CONTROL DE CALIDAD E INSTRUMENTACIÓN

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1 Ingeniería Técnica de Obras Públicas Universidade da Coruña CONTROL DE CALIDAD E INSTRUMENTACIÓN TEMA 9: CONTROL DE CALIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN: ESTRUCTURAS DE ACERO CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN Para estructuras de edificación es obligatorio el control de proyecto (Seguro Decenal). En el Documento Básico de Seguridad Estructural: Acero (DB SE-A) se exige el siguiente control de calidad: Control de calidad de la documentación del proyecto Control de calidad de los materiales Control de calidad de la fabricación Control de calidad de la documentación de taller Control de calidad de la fabricación Control de calidad del montaje Control de calidad de la documentación de montaje Control de calidad del montaje

2 EAE - INTRODUCCIÓN En 2011, se publicó la Instrucción Española de Acero Estructural (EAE), que es aplicable a las estructuras y elementos de acero estructural de edificios y obras de ingeniería civil. Esta instrucción obliga a realizar: El control externo de recepción de materiales. El control externo de recepción de ejecución. No obliga a la realización del control de proyecto, pero sí establece los criterios a seguir, en el caso de que la propiedad decida realizarlo. EAE - CONTROL DE PROYECTO La EAE obliga a que si se realiza el control de proyecto, sea externo y que se efectúe antes de empezar las obras. Establece dos niveles de control: Control a nivel normal Control a nivel intenso Para estructuras de obra civil sólo permite el control intenso.

3 EAE - CONTROL DE PROYECTO A NIVEL NORMAL Tiene por objeto comprobar que el concepto estructural y las soluciones estructurales de detalle están suficientemente definidos como para proceder a su ejecución sin recurrir a interpretaciones subjetivas ni a definiciones adicionales a las establecidas en el proyecto original. Al menos incluirá los siguientes aspectos: que el proyecto es completo; que los planos están suficientemente definidos; que se contemplan todas las unidades de obra intervinientes para poder efectuar su valoración económica completa; que los planos están perfectamente definidos para su ejecución, en particular se comprobará que incluyen: todas las cotas en milímetros (excepto dimensiones grandes), todas las cotas necesarias para las mediciones de todos los elementos, todos los detalles necesarios (uniones, apoyos, etc), las contraflechas (cuando proceda de acuerdo al proceso de ejecución propuesto), en todos los planos, un cuadro con los tipos de acero y sus características específicas y los coeficientes de seguridad adoptados; que los planos reflejan los condicionantes de la ejecución. EAE - CONTROL DE PROYECTO A NIVEL NORMAL Además se comprobará el dimensionamiento de una serie de elementos: Tipo de elemento Frecuencia Cimentaciones 25% Elementos que trabajen fundamentalmente a compresión 15% Elementos que trabajen fundamentalmente a flexión 10%

4 EAE - CONTROL DE PROYECTO A NIVEL INTENSO Tiene por objeto comprobar: que se satisfacen todas las exigencias establecidas en la normativa vigente; que están suficientemente definidos como para proceder a su ejecución sin recurrir a interpretaciones subjetivas ni a definiciones adicionales a las establecidas en el proyecto original. Incluirá la totalidad de las comprobaciones exigidas al control a nivel normal y los siguientes aspectos adicionales: que la documentación de partida permite identificar todos los condicionantes de partida; que en la memoria se justifica la solución adoptada, se indica la vida útil considerada, se identifican los ambientes a los que van a estar sometidos los elementos estructurales y se describe el procedimiento para la redacción del proyecto; que la tipología estructural es compatible con los condicionantes de partida; EAE - CONTROL DE PROYECTO A NIVEL INTENSO que la tipología y el dimensionamiento de sus elementos son compatibles con las comprobaciones a efectuar en los cálculos; que define la estrategia de la durabilidad; que las acciones adoptadas en el cálculo son las incluidas en la normativa vigente; que las prescripciones relativas a los materiales son conformes a la EAE y coherentes con las adoptadas en el cálculo; que los cálculos pueden seguirse con facilidad y obedecen a la metodología descrita; que las dimensiones de los elementos son del mismo orden de magnitud que los valores habituales obtenidos para cada tipología sometidos a acciones similares o si no, están justificados. que las definiciones geométricas de los elementos son las mismas en los planos que en los cálculos; que la metodología utilizada en los elementos proyectados a partir de ensayos es correcta.

