Evaluación de las propiedades de protección de un mortero ignífugo aplicado a una estructura metálica expuesta a riesgo de fuego

(1)

CARÁTULA

UNIVERSIDAD LAICA VICENTE

ROCAFUERTE DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA, INDUSTRIA Y

CONSTRUCCIÓN

CARRERA INGENIERÍA CIVIL

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PREVIO A LA

OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

TEMA

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE PROTECCIÓN

DE UN MORTERO IGNÍFUGO APLICADO A UNA

ESTRUCTURA METÁLICA EXPUESTA A RIESGO DE

FUEGO

TUTOR

:

MSc. CARLOS MARTÍNEZ ANDRADE

AUTOR:

ALONSO NASARIO SACA RUIZ

(2)

II

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA FICHA DE REGISTRO DE TESIS

TÍTULO Y SUBTÍTULO:

“Evaluación de las propiedades de protección de un mortero ignífugo aplicado a una estructura metálica expuesta a riesgo de fuego”.

AUTOR/ES:

Alonso Nasario Saca Ruiz

REVISORES:

Msc. Carlos Martínez Andrade

INSTITUCIÓN:

Universidad Laica Vicente Rocafuerte de Guayaquil

FACULTAD:

Facultad de Ingeniería, Industria y Construcción

CARRERA:

PALABRAS CLAVE: Cemento, Acero, Temperatura, Ensayo de Materiales, Ingeniería de Producción.

RESUMEN:

(3)

III crearon 4 cilindros los cuales fueron sometidos a ensayos de compresión. Una vez obtenido esos resultados se realizaron tablas para identificar sus dosificaciones técnicas.

N. DE REGISTRO (en base de datos):

N. DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTO URL (tesis en la web):

ADJUNTO PDF: SI NO

CONTACTO CON

AUTORES/ES:

Alonso Nasario Saca Ruíz.

Teléfono:

0984072002

E-mail:

alonso_nasario@hotmail.com

CONTACTO EN LA

INSTITUCIÓN:

Ing. Alex Salvatierra Espinoza, MSC. DECANO

Teléfono: (04)259 6500 EXT. 241 DECANATO E-mail: asalvatierrae@ulvr.edu.ec

Msc. Alexis Valle Benítez, DIRECTOR DE CARRERA Teléfono: 2596500 EXT. 213 E-mail: avalleb@ulvr.edu.ec

(4)

IV

(5)

V

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS

PATRIMONIALES.

El estudiante egresado Alonso Nasario Saca Ruiz, declaro bajo juramento, que la

autoría del presente trabajo de investigación, corresponde totalmente al suscrito y

me responsabilizo con los criterios y opiniones científicas que en el mismo se

declaran, como producto de la investigación realizada.

De la misma forma, cedo mis derechos patrimoniales y de titularidad a la

UNIVERSIDAD LAICA VICENTE ROCAFUERTE DE GUAYAQUIL, según lo

establece la normativa vigente.

Este proyecto se ha ejecutado con el propósito de estudiar: “Evaluación de las

propiedades de protección de un mortero ignífugo aplicado a una estructura

metálica expuesta a riesgo de fuego”.

Firma:

(6)

VI

CERTIFICACIÓN DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

Yo, Msc. Ing. Carlos Martínez Andrade, En mi calidad de Tutor del Proyecto de Investigación “Evaluación de las propiedades de protección de un mortero ignífugo aplicado a una estructura metálica expuesta a riesgo de fuego”, designado por el Consejo Directivo de la Facultad de Ingeniería, Industria y Construcción de la Universidad LAICA VICENTE ROCAFUERTE de Guayaquil.

