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Mayo/Junio 2009
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De plano...

¿Cuán plano significa plano?

Cómo los números de Face causaron una revolución en la construcción de pisos

En la década del 80, la industria de los pisos de hormigón sufrió cambios drásticos. Los cambios afectaron a muchos tipos de pisos, pero se sintieron con más intensidad en el campo de la construcción de losas industriales, que son los pisos de concreto construidos sobre la tierra en almacenes y fábricas. Las coladas de losas duplicaron o triplicaron su tamaño. La productividad de los trabajadores creció. Y los pisos se hicieron mucho más planos y nivelados. Estos cambios no fueron independientes, sino que estuvieron conectados entre sí y con una nueva tecnología.

En el centro de esta revolución estaba la norma de ASTM E1155, Método de prueba para determinar los números FF planicidad del piso (Floor Flatness) y FL nivelación del piso (Floor Levelness).

La planicidad y una regla

Los pisos industriales de concreto han existido por más de cien años. Durante ese tiempo, los usuarios han preferido los pisos planos en lugar de aquellos llenos de ondulaciones y los constructores han intentado, en diferentes medidas, satisfacer esta preferencia. Sin embargo, antes de los 80 había poco desarrollo científico que respaldara sus esfuerzos y la planicidad de la gran mayoría de los pisos no era verificada nunca. En las pocas ocasiones en que se realizaban pruebas, por lo general, eran rudimentarias y desordenadas. Los que intentaban entender la planicidad del piso, ya fuera para resolver un problema existente en el piso o para tender uno nuevo de alta calidad, casi no tenían información a la que recurrir.

Durante la mayor parte del siglo XX, el método utilizado para definir la planicidad de un piso fue el de la regla de 10 pies.1 ¿Pero cuán recta debía ser la regla? Nadie lo sabía. ¿Niveló la regla o simplemente la tendió en el piso? Algunos documentos contractuales aclaraban la respuesta, pero muchos no. ¿Cuántas pruebas hizo? Esta pregunta era importante, pero la respuesta a menudo dependía de lo que deseaba probar la persona que realizaba las pruebas. Un constructor que deseaba pasar una inspección podía hacer tres o cuatro lecturas en una superficie con buen aspecto y darse por satisfecho. Un propietario que deseaba rechazar un piso podía hacer cientos de lecturas y quejarse si una o dos superaban la tolerancia.

Con todas estas incertidumbres, es una maravilla que la tolerancia de la regla durara tanto como lo hizo sin ser reemplazada o normalizada. Quizás su larga supervivencia se deba menos a sus méritos que al hecho de que, durante los tres primeros cuartos del siglo XX, la planicidad de los pisos no importaba tanto. La gente quizás hubiera deseado pisos más planos, pero el piso promedio, sin ninguna prueba, por lo general era lo suficientemente plano para la mayoría de los propósitos comunes.

Cambio de camiones, cambio de pisos

En los años setenta, comenzaron a utilizarse carretillas elevadoras para almacenes con anaqueles muy altos y corredores muy estrechos. Para transitar por corredores de 2 metros de ancho y levantar paletas a 10 metros o más, estos vehículos necesitaban  un piso plano y nivelado y las losas industriales comunes demostraron no ser adecuadas para los nuevos vehículos. Algunos propietarios de almacenes descubrieron que tenían equipos costosos que no podían usar o que debían utilizarse a menor capacidad porque los pisos no estaban nivelados.

Cuando surgieron estos problemas, surgieron las preguntas. ¿Cuán plano debe ser un piso para las nuevas máquinas de los almacenes? Suponiendo que se respondiera a la primera pregunta, entonces ¿cómo se hace para que un piso sea así de plano? Y, de todos modos, ¿cuál es la planicidad del piso típico?