5 EAE - CONTROL DE PROYECTO A NIVEL INTENSO Además se comprobará el dimensionamiento de una serie de elementos : Tipo de elemento Frecuencia Cimentaciones 50% Elementos que trabajen fundamentalmente a compresión 33% Elementos que trabajen fundamentalmente a flexión 25% EAE - CONTROL DE PROYECTO El responsable del control del proyecto tiene que redactar un informe por escrito y firmado que incluirá: definición del proyecto; Propiedad que encarga la actividad de control; comprobaciones efectuadas; no conformidades encontradas; valoración de las no conformidades; conclusión explícita sobre la posibilidad de proceder o no a la licitación o ejecución de la obra. La propiedad comunicará al proyectista las no conformidades y éste podrá subsanarlas o justificarlas mediante un informe escrito y firmado.

6 EAE - CONTROL DE LOS MATERIALES La EAE establece que el control de materiales, al menos debe incluir: control de documentación del suministro; control de las características de los aceros; control de las características geométricas de los elementos. La obra se dividirá en lotes (unidades de aceptación o rechazo) que cumplirán simultáneamente las siguientes condiciones: que los productos pertenezcan a una misma serie; que pertenezcan al mismo tipo y grado de acero; que procedan del mismo fabricante; que se suministren conjuntamente y por el mismo suministrador. EAE - CONTROL DE LOS MATERIALES Los lotes tendrán un tamaño máximo de 40 T, que se puede ampliar a 80 T si tienen sello de calidad. Identificación del producto y control de documentación: El control de la documentación será tal que permita mantener la trazabilidad del material suministrado a obra. Todos los productos incluirán la identificación del fabricante, el tipo de acero, el tipo de producto y el número de colada. Los elementos montados en taller incluirán la identificación del taller y un código único de identificación.

7 EAE - CONTROL DE LOS MATERIALES Control de las características de los aceros (mínimo tres por lote): Composición química Características mecánicas de los aceros: límite elástico, resistencia a la tracción, resiliencia, estricción Ductilidad Características tecnológicas de los aceros: soldabilidad (carbono equivalente) El control de las características geométricas de los productos se efectuará sobre un 10% de los productos del lote. Control de los medios de unión Control de los tornillos, tuercas y arandelas Control de material de aportación en las soldaduras Control de los sistemas de protección Tipos de pintura Sistemas de pintura: capas de imprimación y capas de acabado EAE - CONTROL DE LA EJECUCIÓN La EAE establece el control de ejecución como la combinación de: Autocontrol del constructor Control externo, a través de inspecciones Formación de lotes de control En caso de montaje de taller: los lotes se establecen en función de las actividades a desarrollar: enderezado corte conformación perforación definición geométrica uniones atornilladas uniones soldada armado en talle

8 EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN En caso de montaje en obra: Tipos de obra Tamaño máximo del lote Edificios 500 m 2, sin rebasar 2 plantas. Chimeneas, torres y mástiles 125 m 3, sin rebasar los 25 m. Puentes y otras obras de ingeniería civil 250 m 3, sin rebasar los 50 m. EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN La EAE establece 4 clases de ejecución, en función del nivel de riesgo y de las condiciones de ejecución y uso. El nivel de riesgo de la obra define las consecuencias que pueden ocasionar un fallo estructural. Establece tres niveles de riesgo: Nivel CC 3: compromete la seguridad de las personas, edificio público o genera grandes pérdidas económicas. Nivel CC 2: compromete la seguridad de las personas, pero no del público o genera pérdidas económicas apreciables. Nivel CC 1: resto de elementos.