CERTIFICO:

Haber dirigido, revisado y aprobado en todas sus partes el Proyecto de Investigación Titulado: “EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE PROTECCIÓN DE UN MORTERO IGNÍFUGO APLICADO A UNA ESTRUCTURA METÁLICA EXPUESTA A RIESGO DE FUEGO”, presentado por el estudiante ALONSO NASARIO SACA RUIZ como requisito previo, para optar al Título de INGENIERO CIVIL, encontrándose apto para su sustentación

Firma:

MSc. CARLOS MARTÍNEZ ANDRADE C.I. 090134056-2

(7)

VII

DEDICATORIA

A mis padres. A mi esposa. A mis hijas. A mis hermanas. A mis sobrinos. A mis profesores.

(8)

VIII

AGRADECIMIENTO

Agradezco al Creador, que siempre ha sabido dirigir mí norte.

A gradezco a mis padres, quienes con su ejemplo han dado las directrices de mi vida.

Agradezco a mi esposa e hijas, quienes son mi inspiración día a día.

Los más profundos agradecimientos a mi Tutor por brindarme su preciado tiempo y dedicación.

A todas Las personas que de alguna manera aportaron para llegar a este momento tan importante.

(9)

IX

ÍNDICE GENERAL

Pág.

CARÁTULA ... 1

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA ... II CERTIFICADO DE SIMILITUDES. ... IV DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS PATRIMONIALES. ... V CERTIFICACIÓN DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR ... VI DEDICATORIA ... VII

CAPÍTULO I. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ... 2

1.1. Tema. ... 2

1.2. Planteamiento del Problema. ... 2

1.3. Formulación del Problema. ... 3

1.4. Sistematización del Problema. ... 3

1.5. Objetivo general. ... 3

1.6. Objetivos específicos. ... 3

1.7. Justificación de la Investigación. ... 4

1.8. Delimitación del Problema. ... 5

1.9. Hipótesis de la Investigación. ... 5

Variable Independiente. ... 5

Variable Dependiente. ... 5

1.10. Línea de Investigación. ... 5

CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO ... 6

2.1. Marco teórico. ... 6

2.2. Marco Conceptual. ... 9

(10)

X

Propiedades del Mortero Simple. ... 9

Características del Mortero Simple. ... 10

Mortero Ignífugo. ... 11

Propiedades del Mortero Ignífugo ... 12

Características del Mortero Ignífugo. ... 12

Comportamiento Mecánico del Mortero Ignífugo. ... 13

Exposición al fuego de Mortero Ignífugo. ... 13

Estructuras Metálicas. ... 14

Propiedades de las Estructuras Metálicas. ... 14

Características de las Estructuras Metálicas. ... 15

Comportamiento de las Estructuras Metálicas. ... 15

Exposición al fuego de las Estructuras Metálicas. ... 16

2.3. Marco Legal. ... 16

Constitución de la República del Ecuador. ... 16

Ley De Defensa Contra Incendios... 18

Reglamento General De La Ley De Defensa Contra Incendios. ... 21

Código Cuerpo De Bomberos Guayaquil ... 21

Normas Nacionales. ... 21

Cuerpo de Bombero ... 21

Normas Internacionales. ... 24

Pyrocrete Carboline España ... 24

CAPÍTULO III. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN. ... 27

3.1. Metodología. ... 27

3.2. Tipo de Investigación. ... 27

Investigación Experimental. ... 27

Investigación Exploratoria. ... 27

Investigación Descriptiva. ... 28

3.3. Enfoque de la Investigación. ... 28

3.4. Técnicas e instrumento. ... 28

3.5. Población. ... 29

3.6. Muestra. ... 29

(11)

