Tipos de estructuras metálicas en naves industriales

En el contexto de la industrialización acelerada, la demanda de construcción de naves industriales continúa creciendo. Como soporte principal de la producción, los naves de estructuras metálicas se han convertido en la solución preferida en los sectores manufacturero, de almacenamiento y logística, energético y otros, en Sudamérica, gracias a sus ventajas de alta resistencia, rápida construcción y fácil expansión.

Sin embargo, al considerar múltiples tipos de estructuras, como de una sola pendiente, de doble pendiente, de pórtico, de marco, de cercha, etc., ¿cómo seleccionar con precisión según los requisitos del proyecto, las condiciones climáticas y las características industriales?

Ⅰ. ¿Por qué elegir estructuras metálicas?

La particularidad de los naves industriales se refleja, en primer lugar, en la doble dimensión de los desafíos climáticos y las necesidades industriales:

• Dimensión climática: Sudamérica se extiende desde el ecuador hasta la zona templada austral, abarcando selvas tropicales (como la cuenca del Amazonas), praderas tropicales (como el altiplano brasileño), climas mediterráneos (como el centro de Chile) y las zonas frías de gran altitud de los Andes, con frecuentes fenómenos meteorológicos extremos (como lluvias torrenciales, huracanes y terremotos).
• Dimensión industrial: La industria automotriz de Brasil, el procesamiento minero de Chile, el procesamiento de productos agrícolas de Argentina, la industria textil de Colombia, etc., han presentado requisitos diferenciados para la luz, la carga, la ventilación y la resistencia sísmica de los talleres.

Las estructuras metálicas (principalmente de acero) pueden afrontar estos desafíos: el acero posee alta resistencia (resistencia a la tracción/compresión de 5 a 8 veces la del hormigón), ligereza, plazo de construcción corto (prefabricación en fábrica + montaje en obra, un 40 % más corto que el hormigón) y resistencia a la humedad, el calor y la corrosión por niebla salina gracias a tratamientos superficiales (galvanizado por inmersión en caliente, recubrimiento epóxico), adaptándose perfectamente al complejo entorno de Sudamérica.

Ⅱ. Tipo de estructuras metálicas

2.1. Estructura de una sola pendiente

Características estructurales: cubierta de un solo vano y una sola pendiente, la altura de la cumbrera es menor que en la estructura de doble pendiente, generalmente soportada por correas continuas, y los muros suelen estar directamente cerrados por placas de acero de color.

Ventajas principales:

• Bajo coste: La cantidad de acero utilizada es entre un 15 % y un 20 % menor que en la estructura de doble pendiente, ideal para proyectos pequeños y medianos con presupuestos limitados.
• Construcción rápida: Solo se requiere la instalación de cimentación e correas a un lado, con menos trabajo en obra, ideal para talleres temporales o ampliaciones y renovaciones.
• Drenaje eficiente: La pendiente a un solo lado (generalmente de 15° a 25°) permite una rápida desviación del agua de lluvia, lo que resulta ideal para escenarios de alta pluviosidad en las selvas tropicales de Sudamérica (como el Amazonas, Brasil).

Escenarios aplicables:

• Almacenamiento pequeño (como almacenes de secado de productos agrícolas o almacenes de accesorios de ferretería).
• Líneas de producción temporales (como cobertizos para plantas de trituración móviles en zonas mineras).
• Talleres de baja carga en praderas tropicales (es necesario evitar zonas con frecuentes huracanes por encima del nivel 12).

2.2. Estructura de doble pendiente

Características estructurales: Techo inclinado simétrico de doble vano, cumbrera central, pendiente uniforme a ambos lados (comúnmente de 20° a 30°), estructura rígida formada por correas y sistemas de soporte, y las superficies de los muros pueden ser de placas de acero de color o muros cortina de vidrio (teniendo en cuenta la iluminación).

Ventajas principales:

• Gran estabilidad: La estructura simétrica puede contrarrestar huracanes del Pacífico con cargas de viento unilaterales, y su resistencia al desplazamiento lateral es superior a la de una sola pendiente.
• Alto aprovechamiento del espacio: Los aleros tienen una altura uniforme, sin protección interna de columnas o con un número reducido de columnas de soporte, lo que resulta adecuado para espacios que requieren la distribución de equipos, como procesamiento mecánico y ensamblaje electrónico.
• Amplia adaptabilidad: El rango de luces es flexible (10 m-24 m) y la separación de las correas se puede ajustar para adaptarse a diferentes cargas, como por ejemplo, en el área de estanterías pesadas del almacén, que requiere aumentar la densidad de correas.

Escenarios aplicables:

• Talleres de fabricación (como fábricas de autopartes en México y plantas de procesamiento de alimentos en Argentina).
• Almacenamiento en zonas lluviosas (como almacenes de importación y exportación en los alrededores del Puerto de Valparaíso, Chile).
• Talleres limpios que requieren iluminación y ventilación (como el área de envasado aséptico de la industria farmacéutica brasileña).

2.3. Estructura de pórtico

Características estructurales: Consta de pórticos rígidos de dos lados (columnas + vigas), sistemas de soporte y paneles de cubierta, con una gran separación entre columnas (6-12 m), una luz de hasta 30-40 m y una rigidez lateral extremadamente alta.

