Nave industrial de estructura de acero Vs Nave industrial mixta: Principales diferencias

Naves Industriales: Deflexiones y deformaciones en estructura de acero

Nave industrial de estructura de acero Vs Nave industrial mixta: Principales diferencias

Analizamos una nave industrial de estructura de acero con perfiles tipo C y L. Revisión de deflexiones y deformaciones.

Antiguamente, se denominaba como nave industrial a un modelo de construcción básica y sencilla destinada al resguardo de insumos alimenticios o materiales, como una medida de protección de la intemperie. 

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Un modelo constructivo que inició especialmente con la llegada de la revolución industrial. 

Estas naves industriales eran rústicas, construidas en madera y piedra, por ser los materiales disponibles en ese momento histórico. 

No obstante, con el tiempo y la llegada del acero, esta práctica cambió, y hoy, se levantan estructuras fuertes y sólidas, capaces de sostener la propia edificación y brindar confort, iluminación y demás sistemas, según el uso que tendrá el almacén.

Continúa leyendo, y conoce todo sobre las naves industriales de estructura de acero Vs nave industrial mixta, principales diferencias, deflexiones, deformaciones y mucho más.

¿Qué se conoce en el sector de la construcción como nave industrial de acero?

Se conoce como nave industrial en estructura de acero, a aquella edificación fabricada precisamente en metal, que tiene como fin o utilidad, el uso industrial, bien sea para proteger determinada producción o guardar bienes de carácter industrial.

Y al mismo tiempo, esta nave industrial construida con sistemas de vigas L o vigas similares, aportan gran resistencia a la edificación para albergar bienes, maquinaria para generar dichos insumos, transporte de uso interno, despacho/recepción de mercancías, entre otras actividades asociadas, de acuerdo al tipo de producción de que se trate.

De tal manera, que los requerimientos y tipos de naves se construyen hoy día para cumplir gran diversidad de actividades económicas; acelerando así el desarrollo de una amplia cantidad de soluciones constructivas.

Actualmente se puede observar un modelo de nave industrial de estructura mixta, para albergar distintas cadenas productivas que demandan grandes espacios.

Nave industrial: estructura

Como cualquier otro sistema constructivo, una nave industrial se conforma por un esqueleto central que soportará toda su estructura. 

Este armazón o esqueleto, es lo que se denomina estructura de acero, por lo tanto, se compone de un entramado de perfiles tipo C o vigas, para crear todas piezas necesarias, como:

De este modo, las naves industriales son estructuras de acero construidas en áreas específicas y de considerables dimensiones, generalmente se edifican en complejos o zonas industriales, y de acuerdo al tipo de actividad industrial donde se ubique el proyecto arquitectónico a desarrollar.

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El acero: el aliado de la industria de la construcción

Con la llegada del acero a la industria de la construcción, se pudo incorporar rápidamente a los grandes proyectos de naves industriales gracias a los perfiles largos o sistemas de vigas como las vigas tipo C en acero, porque son relativamente más sencillo y rápido para construir este tipo de estructuras, donde predomina el metal. 

Principalmente, debido a que casi todos sus elementos vienen prefabricados. Ya que el acero se elabora bajo rigurosos estándares de calidad en su elaboración, lo que garantiza su resistencia uniforme, además de su alta durabilidad capacidad para soportar los cambios climáticos.

Actualmente, se comercializa en el mundo un amplio catálogo de perfiles de acero en distintas secciones, pesos y grados, permitiendo así optimizar el diseño de la estructura. Mientras que sus distintos elementos se pueden unir con accesorios especiales, como pernos de anclaje/unión o soldadura.

Nave industrial mixta Vs nave industrial de acero: revisión de caso

Como bien se ha referido, las naves industriales en acero o galvanizado representan construcciones que benefician principalmente a la industria, ya que son ambientes destinados a actividades de almacenaje, producción, manufactura, distribución, etc. 

Por lo general carecen de apoyos intermedios para no obstaculizar o limitar sus operaciones y facilitar el trabajo en su interior.

