la torre ha tendido progresivamente de ser rectangular a recordar a una elipse por la falta de material erosionado. Esto se puede apreciar en la figura 1.

La sección tiene un área de aproximadamente 3.2 m², fue construida en los años 70’ con hormigón armado y fue reparada por primera vez en el año 2014, añadiéndole una capa con hormigón refractario y mallazo de acero para proteger las caras interiores de la estructura de sufrir daños mayores. Desde esa primera reparación hasta el año 2020, la torre fue reparada en cuatro ocasiones, y ninguna de las intervenciones demostró ser la capa antidesgaste durable que se requería. Finalmente, hace dos años la propiedad comprendió que necesitaban cambiar el punto de vista y comenzaron a buscar una alternativa, con lo que nuestro amigo Jorge se puso en contacto con nosotros.

¿Qué hace falta para una reparación idónea?

En primer lugar, debemos definir cómo sería una solución óptima:

• Dado que el espacio interior tiene que cumplir ciertas dimensiones porque aloja las cintas transportadoras, el espesor de la reparación debe ser mínimo, y a la vez debe aportar las prestaciones necesarias a largo plazo.
• La capa de reparación debe garantizar una elevada resistencia al impacto, a abrasión, a los ciclos térmicos y a la fatiga. Eso requiere no solo un material con buenos áridos, sino una elevada ductilidad a tracción y a compresión. 
• Una buena solución debe tener una buena adherencia con la capa de hormigón original y con el armado de refuerzo que le conecta con la estructura de la torre. Esto es particularmente relevante teniendo en cuenta el reducido espesor de la nueva capa, porque implica que el rendimiento de esta pequeña cantidad de material debe ser muy alto.
• La solución propuesta debe garantizar que después de solo unos pocos días la torre puede entrar en operación, pues está condicionando el tiempo de parada y por lo tanto la productividad de toda la fábrica.

 ¿Por qué tiene sentido usar UHPC?

Normalmente, para este tipo de aplicaciones se pueden usar dos estrategias: 1) Utilizar una elevada cantidad de material convencional y asumir un cierto ratio de degradación anual, hasta que se consuma, 2) Utilizar una pequeña cantidad de material de muy altas prestaciones, asumiendo que el espesor que se erosiona anualmente es ínfimo. Cuando el espesor es limitado, como en esta aplicación, la segunda opción resulta la más lógica. RDC propuso usar UHPC por los siguientes motivos:

• La autocompactabilidad asegura que el UHPC en estado fresco llega a toda la superficie y las cavidades del hormigón convencional del soporte. Con su elevada adherencia, esto garantiza que la nueva capa y el soporte trabajen conjuntamente, incluso considerando los gradientes térmicos.
• En estado fresco, el UHPC tiene una robustez y un tiempo abierto muy conveniente en el difícil proceso de reparación de una torre como esta. A veces, la dificultad para verter en ciertas secciones implica que el material se queda en la amasadora mezclándose más tiempo del necesario, o que reposa demasiado tiempo en cubos antes de ser vertido. Al contrario que en hormigón convencional, en la mayoría de casos no es necesario rechazar estas amasadas. 
• El UHPC permite aplicar una capa fina, con elementos que varían entre los 25 y los 80 mm para garantizar las tolerancias internas de la torre. El peso mínimo de la actuación permite evitar la sobrecarga de la estructura.
• Con el elevado contenido en fibras (2%), el UHPC tiene la ductilidad necesaria para resistir los impactos localizados del material que se pierde, o las deformaciones inducidas por vibraciones o ciclos térmicos. 
• El UHPC aporta aproximadamente el 40% de la Resistencia a compresión final en tan solo 24 h. En esta aplicación y con medios de producción muy rudimentarios, se llegaron a fabricar 5 m de altura por día, tal que no hicieron falta más de 10 días de trabajos para reparar una torre que no tendrá que ser mantenida en décadas.

Considerando todo esto, la propiedad solicitó a RDC elaborar un Estudio Técnico proponiendo tres alternativas de reparación, siendo una de ellas una capa de UHPC in-situ (Formex®). El cliente escogió esta y compró 64 toneladas de Formex® en sacos de 25 kg, contratando también la supervisión del mezclado y el control de calidad del producto a RDC.

Los trabajos de reparación tuvieron lugar en diciembre de 2021. La aplicación se hizo con medios muy tradicionales y con empleados que no sabían inglés, pero los pasos para producir UHPC con el premix de Formex® son bastante simples, y muy pronto el equipo local cogió confianza con el material. El control de calidad de toda la obra dio una resistencia característica superior a los 115 MPa, demostrando que incluso en fabricación in-situ y con condiciones difíciles el material puede aportar casi todo su potencial.

En esta aplicación el UHPC aportó una solución duradera y fiable, que permite eliminar un problema recurrente a los ingenieros de Mantenimiento, ayuda a reducir los tiempos de parada y los costes operacionales de la fábrica. Actualmente, la torre está en operación y, al contrato que en reparaciones previas, la capa está en perfectas condiciones. Este es un ejemplo claro de una aplicación donde las prestaciones del UHPC están siendo completamente utilizadas y ahorran dinero al cliente a corto plazo.

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