La primera respuesta a estas preguntas fue alargar, figurativa y literalmente, la regla de 10 pies. Con el temor de que la tolerancia típica de 1/8 de pulgada en 10 pies fuera demasiado inexacta, algunos diseñadores la ajustaron a 1/16 pulgadas. Pero cuando la gente aplicaba las reglas al concreto en la realidad, hallaban que casi ningún piso cumplía totalmente con la tolerancia de 1/8 de pulgada, mucho menos aún con la de 1/16 de pulgada. Muchos pisos ni siquiera cumplían con una tolerancia de 1/4 de pulgada en 10 pies. Por donde se mirara, los pisos estaban fuera de la tolerancia y aún así algunos de esos pisos estaban prestando un buen servicio.

En 1983, el American Concrete Institute (Instituto Estadounidense del Concreto, ACI por sus siglas en inglés) tomó la medida de lanzar una advertencia pública. Se indicó a los lectores de Concrete International que "el uso indiscriminado de esta tolerancia [1/8 de pulgada en 10 pies ] cuando no era necesaria podía generar disputas contractuales y legales innecesarias."2 Pero la advertencia del ACI solo identificó el problema, no propuso una solución. Pasarían más de seis años antes de que el ACI adoptara oficialmente un reemplazo de la regla de 10 pies.

Lentamente, resultó evidente que el método de la regla tenía tres fallas graves. Dos de ellas (la falta de una prueba estándar y las estrictas tolerancias poco realistas) podrían haberse solucionado con un poco de esfuerzo en un comité del ACI o de la ASTM International. Sin embargo, la tercera falla era más fundamental. Si pensamos que el perfil del piso forma una ondulaciòn, la regla de 10 pies revelaba la altura de la ola pero no su longitud [para longitudes de ondulaciones  inferiores a 10 pies (3 m)] (ver Figura 1). Así se demostró una limitación drástica, ya que las ondulaciones  en el piso a menudo aparecen espaciadas a menos de 10 pies (3 m) entre sí y esta característica de longitud de ondulación corta tiene un gran efecto tanto sobre el aspecto del piso como sobre su adecuación para el tránsito con ruedas.

Variación del número de planicidad con longitud de onda

Una nueva prueba de la planicidad del piso

Allen Face, en aquel entonces uno de los dueños de una pequeña empresa consultora y de ensayos que se especializaba en pisos para camiones en almacenes con pilas altas presentó una solución. Al darse cuenta de que la regla de 10 pies muy probablemente no cumpliría con las necesidades de los vehículos industriales modernos, Face desarrolló un método de medición entre fines de los 70 y mediados de los 80. Hacia 1987 ya tenía su forma actual y así fue presentada al público en la revista Construction Specifier.3

El centro del nuevo método eran un par de números, llamados Face Floor Profile Numbers (números Face de perfil de piso) o números F para abreviar. El número de planicidad, FF, mide el grado de planicidad de la superficie, es decir, cuán próxima está al plano geométrico. Este plano no es necesariamente horizontal. El número de nivelación, FL, mide el grado de nivelación de la superficie, es decir, cuán próxima está a la horizontalidad. FF se basa en lecturas de la curva vertical medidas en un rango de 600 milímetros. FL se basa en lecturas de ondulación (diferencias en la altura) medidas en un rango 3 m. Ambos números F pueden, y en la práctica siempre es así, derivarse de una única prueba, que implica tomar lecturas de la altura u ondulación en el punto central de cada 300 mm a lo largo de líneas de relevamiento separadas por unos metros.

Las lecturas se analizan estadísticamente para determinar los números F incluyendo en los cálculos el promedio y la desviación estándar. Pero el promedio es casi siempre cercano a cero, por lo que al final el número F es inversamente proporcional a la desviación estándar de la propiedad que está controlando, una curvatura de 600 mm en el caso de FF o una ondulación de 3 metros en el caso de FL. Un FF o FL mayor denotan un piso más plano o más nivelado. La escala se fijó de manera tal que la mayoría de los pisos estuvieran dentro de 10 y 100 tanto para FF como para FL.

