Una nave de laminación de acero no debe pasar al diseño detallado hasta que tres partes hayan emitido sus datos: el proveedor de equipos de laminación, el proveedor de puentes grúa junto con el propietario, y los diseñadores del proceso y del edificio. Las naves de laminación pertenecen a la familia de los edificios industriales con estructura de acero, pero esta guía parte de la línea de laminación para definir la estructura, las cimentaciones y las aberturas en lugar de un objetivo de superficie. Hasta que se confirmen las interfaces de equipos, puentes grúa y zonas calientes, la longitud y la anchura siguen siendo supuestos de trabajo.
Las secciones siguientes indican qué datos recopilar, quién debe aportarlos y qué interfaces conviene confirmar por escrito antes de iniciar el diseño. No establecen criterios para las vigas carrileras de los puentes grúa, límites de flecha, clases de puentes grúa ni pruebas de aceptación. Eso corresponde al diseñador del proyecto y a la norma que adopte el proyecto. Tampoco se indican precios, porque el costo de un edificio industrial de acero para una nave de laminación depende de los datos aquí descritos.
Qué diferencia a una nave de laminación de una nave de acero de uso general
Una nave de laminación debe adaptarse a una línea de laminación y a los puentes grúa que la sirven, mientras que una nave de acero de uso general puede definirse por su superficie y su uso. Los artículos de proveedores sobre talleres de acero generales describen componentes que también se usan en una nave de laminación: pórticos de perfiles en H, correas, revestimiento sándwich o chapa perfilada y recubrimientos anticorrosión. Esos componentes no explican al comprador cómo se integran en la estructura la línea de laminación, los puentes grúa y los demás paquetes.
Las descripciones publicadas de edificios de laminación sitúan esas interfaces en primer plano. El relato de una firma de ingeniería sobre un edificio de laminación en frío menciona los puentes grúa del interior del edificio. Ese mismo relato señala que la firma diseñó las cimentaciones solo para la primera sección de equipos de proceso, y que fue el fabricante de los equipos quien fijó lo que esas cimentaciones necesitaban. La página de un contratista para una planta integrada de barras corrugadas y palanquillas muestra la estructura de acero montada como un solo paquete junto con los equipos de proceso, las tuberías de servicios, los cables y las subestaciones. La página de un proveedor de edificios de acero para un grupo de naves de laminación describe estructuras y vigas carrileras diseñadas para dos condiciones: puentes grúa de naves adyacentes funcionando al mismo tiempo y varios puentes grúa compartiendo una misma viga carrilera.
Cada uno de estos casos es un proyecto concreto, por lo que ninguno establece una regla aplicable a todas las naves de laminación. Esta guía los utiliza únicamente para determinar qué preguntas debe plantear el comprador sobre las interfaces de equipos, la disposición de los puentes grúa y los paquetes de instalación paralelos. El orden de planificación recomendado más adelante se deriva de esas preguntas; otros proyectos de laminación pueden secuenciar el trabajo de otra manera.
Datos de la línea de laminación que debe aportar el proveedor de equipos
El plano de disposición general del proveedor de equipos debe llegar al diseñador del edificio antes de fijar las líneas de pilares, para que la retícula de pilares, las cimentaciones y las aberturas puedan trazarse a partir de él. El propietario debe solicitar lo siguiente al proveedor de equipos del tren de laminación:
- Un plano de disposición general de la línea de laminación que muestre las posiciones de los equipos, el espacio que ocupa cada máquina y el espacio de acceso y mantenimiento que necesita.
- Los contornos de cimentación de los equipos y las cargas que soportan, en la forma en que los emita el proveedor.
- Una declaración escrita sobre quién diseña las cimentaciones de los equipos y dónde terminan estas y comienzan las cimentaciones del edificio.
- Cualquier foso, zanja o elemento embebido que discurra bajo las posiciones de los pilares del edificio.