Ventajas principales:

• Gran luz sin columnas: Elimina las columnas internas para liberar espacio de trabajo continuo y se adapta a maquinaria pesada (como las máquinas de clasificación de minerales en las minas de cobre chilenas y los talleres de laminación en las acerías brasileñas).
• Alta capacidad portante: La viga del pórtico rígido adopta un diseño de sección transversal variable (gruesa en la parte media de la luz y delgada en la parte superior de la columna), y la carga concentrada puede alcanzar de 5 a 8 toneladas/m² (la doble pendiente ordinaria es de solo 2-3 toneladas/m²).
• Adaptación sísmica: La base de la columna rígida y el sistema de soporte pueden disipar la energía sísmica y cumplir con las especificaciones sísmicas de la Cordillera de los Andes en Sudamérica (como la norma peruana NSR-10).

Escenarios aplicables:

• Plantas industriales pesadas (fabricación de equipos mineros, procesamiento metalúrgico).
• Centros logísticos portuarios (como el patio de contenedores del Puerto de Santos en Brasil).
• Talleres de alta temperatura (como el área del horno de calentamiento de la refinería en Venezuela, donde se deben reservar canales para el mantenimiento de los equipos).

2.4. Estructura del bastidor

Características estructurales: Sistema de carga vertical compuesto por columnas y vigas de acero (o losas de piso de concreto), con una retícula regular de columnas (6 m-8 m × 6 m-8 m), que se puede apilar de 2 a 4 capas. La carga del piso se transmite a la cimentación a través de vigas y columnas.

Ventajas principales:

• Aprovechamiento del espacio vertical: La disposición multicapa es adecuada para las necesidades combinadas de almacenamiento superior y producción inferior (como el taller de procesamiento primario y el almacén de producto terminado de la planta de procesamiento de café de Colombia).
• Zonificación funcional flexible: La separación entre columnas se puede ajustar según el tamaño del equipo (por ejemplo, una máquina de moldeo por inyección grande requiere una separación de columnas de 12 m), o los requisitos de elevación se pueden satisfacer mediante vigas de grúa colgantes.
• Ductilidad sísmica: El sistema de soporte de bastidor puede mejorar la relación de ductilidad (hasta 4-6), lo cual es mejor que la estructura de bastidor puro y es adecuado para zonas sísmicamente activas (como el centro de Chile).

Escenarios aplicables:

• Complejos industriales multicapa (como plantas de ensamblaje de electrodomésticos en las afueras de la Ciudad de México).
• Talleres químicos/farmacéuticos que requieren una distribución de procesos en capas (como la línea de producción de API en Argentina).
• Zonas industriales cercanas a la ciudad (alto costo del terreno, necesidad de espacio desde el cielo).

2.5. Estructura de cercha

Características estructurales: Las varillas se conectan en una malla triangular mediante soldadura/pernos para formar una cubierta de gran luz (20-60 m), sin columnas intermedias, y la carga de la cubierta se transmite a los dos soportes laterales a través de la cercha.

Ventajas principales:

• Supera la luz límite de la estructura de pórtico (más de 60 m), ideal para grandes almacenes logísticos (como el centro de distribución de comercio electrónico en São Paulo, Brasil) o pabellones industriales de exhibición.
• Diseño ligero: La cantidad de acero utilizada es entre un 30 % y un 40 % menor que la de la estructura de pórtico, ya que la cercha solo está sometida a tensión/compresión, sin momento flector, lo que reduce el costo de la cimentación.
• Adaptación de forma: Las cubiertas en forma de arco y con líneas plegables se pueden formar ajustando la altura de la cercha para satisfacer las necesidades estéticas de los edificios industriales modernos (como el pabellón de exhibición de equipos de nueva energía en Santiago, Chile).

Escenarios aplicables:

• Almacenamiento logístico (como el centro de distribución regional de Amazon en Sudamérica).
• Instalaciones industriales de tipo ferial (como la sala de exposiciones temporales de la Exposición Internacional de Minería en Lima, Perú).
• Instalaciones de servicio público de gran envergadura (como el gran centro de secado de productos agrícolas en Argentina).

III. Consideraciones clave para la selección

Al elegir el tipo de estructura metálica, es necesario tomar una decisión integral basada en los siguientes factores fundamentales:

Ⅳ. Conclusión

La selección de estructuras metálicas para naves industriales en Sudamérica se basa esencialmente en el arte de equilibrar la demanda, el entorno y el costo. La economía de una sola pendiente, la versatilidad de la doble pendiente, la alta carga del tipo pórtico, la naturaleza multicapa del marco y la gran envergadura de la cercha corresponden a diferentes escenarios industriales. Como proveedor profesional de servicios de estructuras metálicas, Canglong Group recomienda:

1. En la etapa inicial, colaborar con el equipo local para realizar estudios del sitio (geología, carga de viento, datos de precipitaciones).
2. A medio plazo, optimice la selección estructural en función del flujo del proceso (tamaño del equipo, distribución de la carga).
3. En la etapa posterior, adopte un diseño adaptativo (como galvanizado por inmersión en caliente anticorrosivo y correas ajustables para soportar la deformación por temperatura) para garantizar la fiabilidad del taller durante toda su vida útil.

Elegir la estructura metálica adecuada no solo implica construir un taller, sino también sentar las bases eficientes y duraderas para el desarrollo a largo plazo de la industria. ¡Esperamos colaborar con usted para aprovechar el potencial de las estructuras metálicas y facilitar las mejoras e innovaciones en la fabricación!