Al diseñar un proyecto de nave industrial es importante definir previamente el tipo de actividad que se llevará a cabo en ella, esto influirá en el tamaño y demás características que tendrá la futura nave. Pues, la estructura y tamaño variará según el tipo de actividad productiva  que se desarrollará en el interior de su instalación.

Para poner en contexto este enunciado, a continuación proponemos 2 casos prácticos de construcción de naves industriales en acero, donde se usarán distintos perfiles largos, polin monten tipo C, vigas, entre otros sistemas en acero galvanizado.

Nave industrial mixta con perfiles en celosía 

Generalmente, una nave industrial se construye en estructura en acero por ser una construcción rápida, con ambientes más amplios e iluminados. Se suelen ocupar perfiles tipos C y L de acero galvanizado, con el fin de formar una canal para ganar mayor inercia en la estructura en vista de la distancia de separación entre cada pieza o viga. 

De este modo, al observar naves industriales de gran tamaño con estructuras de alma llena como se le conocen, generalmente el perfil presenta un diseño más esbelto. Sin embargo, este tipo de estructuras en naves industriales, son más frágiles a nivel de sección del acero por lo que conviene añadir una lámina de mayor espesor para sopesar esa debilidad.

Lo más conveniente para grandes áreas

La decisión más inteligente y conveniente para cubrir grandes luces o áreas, es recurrir a estructuras de celosía

Además de comprobar en el postigo de la nave industrial los perfiles de alma llena de acero, a fin de crear las vistas, como ventanas y puertas sin perder resistencia, sobre todo en áreas donde no hayan columnas de soporte.

Inclusive, este método asistido por un  programa de construcción computarizado o software permite observar, determinar y comprobar con mayor precisión la carga muerta, la carga de cubierta llamada Q2 y la carga de viento presión que le conviene al proyecto de nave industrial

Igualmente, estos sistemas permiten observar los desplazamientos ideales que deben existir entre cada viga o perfil largo de la nave industrial, entre otra valiosa información para lograr mayor resistencia a la estructura de acero y evitar las deformaciones por la carga.

 

La asesoría profesional siempre es el mejor aliado

Cabe señalar, que no siempre los proyectos de ingeniería se resuelven con un modelo único, siendo necesario por tanto, que un profesional realice un estudio adecuado, como un ingeniero estructural, porque cuenta con el conocimiento y perspectiva necesaria sobre la mejor opción de peraltes en la nave industrial.

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Nave industrial 100% acero  

En este caso de una nave industrial íntegramente de acero, el caso de estudio es igual al anterior, es decir, con la asistencia del programa se revisan todos los nodos de la estructura de acero en el pórtico digitalizado y sus posibles deflexiones. 

Para ello, se realiza un análisis exhaustivo en perspectiva 3D de todos los perfiles de acero de la nave industrial, que para empezar sus perfiles largos o sistema de vigas, son más cortos que en la estructura mixta, pero al mismo tiempo contiene mayor cantidad de acero concentrado, lo que crea una verdadera fortaleza.

Un sistema estructural que aunque es más corto o con menos peralte, es más resistente a posibles deformaciones, comparado con las naves industriales mixtas con perfiles de acero más largos y reforzados. En definitiva, ambas propuestas son válidas de acuerdo a cada necesidad o actividad industrial a desarrollar en ellas. 

Comparando una misma hipótesis estructural

Analizando la misma hipótesis de una nave industrial fundamentada en estructuras de acero y una mixta, se parte de una misma capacidad de carga, misma área y distribución, es decir, carga muerta propia, carga viva en su cubierta y viento presión. 

En cuyo caso, al colocar los valores, se observa un menor desplazamiento con relación a la nave anterior.

No obstante, aunque sea menor, siempre es aconsejable colocar perfiles o vigas de refuerzo para prevenir futuras flexiones y deformaciones en la estructura de la nave industrial a construir. 