La responsabilidad sobre las cimentaciones necesita un responsable designado en cada proyecto. En el ejemplo publicado de laminación en frío citado antes, el ingeniero del edificio diseñó las cimentaciones de los equipos solo para una parte de la línea, según los requisitos fijados por el fabricante de los equipos. Otro proyecto puede situar esa división en un punto completamente distinto. Solicite ese límite por escrito antes de congelar la retícula de pilares y compruebe las posiciones de las zapatas frente a los contornos de cimentación de equipos emitidos.
Convierta la disposición de los equipos en un dato de diseño formal con un número de revisión. Así, el diseñador del edificio trabajará únicamente con la revisión emitida. Si la disposición del tren de laminación cambia después, los planos de la nave cambiarán mediante una revisión registrada en lugar de un redibujado silencioso.
Datos de los puentes grúa que definen la estructura de la nave de laminación
El propietario y el proveedor de puentes grúa deben acordar juntos la disposición de las grúas y entregarla al diseñador como un conjunto de datos definido. Un edificio de laminación es un tipo especializado de nave industrial con puentes grúa, por lo que el diseñador comprueba la estructura, las vigas carrileras y las cimentaciones frente a los puentes grúa que soportará.
Los datos de los puentes grúa que debe recibir el diseñador incluyen:
- El número de puentes grúa de cada viga carrilera, sus capacidades nominales y si puede trabajar más de un puente grúa en la misma luz.
- Si los puentes grúa de naves adyacentes pueden funcionar al mismo tiempo.
- La clase de servicio que haya asignado el proveedor de puentes grúa y el sistema de clasificación del que procede (por ejemplo, CMAA Specification 70, o el sistema indicado en la especificación del proyecto).
- Las cargas máximas por rueda, la separación entre ruedas y el peso propio del puente, el carro y el polipasto de gancho, según los emita el proveedor de puentes grúa.
La clase de servicio debe obtenerse del proveedor de puentes grúa, no estimarse. Solicite una hoja de datos emitida que indique la clase, el sistema de clasificación y la descripción de servicio en que se basa. El propietario podrá entonces contrastar esa descripción con el uso real que se dará a los puentes grúa.
Pida al diseñador que enumere, en los cálculos, las combinaciones de cargas de puentes grúa y los límites adoptados para el proyecto. Cada punto debe indicar la norma o especificación del proyecto de la que procede, incluidas las combinaciones para vigas carrileras compartidas o naves adyacentes. El comprador no necesita comprobar los valores. Lo que sí debe ver es que las combinaciones estén escritas y trazadas hasta una fuente identificada antes de emitir los planos de fabricación.
Zonas calientes y paquetes paralelos en una nave de laminación
Las condiciones de zona caliente son un dato de diseño que el propietario debe solicitar a la parte designada del proyecto para el proceso o la climatización. La solicitud debe abarcar las zonas próximas al horno, las cajas de laminación y el recorrido del producto caliente. Pida el resultado como un plano o una lista vinculada a una revisión de la disposición de los equipos, y haga que el diseñador del edificio trabaje con ese documento emitido.
La ventilación necesita la misma confirmación por escrito. Algunos proveedores de edificios de acero incluyen entre sus opciones ventiladores de cubierta, persianas de ventilación y aberturas en los muros. Una lista de opciones no demuestra si una disposición concreta es adecuada para una línea de laminación en caliente determinada. La parte responsable del diseño de la ventilación debe indicar el método y las aberturas, monitores o soportes de ventiladores que requiere, para que el diseñador del edificio pueda preverlos.
Cuando en el mismo edificio se instalan tuberías de servicios, bandejas portacables, subestaciones y equipos de proceso, cada paquete paralelo necesita su propia fecha de congelación. Para cada paquete, el propietario debe decidir quién presenta los requisitos de soportes, aberturas y embebidos, en qué fecha y con respecto a qué revisión de los planos del edificio.