El Comité E06 de la ASTM sobre Comportamiento de edificios estuvo a cargo de desarrollar y normalizar el método de prueba para FF y FL. Al mismo tiempo, el Comité 117 del ACI trabajó en maneras de utilizar los números F en las especificaciones del concreto y el Comité 302 del ACI buscó la conexión entre los números F y los métodos de construcción de losas para pisos.

La norma ASTM para el número F apareció en 1987 en dos documentos: la ASTM E1155 para quienes utilizaban unidades en pulgadas y libras, y la ASTM E1155M para quienes utilizaban unidades métricas. Luego, en 1990, el ACI publicó la ACI 117, Especificación estándar para tolerancias del concreto, con el fin de orientar a los diseñadores de pisos en el uso de los números F. Las normas necesarias para reemplazar las antiguas tolerancias de la regla ahora estaban vigentes: la ACI 117 para diseño y especificación y la ASTM E1155 para los ensayos y análisis en el campo.

Después de esto, los números F fueron adoptados rápidamente. En unos pocos años la ASTM E1155 se transformó en el método normal para medir los perfiles de los pisos en los Estados Unidos y en Canadá. También se empezó a utilizar ampliamente en México, Brasil y Australia. El Reino Unido aceptó el concepto de números F, pero no la ASTM E1155 en sí, y desarrolló su propio método.

El trípode de los pisos industriales

Para cuando la ASTM E1155 entró en vigencia, los números F eran una de las patas de un trípode que transformó la industria de los pisos en América del Norte. Las otras patas eran la enrasadora láser y la aplanadora mecánica en la que podía montarse el operador. La enrasadora láser, inventada en 1985, permitía a un único operador nivelar alrededor de 24 metros cuadrados de superficie de un piso en una sola pasada, confiando en un nivel láser para establecer la altura de acabado del piso. La aplanadora mecánica en la que puede montarse el operador tenía dos (o algunas veces tres) aplanadoras giratorias en una misma máquina.

La productividad por trabajador creció drásticamente con la introducción de estos dos equipos. Sentado sobre una enrasadora láser, un operador calificado podía reemplazar a varios trabajadoras arrodillados frente a las reglas manuales. Al tiempo que la enrasadora láser estaba ayudando a los trabajadores a colocar y nivelar con más eficiencia el concreto, la aplanadora mecánica los estaba haciendo más productivos, flotando sobre el concreto para aplanarlo y lograr un acabado suave. En una pasada grande, un operador podía hacer el trabajo de varios operadores encargados de hacer el acabado con aplanadoras mecánicas manuales. Según alguien indicó, "cuatro o cinco operadores montados pueden hacer el trabajo de 25 a 30 operadores de aplanadoras mecánicas manuales".4

La norma y el nuevo equipo también permitían coladas de losas de mayor tamaño, tener una mayor productividad y obtener mejores perfiles de piso. Antes del cambio, los contratistas consideraban que 500 a 1000 metros cuadrados constituían un día de trabajo razonable. Luego de la revolución, las cantidades volcadas ascendieron a 2000 m2 y luego a 3000 m2. En la actualidad, las coladas diarias de losas de 3500 m2 son rutina en los grandes trabajos en almacenes y las coladas dos veces más grandes ya ni merecen aparecer en primera plana.

Antes de la revolución, el piso típico sobre tierra tenía números de planicidad (FF) que rondaban la veintena. Los números de la nivelación (FL) por lo general oscilaban entre la mitad de la decena a la mitad de la veintena. Después de la revolución, se hizo común la especificación de FF35 y FL25 para pisos comunes de almacenes y fábricas. Mediante el uso del nuevo trípode de tecnología, los constructores de pisos descubrieron que podían lograr esos números F más altos con un costo apenas superior o sin costo alguno, aún cuando la cantidad de concreto utilizado por día aumentara. En la actualidad, algunos diseñadores especifican FF50 y FL30, o incluso FF60 y FL40 para almacenes de usos generales. Nunca se habría escuchado esto en la década del 80 o habría resultado imposible. Y los contratistas no tienen un trabajo más arduo, simplemente aprendieron cómo hacerlo mejor, gracias a las contribuciones de la prueba de la ASTM E1155. En años recientes, los números F han aumentado aún más.