9 EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN La categoría de ejecución y uso evalúa el grado de complejidad de la construcción, la existencia de esfuerzos dinámicos o las condiciones climáticas desfavorables. Categoría PS 3: es necesario el cálculo a fatiga. Categoría PS 2: se da algunas de las siguientes condiciones: temperaturas bajas, soldaduras hechas en obra, aceros de alto límite elástico,... Categoría PS 1: resto de elementos. EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN Las clases de ejecución que establece son: Niveles de riesgo CC 3 CC 2 CC 1 Categoría de ejecución y uso PS PS PS

10 EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN Antes de iniciar las obras, el constructor elaborará el plan de autocontrol que tendrá que ser aprobado por la dirección facultativa. Asimismo, la entidad de control externo elaborará el plan de inspección, que también tiene que ser aprobado por la dirección facultativa. La entidad de control efectuará las inspecciones de: la documentación los procedimientos de enderezado, corte y perforado en función de la clase de ejecución un número mínimo de inspecciones que incluyan las comprobaciones de: la geometría de los elementos las uniones soldadas o atornilladas los armados de taller EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN Clase de ejecución Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4 Número mínimo de inspecciones 2 inspecciones por lote 3 inspecciones por lote 4 inspecciones por lote 5 inspecciones por lote

11 EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN EN TALLER Control de montaje en taller: Control de documentación en taller Control de la documentación de recepción Control de la memoria de fabricación Control de los planos de taller Control de la trazabilidad en taller Control del Plan de autocontrol del taller Control de la geometría de los elementos Control de las uniones soldadas o atornilladas Control de armado en taller EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN Control de la geometría de los elementos Control de los medios de enderezo, corte, conformación y perforación Medios y procedimientos (periódicamente, autocontrol) Operaciones de corte (4 probetas, control externo) Dureza en los bordes de corte (4 probetas, control externo) Taladro (8 probetas/procedimiento, control externo) Control dimensional El autocontrol, todos los elementos El control externo, el 15% de los elementos

12 EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN Control de ejecución de las soldaduras Antes de realizar la soldadura se debe realizar una inspección previa de las piezas a unir Todos los cordones deben ser inspeccionados visualmente Defectos más habituales en las soldaduras: Mordedura (ranura que se produce por quemadura del metal base) Falta de fusión Penetración incompleta Inclusión de escorias Porosidad Ensayos no destructivos en algunos cordones: Líquidos penetrantes Partículas magnéticas Ultrasonidos Radiografías CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Líquidos penetrantes La inspección por Líquidos Penetrantes es empleada para detectar e indicar discontinuidades que afloran a la superficie de los materiales examinados. Consiste en aplicar un líquido coloreado o fluorescente a la superficie a examinar, el cual penetra en las discontinuidades del material debido al fenómeno de capilaridad. Después de cierto tiempo, se elimina el exceso de penetrante y se aplica un revelador, el cual generalmente es un polvo blanco, que absorbe el líquido que ha penetrado en las discontinuidades y sobre la capa de revelador se delinea el contorno de éstas.

13 CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Fisura superficial detectada con tinte fluorescente CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Ventajas de los líquidos penetrantes: Es extremadamente sensible a las discontinuidades abiertas a la superficie. La configuración de las piezas a inspeccionar no representa un problema para la inspección. Son relativamente fáciles de emplear. Brindan muy buena sensibilidad. Son económicos. Son razonablemente rápidos en cuanto a la aplicación, además de que el equipo puede ser portátil. Se requiere de pocas horas de capacitación de los Inspectores.