La anterior estructura contaba con celosías de perfiles triangulares de refuerzo, mientras que el segundo caso contiene perfiles como un único elemento lineal.

¿Cuál es la mejor estructura para una nave industrial?

En definitiva se puede concluir en este aspecto, que ambas propuestas de naves industriales planteadas, la mixta y 100% acero, resultan una excelente opción en términos de economía, funcionalidad, en resistencia, durabilidad, entre otras características interesantes y atractivas, porque cumplen con todos los requisitos estructurales recomendados.

Ahora bien ¿Cuál de las estructuras de naves industriales se deforma más?, para las hipótesis formuladas de carga muerta o fija, o capacidad de resistencia para el empuje sísmico, esto dependerá del tipo de carga que recibirá la estructura y fuerza ejercida por el viento y/o del propio sismo.   

Por todo ello, debe analizarse no sólo el proyecto constructivo de nave industrial planteado, sino también aquellos elementos presentes que ejercerán influencia sobre la estructura, pues aunque ambas hipótesis son fiables y más económicas para resolver un mismo problema, pueden diferir totalmente entre sí, según dónde y cómo se construyan.

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¿Donde se pueden construir naves industriales?

Es importante mencionar, que las naves industriales no son construcciones modernas, ya se usaban estas estructuras antiguamente, pero más precarias. La arquitectura civil en la era de la Revolución Industrial construía estructuras en madera y piedra en zonas específicamente para este fin, conocidos habitualmente como parques industriales o polígonos industriales.

De allí, que en la actualidad las naves industriales no han cambiado mucho su ubicación y uso, a cuyos fines cada país según el tipo de actividad económica que se desarrolla en cada región, autoriza la construcción de estas edificaciones. 

De tal manera, que cada proyecto constructivo de nave industrial, debe contar con información sobre el tipo de actividad que desarrollará, ya que además determinará su tamaño, pues según la cadena de producción donde se colocará será la longitud necesaria, y cumplirá con la normativa que regula el desarrollo industrial en cada país.

Tipos de naves industriales

El acero en sus distintas versiones, incluyendo el galvanizado en sus perfiles, láminas y vigas ha evolucionado, dejando atrás la época cuando se usaban piezas o vigas en madera y piedra en la construcción de naves industriales y construcción en general, donde no se consideraba la iluminación y calefacción de la nave. 

Actualmente el acero ha revolucionado el mercado con materiales novedosos para construir distintos tipos de naves industriales, clasificadas de acuerdo al material utilizado para construcciones resistentes y confortables. Tal ha sido su evolución, que se ha trasladado incluso al sector del diseño, ingeniería y arquitectura de interés residencial.

Cada tipología de acero para naves industriales aplica atendiendo a las necesidades y condiciones del medio ambiente al que se expondrá. En cuanto al destino del acero en estructuras de naves de interés industrial, se pueden mencionar los siguientes tipos como los más populares en este tipo de construcciones:

  • Naves industriales en acero: se ha popularizado gracias a que son construcciones rápidas, al tiempo de ofrecer espacios más amplios, iluminados y confortables.

  • Naves industriales en concreto prefabricado: en este caso, la construcción es sencilla y limpia, aunque la iluminación no es tan eficiente porque no pueden construirse naves muy altas.

  • Naves en concreto/hormigón in situ: son estructuras más económicas, pero están más limitadas en cuanto a su sistemas de iluminación. Este sistema constructivo se caracteriza porque se lleva a cabo donde se erige la edificación o nave industrial.

  • Naves industriales mixtas: es un tipo de construcción donde se combina el acero y el concreto/hormigón, un sistema que permite ahorrar en costo por material.

Deflexiones y deformaciones en las naves industriales con estructura de acero

Para iniciar este punto, cabe acotar que cualquier elemento estructural que se somete a la acción de determinadas cargas es susceptible de deflexiones y deformaciones, indistintamente de que se trate de naves industriales, aunque es más frecuente en este tipo de construcciones en vista de su gran tamaño

Cabe aclarar asimismo, que en la mayoría de las deflexiones y deformaciones en naves industriales, son casi imperceptibles, sólo se puede medir su exactitud con la ayuda de herramientas e instrumentos especiales. En este sentido, es preciso conocer qué es una deflexión y una deformación.