XI

CAPITULO IV. LA PROPUESTA ... 40

4.1. Esquema del proceso de elaboración... 40

4.2. Descripción de los Ensayos y del Sistema Constructivo del Banco Estructural. ... 40

Materiales. ... 40

Elaboración del Banco de Prueba. ... 41

4.3. Elaboración de los Ensayos. ... 42

4.4. Detalles técnicos de los Ensayos. ... 43

Ensayo de Resistencia a la Resistencia a la Compresión. ... 43

Ensayos de Resistencia a Altas Temperaturas. ... 44

Ensayo En Banco De Prueba. ... 45

Ensayo En Banco De Prueba Con Recubrimiento De Mortero Simple ... 45

Ensayo En Banco De Prueba Con Recubrimiento De Mortero Ignífugo. ... 46

4.5. Resultados de los ensayos. ... 48

Adherencia de los morteros. ... 48

Ensayo de Resistencia a la Compresión. ... 48

Ensayos De Resistencia a Altas Temperaturas... 49

Ensayo de Resistencia al Fuego. ... 50

En Banco De Prueba Con Recubrimiento De Mortero Simple. ... 50

Ensayo En Banco De Prueba Con Recubrimiento De Mortero Ignífugo. ... 52

4.6. Análisis Comparativo de Precios. ... 53

CONCLUSIONES. ... 56

RECOMENDACIONES. ... 59

GLOSARIO. ... 60

BIBLIOGRAFÍA. ... 61

ANEXOS. ... 65

Proceso De Elaboración Del Mortero. ... 65

(12)

XII

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Pág.

Ilustración 1: Mortero Simple. ... 9

Ilustración 2: Características del Mortero Simple. ... 11

Ilustración 3: Mortero Ignífugo. ... 11

Ilustración 4: Características del Mortero Ignífugo. ... 12

Ilustración 5: Estructura recubierto con mortero Ignífugo. ... 14

Ilustración 6: Estructuras Metálicas. ... 14

Ilustración 7: Comportamiento de las Estructuras Metálicas ... 16

Ilustración 8: Esquema del proceso de elaboración. ... 40

Ilustración 9: Banco de Prueba Estructural. ... 42

Ilustración 10: Modelos de Ensayos. ... 43

Ilustración 11: Modelo de Cilindro. ... 43

Ilustración 12: Modelo de Cilindro a Ensayar. ... 44

Ilustración 13: Espesores de Modelos. ... 44

Ilustración 14: Modelos de ensayos. ... 45

Ilustración 15: Proceso de elaboración. ... 46

Ilustración 16: Banco de Prueba. ... 47

Ilustración 17: Realización de Ensayos... 47

Ilustración 18: Mezcla de mortero. ... 48

Ilustración 19: Ensayo de Resistencia en Cilindro. ... 49

Ilustración 20: Ensayo de resistencia al fuego. ... 50

Ilustración 21: Resultado con Recubrimiento De Mortero Simple. ... 51

(13)

XIII

ÍNDICE DE TABLA.

Pág.

Tabla 1: Línea de Investigación. ... 5

Tabla 2: Propiedades del Mortero Simple. ... 10

Tabla 3: Propiedades del Mortero Ignífugo. ... 12

Tabla 4: Comportamiento Mecánico del Mortero Ignífugo. ... 13

Tabla 5: Propiedades de las Estructuras Metálicas. ... 15

Tabla 6: Resultados de encuesta pregunta 1. ... 30

Tabla 7: Resultados de encuesta pregunta 2. ... 31

Tabla 15: Resultados de encuesta pregunta 10. ... 39

Tabla 16: Dosificación De Mortero Simple ... 45

Tabla 17: Dosificación De Mortero Ignífugo. ... 46

Tabla 18: Ensayo de Resistencia en cilindros. ... 49

Tabla 19: Ensayo de Resistencia a altas Temperaturas en Pastillas. ... 50

Tabla 20: Ensayo En Banco De Prueba Con Recubrimiento De Mortero Simple.51 Tabla 21: Ensayo En Banco De Prueba Con Recubrimiento De Mortero Ignífugo. ... 53

Tabla 22: Análisis de Precio Mortero Simple... 54

(14)

XIV

ÍNDICE DE GRÁFICOS.

Pág.

Gráfico 1: Tabulación 1. ... 30

(15)

1

INTRODUCCIÓN

El auge de las construcciones en estructuras metálicas en el Ecuador es notable, cuando se da un vistazo por las obras de tipo industrial, comercial, de oficinas y de vivienda, se logra observar que este sistema constructivo es de la predilección de inversionistas y constructores, sin embargo este tipo de obras al dársele usos como el manejo y almacenamiento de materiales de fácil combustión.