14 CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Limitaciones de los líquidos penetrantes Sólo son aplicables a defectos superficiales. Se requiere de una buena limpieza previa a la inspección. No se proporciona un registro permanente de la prueba no destructiva. Los Inspectores deben tener amplia experiencia en el trabajo. Una selección incorrecta de la combinación de revelador y penetrante puede ocasionar falta de sensibilidad en el método. Es difícil quitarlo de roscas, ranuras, huecos escondidos y superficies ásperas. CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Partículas magnéticas La inspección por Partículas Magnéticas permite detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos. El principio del método es la formación de distorsiones del campo magnético o de polos cuando se genera o se induce un campo magnético en un material ferromagnético; es decir, cuando la pieza presenta una zona en la que existen discontinuidades perpendiculares a las líneas del campo magnético, éste se deforma o produce polos. Las distorsiones o polos atraen a las partículas magnéticas, que fueron aplicadas en forma de polvo o suspensión en la superficie sujeta a inspección y que por acumulación producen las indicaciones que se observan visualmente de manera directa o bajo luz ultravioleta.

15 CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Fisura superficial detectada con partículas magnéticas fluorescentes CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Ventajas de las partículas magnéticas frente a los líquidos penetrantes Requiere de un menor grado de limpieza. Generalmente es un método más rápido y económico. Puede revelar discontinuidades que no afloran a la superficie. Limitaciones de las partículas magnéticas No tienen gran capacidad de penetración. Generalmente requieren del empleo de energía eléctrica. Sólo detectan discontinuidades perpendiculares al campo.

16 CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Ultrasonidos Los equipos de ultrasonidos que empleamos actualmente permiten detectar discontinuidades superficiales, subsuperficiales e internas. Se basa en la impedancia acústica, la que se manifiesta como el producto de la velocidad máxima de propagación del sonido entre la densidad de un material. Ventajas de los ultrasonidos Se detectan discontinuidades superficiales, subsuperficiales e internas. Puede delinearse claramente el tamaño de la discontinuidad, su localización y su orientación. Sólo se requiere acceso por un lado del material a inspeccionar. Tiene alta capacidad de penetración y los resultados de prueba son conocidos inmediatamente. CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Limitaciones de los ultrasonidos Está limitado por la geometría, estructura interna, espesor y acabado superficial de los materiales sujetos a inspección. Localiza mejor aquellas discontinuidades que son perpendiculares al haz de sonido. Las partes pequeñas o delgadas son difíciles de inspeccionar. El equipo puede tener un costo elevado, que depende del nivel de sensibilidad y de sofisticación requerido. El personal debe estar cualificado y tener mayor experiencia. La interpretación de las indicaciones requiere de mucha más experiencia de parte del operador. Requiere de patrones de referencia y generalmente no proporciona un registro permanente.

17 CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Detección de discontinuidades en soldaduras con ultrasonidos CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Radiografías Permite asegurar la integridad y confiabilidad de la soldadura ya que obtiene una imagen de la estructura interna. Ventajas de las radiografías Es un excelente medio de registro de inspección. Se obtiene una imagen visual del interior. Se obtiene un registro permanente de la inspección. Descubre los errores y ayuda a establecer las acciones correctivas.

18 CONTROL DE EJECUCIÓN DE SOLDADURAS Limitaciones de las radiografías No es recomendable utilizarla en piezas de geometría complicada. La pieza de inspección debe tener acceso al menos por dos lados. Su empleo requiere el cumplimiento de estrictas medidas de seguridad. Requiere personal altamente capacitado, cualificado y con experiencia. Requiere de instalaciones especiales como son: el área de exposición, equipo de seguridad y un cuarto oscuro para el proceso de revelado. Las discontinuidades de tipo laminar no pueden ser detectadas por este método. EAE - CONTROL DE EJECUCIÓN Control de las uniones atornilladas Elementos principales: 100% Elementos secundarios: 25% Pinturas y recubrimientos metálicos Uniformidad y continuidad de la película de galvanizado Comprobación y preparación de superficies Determinación de la película

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