Deflexión de una estructura de acero

Se conoce como deflexión o pandeo en las estructuras de las naves industriales y construcciones similares, un fenómeno que tiene lugar en los elementos esbeltos como vigas o perfiles de acero o metal, al someterse a alguna carga que los comprime y conlleva a deformaciones. 

Su principal característica es la deformación elástica o plástica, en cualquiera de los casos, se presenta un desplazamiento perpendicular al eje donde es ejercida la compresión. Y es una acción proporcional al momento horizontal, a causa de la excentricidad, así como a la esbeltez de las vigas o perfiles, siendo notorio aunque se trate de excentricidades pequeñas.

¿Cómo evitarlas?

Para evitar las deflexiones o deformaciones en las naves industriales, lo primero es saber identificar la deflexión capaz de afectar en mayor o menor medida las vigas y demás perfiles estructurales. Sólo así es posible aplicar los correctivos a que haya lugar y prevenir potenciales fallas

Las deflexiones pueden dañar los elementos estructurales contiguos a la estructura de la nave industrial, especialmente a las piezas no estructurales, como es el caso de los alicatados, solados y divisiones internas de la edificación en caso de tenerlas.

Pueden incluso, ser muy visibles, como las grietas en los acabados, que aunque no conlleven a un peligro real, puede percibirse como frágil o insegura para las personas que trabajan en la nave industrial. En otros casos, sí puede ir más allá de la estética, según donde se ubique la grieta, dando lugar a  filtraciones o puentes térmicos, cuyas consecuencias son más serias.

Deformación en las estructuras de acero

Por otro lado, la deformación es una alteración del estado físico que presenta la estructura de la nave industrial o construcciones similares, generalmente en metal por la acción de una fuerza mecánica externa, y por variación de la temperatura, cedimiento de apoyo, entre otros tipos de deflexiones.

Por lo tanto, se conoce como deformación metálica al proceso de deflexión donde por las fuerzas aplicadas, la forma y/o tamaño del elemento de acero es objeto de cambios. No obstante, para que esto ocurra, dicha fuerza debe requerir un esfuerzo superior a la resistencia de cedencia original de la viga o perfil, para dar lugar a tal deformación.

En dicho proceso de deformación en la estructura de una nave industrial, no se arranca viruta, pues el 100% del peso del elemento deformado se mantiene luego de la deformación; por lo tanto, no existe de ningún modo pérdida de material.

Tipos de deformaciones y deflexiones 

En el acero o metal, ocurren 2 formas de deformación/deflexión cuando se trabaja con este material, que pueden ser en frío o en caliente. Dentro de ambos grupos existen otros subtipos, aunque hablaremos de los primeros 2 procesos, cuando se alteran algunas de sus propiedades que llevan a la deformación, pero sin afectar el peso inicial y final de la pieza.

En frío

Es aquella deformación producto de la deflexión que tiene lugar durante el plegado de la lámina, perfil o viga de acero en el proceso en frío en la construcción de la nave industrial, entre otras. Ocurre producto de  la presión y la temperatura del medio ambiente, y no influye en la ductilidad del metal.

Por lo tanto, elegir esta técnica de deformación facilita la precisión en la forma buscada en la lámina, además de mejorar los acabados y lograr una estética más atractiva.

Igualmente tiene menor tolerancia a la dureza de las piezas trabajadas; cuyo resultado es una estructura fuerte y resistente, buen acabado y más limpio que el caliente.

En caliente

Es similar al proceso en frío, pero la deformación por deflexión en caliente, se comporta de acuerdo al acero o metal donde se trabaje la temperatura; por lo cual dicho proceso de deformación puede ser distinto para cada caso

En general, es un método que permite realizar muchos cambios plásticos en la lámina, perfil o viga durante las labores de fundición y enfriado, según el tipo de técnica que se aplique.