El presente trabajo de investigación busca establecer métodos de aplicación por medios mecánicos de un mortero de base cementicia pre-dosificado sobre una estructura metálica, la cual estará sometida a condiciones de fuego real; donde se evaluarán los tiempos de exposición al fuego, los tipos de fuego, temperaturas de exposición, reacción de los elementos metálicos y espesores de protección del mortero ignífugo.

En el Capítulo I, se presenta la problemática de las estructuras metálicas en la actualidad en cuanto a la protección de las mismas contra un flagelo, se establecen el planteamiento, formulación y sistematización del problema, los objetivos de la investigación, justificaciones de la misma, hipótesis planteadas, delimitaciones y los alcances de la misma.

A continuación, se establece el marco teórico describiendo en el Capítulo II los antecedentes, referencias de investigaciones sobre morteros ignífugos; conceptos y definiciones básicas y definiciones de los componentes del mortero ignífugo con la correspondiente normativa y leyes que rigen las normas que rigen la investigación, así como las leyes que delimitan los usos del producto.

(16)

2

CAPÍTULO I DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

1.1. Tema.

Evaluación de las propiedades de protección de un mortero ignífugo aplicado a una estructura metálica expuesta a riesgo de fuego.

1.2. Planteamiento del Problema.

Una de las problemáticas a las que se encuentran los proyectistas en la actualidad, es la falta de protección de sistemas ante el fuego ya que cada día las obras civiles; además de tener características funcionales y adecuadas, deben manejar parámetros de seguridad para las personas que desarrollan sus actividades dentro y a los alrededores de las edificaciones.

Los productos de protección contra incendios para obras civiles hoy en día, ganan cada vez más valor, debido a que es indispensable aplicar las normativas de seguridad para cumplir con los estándares requeridos en los correspondientes permisos de funcionamiento y en la medida de las posibilidades proteger la vida de las personas, así como preservar las afectaciones a terceros como tal.

Durante un flagelo por efecto de las elevadas temperaturas aparecen afectaciones directas e indirectas sobre las estructuras metálicas, que son consecuencia de las deformaciones de los elementos estructurales, que por lo general dan lugar a tensiones que se suman a las que ya están actuando sobre la propia estructura del edificio, y al estar expuesta a fuego directo por periodos de tiempo variables, pueden hacer colapsar una edificación.

Precisamente, la protección adecuada en la edificación representa un conjunto de medidas que eviten la propagación del fuego sobre las estructuras metálicas. De esta manera se aporta la protección necesaria en caso de incendio, además de facilitar la evacuación de los usuarios, activación de los sistemas contra incendio, la intervención de bomberos, y reducir el límite de riesgo.

(17)

3 correcta de aplicación; además no se establece con qué frecuencia se deben realizar los respectivos mantenimientos en las edificaciones

En la Norma Ecuatoriana de Construcción NEC 2015, a pesar de existir parámetros de construcción y mantenimiento, no se ha incluido la normativa de protección de estructuras metálicas, por lo que es indispensable aportar con parámetros de aplicación según el tipo de elemento estructural.

1.3. Formulación del Problema.

¿Cómo determinar parámetros de aplicación y uso de morteros ignífugos para la protección de estructuras metálicasen edificaciones?

1.4. Sistematización del Problema.

 ¿Qué factores afectan directamente a una estructura metálica durante un flagelo?

 ¿Cuáles son los espesores de mortero ignífugo necesarios para soportar un incendio según el tiempo de exposición al calor?

 ¿Cómo evaluar las propiedades mecánicas del mortero en una estructura metálica protegido con mortero ignífugo?

1.5. Objetivo general.

Realizar pruebas experimentales para evaluar las propiedades ignífugas de un mortero, aplicando fuego directo a un elemento estructural metálica protegido con mortero simple y a un elemento estructural metálico protegido con mortero ignífugo, con la finalidad de establecer la resistencia contra flagelos.