Sin la ASTM1155, la enrasadora láser, que es la herramienta para el tendido de losas utilizada en la mayor parte del mundo industrializado, no se habría distinguido de otras maneras anteriores de hacer grandes losas tal como la enrasadora vibradora o incluso el método manual. Pero esos métodos daban como resultado pisos mucho menos planos y nivelados que los pisos construidos según la manera tradicional, en tiras estrechas. Lo que hizo destacarse a la enrasadora láser fue que permitía grandes coladas; y podía brindar un alto grado de planicidad y nivelación en estas cantidades, confirmadas por la ASTM E1155.

Y sin la enrasadora láser, las aplanadoras mecánicas montables habrían seguido siendo escasas. Al igual que las coladas grandes existían antes de la enrasadora láser, las aplanadoras mecánicas montables precedieron tanto a la enrasadora láser como a la introducción de los números F. Pero fue necesario contar con la enrasadora láser y las grandes coladas para justificar el uso extendido de estas máquinas.

Efectos de la revolución de los pisos

La ASTM E1155 transformó las pruebas de los perfiles de pisos e impulsó un segmento de la industria. Antes de que la norma fuera adoptada, es poco probable que alguna persona viviera de la medición de la planicidad y nivelación de los pisos industriales comunes. En la actualidad, al menos cinco empresas (cuatro en los Estados Unidos y una en Canadá) generan la mayor parte, o al menos una parte importante, de su ingreso con la medición de pisos según la ASTM E115. Docenas de laboratorios de ensayos y empresas de ingeniería tienen los instrumentos para medir los números F y ofrecen ensayos según la ASTM E1155 junto con otros servicios. Antes de la ASTM E1155, una empresa fabricaba un instrumento diseñado para medir los números F. Ahora lo hacen cinco empresas: tres en los Estados Unidos y dos en el Reino Unido. Se han vendido varios miles de instrumentos en el mundo.

Los efectos de la E1155 han ido más allá del negocio de los ensayos. Cuando la revista Concrete Construction, en su cincuentenario, buscó historias importantes que hubiera cubierto en el sector de los pisos de concreto, la primera historia contada fue la de la introducción de los números F.5

Puede no haber consenso en cuanto a cuál de las patas del trípode (números F en la ASTM E1155, enrasadora láser o aplanadora mecánica montable) contribuyó más a la revolución en la planicidad de los pisos, pero la ASTM 1155 debió surgir primero porque el éxito de las otras dos depende de ella. Sin la ASTM E1155, la revolución en la construcción de pisos industriales no habría sido posible.

Referencias
1. Si bien el equivalente del SI para la longitud de la herramienta es 3 metros, en el auge de la tolerancia de la regla nadie en los EE.UU. ni en Canadá hubiera descrito su longitud en otra unidad que no fueran pies. Por el contrario, los documentos actuales del ACI admiten explícitamente una regla de 10 pies o 3 metros, y la ASTM E1155 está disponible en su versión en pulgadas y libras y en su versión en el SI.
2. Concrete International: Design & Construction (Concreto Internacional: diseño & construcción), Diciembre 1983.
3. Allen Face, “Floors that Pass the Test (Pisos que superan la prueba),” The Construction Specifier, Abril 1987.
4. “The Equipment Revolution (La revolución de los equipos),” Concrete Construction, enero 2000.
5.“Flat Floors, Mega Pours: 1980s Mark the Turning Point in Slab Construction (Pisos planos, mega coladas: los 80 marcan el momento decisivo en la construcción de losas),” Concrete Construction, Febrero 2006.

 

George Garber es socio de Face Consultants, Lexington, Kentucky y miembro de la ASTM International desde 1989, en donde se desempeña en el Comité E06 sobre Comportamiento de edificios.