Nave industrial: ventajas del acero como elemento estructural 

Como se ha referido en otras entradas, el acero es uno de los materiales más nobles y versátiles para el sector de la construcción en general, por ende,  para naves industriales donde se originó su uso. 

Ello gracias a sus atributos físicos y mecánicas que permiten modificarse con distintas aleaciones, para dar cabida a distintos tipos de acero compatible para cada proyecto constructivo.

También se sabe que el acero es una aleación de hierro y carbono para incrementar la dureza y resistencia del metal, al tiempo de convertirlo en un mejor material blando y flexible ideal para construir estructuras metálicas

Propiedades

Las propiedades del acero varían conforme a los elementos añadidos en su aleación. Por ello, actualmente cualquier proyecto arquitectónico se puede beneficiar del acero. 

Por ejemplo, los perfiles y vigas estructurales contienen acero bajo en carbono, para aportarle mayor resistencia y  maleabilidad para facilitar su modelaje o forma. 

Ahora bien, al agregarle cromo a la aleación, se conseguirá el acero inoxidable, ideal para las estructuras de naves industriales expuestas a la corrosión. No obstante, si se agregan otros elementos, está el riesgo de modificar su resistencia física, soldabilidad y ductilidad. 

Principales ventajas

En general, es un material con atractivas ventajas, parte de las cuales se describen brevemente a continuación:

  • El acero ofrece alta resistencia, longevo, con gran ductilidad y capacidad para soportar deformaciones importantes sin presentar fallas.

  • Es un material ideal para construir naves industriales, gracias a que el acero es relativamente fácil y rápido de trabajar, puesto que buena parte de sus elementos son prefabricados. 

  • Garantiza una resistencia uniforme y su larga vida útil, así como gran resistencia a los efectos del clima.

  • El acero actualmente se puede conseguir en el mercado en una amplia paleta de tamaños, espesores, grosores, colores y diseños, lo que permite optimizar el diseño estructural de una nave industrial y proyectos constructivos en general. 

  • Es muy fácil y rápido de instalar, gracias a sus elementos que permiten unirse con pernos de anclaje o soldadura.

  • Su uso en la construcción de naves industriales se ha incrementado, porque el acero permite trabajar en grandes luces de extensión, que distinto del hormigón arroja un ahorro significativo por concepto de materiales para la instalación de su estructura.

  • Cuenta como ventaja también, la facilidad del acero para modificarse en obra, según cambie el proyecto en los planos de diseño o errores. Todo ello sin alterar otras áreas de trabajo de la misma nave industrial.

  • Es 100% reciclable, por lo cual en caso de cambios o desperdicios en una estructura de acero antiguo, se puede reutilizar u ofrecer en el mercado como material sustentable.

  • Es un material versátil y flexible, lo que hace del acero para naves industriales la mejor opción. Pues gracias a sus características se puede optar por perfiles, vigas o láminas multitecho para todo tipo de acabados, desde recubrimientos rústicos hasta superficies galvanizadas finas, en tonos mate o brillantes, para obtener mayor estética o alargar su vida útil.
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El material ideal para construir naves industriales

Los perfiles y vigas de acero son los materiales por excelencia para construir naves industriales en distintos tamaños y formatos, en razón de sus excelentes propiedades y características, que agregan valor a este tipo de proyectos constructivos.

Indistintamente que se use en proyectos industriales, comerciales o de interés público, el acero es el material idóneo por sus numerosas aplicaciones, pasando por la formación y reforzamiento de estructuras hasta pisos y pavimentación. 

Por lo cual los perfiles de acero garantizan la durabilidad y resistencia de la edificación.

En este sentido, una nave industrial utiliza el acero en sus diversas formas en toda su estructura, según como se indica:

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  • Zapatas: representa aquella estructura que servirá de base o soporte para el peso de la nave industrial.