1.6. Objetivos específicos.

 Evaluar la protección que da un mortero con propiedades ignífugas en contacto directo con fuego.

(18)

4  Analizar el comportamiento de una estructura metálica con mortero simple

y con mortero ignífugo expuesta al fuego.

1.7. Justificación de la Investigación.

El presente trabajo de investigación se justifica ya que al momento, la mayoría de edificaciones construidas con estructura metálica en el Ecuador, no cuentan con la protección adecuada ante la posibilidad de ser expuesta a flagelos; es por ello que se plantea incluir un mecanismo que garantice la aplicabilidad del mortero ignífugo en las edificaciones.

Los productos que se comercializan actualmente a nivel nacional, no establecen con claridad los parámetros y tipos de aplicación que se deben tomar en cuenta según los tiempos de exposición al fuego según los elementos estructurales a proteger; además de establecer los rangos de temperaturas de exposición y espesores a establecer según la estructura metálica de una edificación.

En el Ecuador no existe normativa que regule las propiedades de los morteros ignífugos destinados a la protección de estructuras metálicas contra flagelos, así como de no existir parámetros de medición de respuesta al fuego de los materiales metálicos. Se justifica realizar la presente investigación que busca establecer las propiedades de protección de un mortero ignífugo aplicado a una estructura metálica expuesta a riesgo de fuego.

Una vez establecidas las propiedades de protección del mortero ignífugo pre dosificado permitirá de manera directa obtener criterios de evaluación con la finalidad de describir los espesores según el elemento estructural donde este producto será aplicado, contribuyendo así con una directriz de preparación y aplicación del mortero ignífugo.

(19)

5 estructura metálica expuesta a riesgo de fuego.

Delimitación Especial: Provincia del Guayas

Delimitación Temporal: 6 meses.

1.9. Hipótesis de la Investigación.

La evaluación de las propiedades de protección de un mortero ignífugo contribuirá a proporcionar para la aplicación y uso en estructuras metálicas.

Variable Independiente.

Propiedades de protección de un mortero ignífugo.

Variable Dependiente.

Proporcionar especificaciones para la aplicación y uso en estructuras metálicas.

1.10. Línea de Investigación.

Tabla 1: Línea de Investigación.

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

ULVR FIIC Sublínea

Urbanismo y ordenamiento territorial aplicando tecnología de construcción eco-amigable, industria

y desarrollo de energías renovables.

2. Materiales de

(20)

6

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO

2.1. Marco teórico.

Para la elaboración del presente proyecto de investigación, se ha realizado la recopilación de diferentes estudios, ensayos experimentales, informes técnicos, investigación de artículos científicos, en la cual se detalla información y aspectos relevantes correspondientes a morteros ignífugos para la protección de estructuras metálicas resistentes al fuego. (Paucar Galazar, 2015)

En la tesis denominada “Variación de la conductividad térmica efectiva de los materiales de protección al fuego de las estructuras metálicas a altas temperaturas”; se realiza un análisis de las estructuras metálicas expuestas a rangos de tiempo de exposición al fuego que van desde los 0 a 240 minutos de exposición constante e indirecta, analiza el comportamiento de los elementos estructurales metálicos a la exposición del fuego, determinando la temperatura a los que están expuestos de manera directa y a las temperaturas que esta alcanzan de manera indirecta por transmisión de calor. (Parras Simón , 2014)

En este trabajo Parras Simón analiza los limites elásticos y la conductividad térmica de los aceros, además de las propiedades de los componentes del mortero ignífugo, por lo que a través de un análisis comparativo establece temperaturas máximas de protección y espesores de aplicación en casos prácticos, estableciendo temperaturas de falla del mortero y temperaturas de falla de perfiles metálicos. (Parras Simón , 2014)

(21)

7 pintura intumescente, para lo cual analiza cada elemento estructural y da una solución según el elemento a proteger del fuego. (Morales Olivares, 2014)