Bases de diseño y división de alcance para una nave de laminación
Una nave de laminación necesita unas bases de diseño escritas antes de iniciar el diseño detallado. Las bases de diseño indican la norma y la guía de edificación de naves de laminación que seguirá el diseñador. Las naves de laminación pesadas han contado desde hace mucho tiempo con su propia guía sectorial. La Association of Iron and Steel Engineers publicó una guía para el diseño y la construcción de naves de laminación que sustituyó a su anterior Standard No. 13, según el registro bibliográfico del Australian Steel Institute. El diseñador debe declarar por escrito qué norma, guía y edición se aplican al proyecto, junto con la normativa local que también debe cumplir.
Junto a las bases de diseño debe figurar una división de alcance por escrito. En ella se indica quién diseña, suministra e instala cada elemento de la nave.
La tabla siguiente convierte los datos anteriores en un registro de coordinación. Es un método extraído de descripciones publicadas de proyectos de laminación, no una norma de diseño.
| Parte | Qué aporta | Qué fija en la nave | Confirmar por escrito |
|---|---|---|---|
| Proveedor de equipos del tren de laminación | Disposición de la línea, envolventes de los equipos, contornos de cimentación de los equipos y cargas | Retícula de pilares, trazado de cimentaciones, fosos y zanjas | Revisión emitida para el diseño; límite entre las cimentaciones de los equipos y las del edificio |
| Propietario y proveedor de puentes grúa | Número de puentes grúa, capacidades, clase de servicio y su origen, cargas por rueda y separación, funcionamiento en viga carrilera compartida y en naves adyacentes | Estructura, vigas carrileras, pilares, cimentaciones | Revisión de la hoja de datos de los puentes grúa; escenarios de servicio acordados con el propietario |
| Parte designada para el proceso o la climatización | Condiciones de zona caliente, método de ventilación y aberturas necesarias | Aberturas en cubierta, aberturas en muros, protección cerca de las zonas calientes | Plano o lista de zonas calientes y bases de ventilación, con revisión |
| Diseñador del edificio | Norma, guía y edición de edificación de naves de laminación, combinaciones de cargas de puentes grúa y límites utilizados | Toda la estructura | Documento de bases de diseño y resumen de cálculos |
| Paquetes de servicios, eléctricos y de tuberías, si los hay | Solicitudes de soportes, aberturas y embebidos | Acero secundario, aberturas, elementos embebidos | Parte que presenta cada lista, fecha de congelación y revisión de los planos |
Un proveedor de edificios de acero puede entregar la estructura como un kit mientras que las cimentaciones y el montaje se realizan localmente. Así se suministran los edificios de acero preingenierizados de Xinguangzheng. Con ese modelo, la carta de alcance debe indicar la parte responsable del diseño de las cimentaciones, del montaje y de cualquier otro trabajo en obra. Además de los documentos generales de cotización y de la información de obra de la guía de compra de edificios de acero, la carta de alcance de una nave de laminación debe añadir tres puntos específicos del tren de laminación: cimentaciones de los equipos, componentes de las vigas carrileras de los puentes grúa y soportes para los paquetes paralelos.
Revestimiento y recubrimientos fuera de las zonas calientes del tren de laminación
Los paneles sándwich, la chapa perfilada y los recubrimientos anticorrosión estándar son adecuados para las partes de una nave de laminación expuestas a la intemperie normal. Las naves de almacenamiento y acabado, y la envolvente alejada del recorrido del producto caliente, son ejemplos. Los proveedores de edificios de acero los incluyen entre sus opciones habituales. Para esas zonas, la protección contra la corrosión en edificios industriales de acero puede especificarse según la categoría de exposición atmosférica.
Los elementos cercanos a los hornos, al producto caliente o a las zonas refrigeradas por agua necesitan una especificación aparte. El criterio de categoría atmosférica no cubre la exposición a altas temperaturas. Especifique la protección de esos elementos a partir de las condiciones de zona caliente emitidas y confírmela con el fabricante del recubrimiento para esas condiciones.