  • Armaduras: se refiere a la composición de piezas o elementos, que una vez unidos conformará un soporte seguro capaz de absorber los esfuerzos de compresión o tensión de la nave industrial.

  • Bases: son elementos dispuestos verticalmente para soportar las cargas de las armaduras, al tiempo de resistir el viento, eventuales sismos e impactos sobrevenidos.

  • Soporte: representan las vigas de acero prefabricadas para soportar la carga de las láminas galvanizadas sobre la estructura de la nave industrial.

Aclarando dudas

La construcción de naves industriales, no difiere mucho de otros proyectos constructivos, es decir, es necesario disponer de ciertos elementos previos para su desarrollo, como es el plan para concretar dicho proyecto

Por ende, se necesita una hoja de ruta a seguir, un plan de seguridad y permisología. No obstante, es importante tener claro algunos conceptos básicos inmersos en este tipo de construcciones:

Nave industrial

Se puede afirmar que una nave industrial es una forma de edificación urbana de gran tamaño, nacida al calor de la era industrial, y como lo sugiere su nombre, tiene distintos objetivos, desde almacenar mercancías, procesos productivos o de manufactura, hasta servir como centros de distribución.

Por ende, representa un tipo de inmueble abierto donde se aloja determinada producción y guardar productos industriales, trabajadores, transporte interno de una empresa. Aunque inicialmente se concebía sólo un espacio cuya función primaria era almacenar bienes y/o productos.

Todo en uno

Actualmente, sin embargo las naves industriales tienen un carácter multifuncional, donde la vida de las ciudades, como se conoce y experimenta hoy día no sería igual sin la existencia de estos grandes complejos, centros o polígonos industriales, donde se desarrollan múltiples tareas y procesos productos, en lugares específicos para esta finalidad.

¿Qué es una nave industrial clase A?

Se denomina nave industrial tipo o clase A, a aquella estructura construida para salvaguardar considerables volúmenes de manufactura, almacenaje, producción o suministro. 

Se ubican generalmente en edificaciones ocupadas por otros inmuebles o locales, y hoy día concentra más del 50 % de las construcciones del sector inmobiliario de carácter industrial.

¿Qué tipo de perfiles se emplean en las naves industriales?

Los perfiles de acero que generalmente se destinan para construir naves industriales, por su versatilidad, se componen de sistemas de vigas, bases de apoyo y polín monten tipo C. Por lo tanto, se usan perfiles largos estructurales, como vigas o montenes de acero que se unen con pernos, soldadura o tornillos.

En tanto, que el tipo de láminas que suelen usarse en las naves industriales, se destinan a las fachadas, muros y techos, y se conforman de láminas multytechos, acanaladas tipo sandwich, lisas, paneles aislantes prefabricados.

Asimismo, las láminas con revestimiento de zinc, como las galvanizadas de gran valor, se usan en las naves industriales por su resistencia a la erosión o corrosión ambiental. Se usan igualmente para muros y techos.

En tanto, las láminas traslúcidas se colocan en las naves industriales como cubiertas para aprovechar la iluminación natural, puesto que facilitan la entrada de luz solar a través de ellas. Mientras que para muros, los paneles acrílicos son los más usados, y los de acero galvanizado para cerrar paredes.

En conclusión, las naves industriales que se construyen en la actualidad contienen en sus estructuras el sistema estructural que mejor se adapta a sus necesidades funcionales o características operativas según cada tipo de actividad productiva.

Pues, en el mercado actual se evidencia una gran diversidad de materiales, cuyo principal componente es el acero. Un material noble de alta resistencia y calidad, que ha probado ser el mejor para este tipo de edificaciones.

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Resumen
Nave industrial de estructura de acero Vs Nave industrial mixta: Principales diferencias
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Nave industrial de estructura de acero Vs Nave industrial mixta: Principales diferencias
Descripción
Analizamos una nave industrial de estructura de acero con perfiles tipo C y L. Revisión de deflexiones y deformaciones.
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