Orden de planificación de una nave de laminación de acero
Fije primero la disposición de la línea de laminación y el límite de las cimentaciones de los equipos. Fije después la hoja de datos de los puentes grúa y sus escenarios de servicio, y a continuación las condiciones de zona caliente y las listas de soportes de los paquetes paralelos. Solo después de eso debe el diseñador del edificio emitir las bases de diseño y el proveedor de la estructura de acero presupuestar la estructura. Este orden es la recomendación de coordinación de esta guía, y un proyecto concreto puede ajustarlo.
Cada paso depende de datos de una parte distinta. La tarea del propietario es conseguir que cada conjunto se emita, se feche y se apruebe antes de que empiece el paso siguiente, de modo que los cambios posteriores lleguen al diseñador como revisiones registradas. Antes de aceptar una cotización de la estructura, compruebe que indique la revisión de la disposición de los equipos, la hoja de datos de los puentes grúa y la carta de alcance con la que se presupuestó.
Preguntas frecuentes
¿Puede un edificio de acero preingenierizado estándar funcionar como nave de laminación?
Una estructura de acero preingenierizada solo puede servir como nave de laminación si está diseñada para la disposición real de los puentes grúa, las interfaces de los equipos y las condiciones de zona caliente de esa línea de laminación. Las luces de catálogo y las estructuras estándar no lo demuestran. Entregue al diseñador la hoja de datos de los puentes grúa y el plano de disposición de los equipos. Después pida confirmación por escrito, en las bases de diseño, de que la estructura y las vigas carrileras se verificaron para ese régimen de servicio de los puentes grúa y para cualquier funcionamiento con viga carrilera compartida o en naves adyacentes.
¿Cómo se determinan la luz y la altura de alero de una nave de laminación?
La luz y la altura de alero se derivan de la línea de laminación y de los puentes grúa, en lugar de elegirse primero. La envolvente de los equipos y el espacio de mantenimiento fijan la anchura libre que necesita la línea. Las dimensiones del proveedor de los puentes grúa, junto con la altura que el propietario necesita para izar por encima de los equipos, fijan la altura libre. El diseñador del edificio añade el canto de la estructura y los gálibos para llegar a las cifras finales; esta guía no ofrece ninguna regla empírica en su lugar.
¿Quién define las condiciones de zona caliente y de ventilación en una nave de laminación en caliente?
La parte que el proyecto designe para el diseño del proceso o de la climatización debe confirmar las condiciones de zona caliente y de ventilación. La función del diseñador del edificio es aportar las aberturas y los soportes que exigen esas condiciones. Vincule las condiciones a la revisión de la disposición de los equipos, de modo que un cambio posterior en la línea active una revisión.
¿Qué debo enviar a un proveedor de estructuras de acero antes de pedir el diseño de una nave de laminación?
Una consulta útil para una nave de laminación incluye estos documentos:
- La disposición de la línea de laminación y el límite de las cimentaciones de los equipos.
- La hoja de datos de los puentes grúa, incluida la clase de servicio, las cargas por rueda y los escenarios de servicio.
- Las condiciones de zona caliente.
- Información sobre el sitio y los códigos locales.
- Una carta de alcance que indique quién diseña y construye las cimentaciones, los componentes de viga carrilera y los soportes para los paquetes de servicios y eléctricos.
Los elementos faltantes aún pueden enumerarse como supuestos, pero cada supuesto debe estar fechado y reemplazarse por datos emitidos antes del diseño final.
Further Reading
- Guía para el diseño y la construcción de edificios de laminación — Registro de biblioteca del Australian Steel Institute. Confirma que el Association of Iron and Steel Engineers emitió una guía dedicada a los edificios de laminación que reemplazó a su Standard No. 13. Es solo un registro bibliográfico y no reproduce el contenido ni la edición actual de la guía.
- Diseño de vigas carrileras de puentes grúa (BS 5950) — Solo como referencia: un único ejemplo resuelto de un blog de ingeniería independiente, bajo una norma británica. No es una fuente autorizada, sus factores y límites se aplican únicamente a ese ejemplo y no debe usarse para establecer criterios para una nave de laminación.