Dentro del análisis de protección se examinó cada uno de los elementos estructurales a proteger estableciendo para su cobertura una relación entre el perímetro de protección del mortero ignífugo versus la sección de la perfilería estructural a proteger a la cual se denomina masividad, se analizan ejemplos de protección para los elementos a proteger estructuralmente en la terminal Valdivia, en cuanto a las soluciones de este tipo planteadas, ya que en la mayoría de las estructuras se recomendó la protección con pinturas especiales resistentes al fuego. (Olivares Morales, 2014)

Desarrolló en su tesis “Estudio de la resistencia efectiva al fuego de estructuras de acero diseñadas de acuerdo a normativa chilena”; donde el autor, en base a la normativa chilena realiza simulaciones de exposición al fuego sobre perfilería estructural que es diseñada a través del programa SAP 2000; y que determina las fallas de colapso en las estructuras en base a las temperaturas de exposición al fuego a las cuales estará sometida la edificación proyectada. (SOTO VALLE, 2018)

En este estudio se determinó que el colapso de los perfiles estructurales expuestos a temperatura que van desde los 20 °C hasta los 1100°C, dio como resultado que las estructuras metálicas colapsan cuando están expuestas a temperaturas que oscilan entre los 500 °C y los 600°C. (SOTO VALLE, 2018)

(22)

8 Para esto, la autora realiza un diseño de una vivienda en la cual se realizan paneles de madera con caña guadua tipo sanduche que en el interior lleva poliuretano, luego proceder a revestir con mortero cementicio las paredes, dando además de una protección termo-acústica a la panelería, además de brindar propiedades de protección contra fuego para este sistema constructivo, estableciendo costos y tiempo de vida útil. (Viera Arroba , 2015)

Desarrollo en su trabajo de titulación “Estudio de la acción del fuego (cambios de temperatura) en perfiles doblados A36 y en vigas I calidad A572 Gr. 50 en una estructura regular con pórticos”, el autor desarrolló su investigación analizando el comportamiento de las estructuras metálicas tanto por los cambios bruscos de temperatura como por los incrementos de temperatura debido a la acción de un flagelo, obteniendo valores de esfuerzos remanentes de cada uno de los elementos analizados. (Procel Andrade, 2016)

El autor toma para desarrollar su estudio una estructura de un edificio de parqueos ubicado en la ciudad de Guayaquil y construido en estructura metálica, para lo cual analiza mediante el programa SAP 2000 los esfuerzos máximos y deformaciones verticales y laterales de la edificación, además se obtuvo el valor del esfuerzo remanente de la edificación en el caso de ser expuesta a cambios bruscos de temperatura ambiental y en caso a ser expuesta a fuego directo; además analiza cada uno de los productos que existen en el mercado para protección ignifuga, indicando costos de aplicación para la edificación en estudio. (Procel Andrade, 2016)

(23)

9

2.2. Marco Conceptual. Mortero Simple.

Se define como mortero a la mezcla de cemento, agregados finos y agua, cuyos componentes son medibles en partes proporcionales con la finalidad de al ser combinados entre sí, adquieran características y propiedades que hacen que estos puedan ser aplicados como protección de superficies o ligantes entre elementos de construcción. (Villa García N. , 2016)

Ilustración 1: MorteroSimple.

Fuente: (Mundimat Cerámicas, 2019)

Propiedades del Mortero Simple.

(24)

10 Tabla 2:Propiedades del Mortero Simple.

PROPIEDAD DEFINICIÓN VARIACIÓN DEL ESTADO

Consistencia Se entiende por

consistencia a las propiedades del mortero para ser manejable o trabajable.

Depende de la cantidad de agua empleada en el mortero; de la granulometría y humedad natural del agregado fino empleado en la mezcla, condiciones de temperatura ambiente.

Tiempo de uso y aplicación

Tiempo en el cual el mortero mantiene sus

propiedades de

trabajabilidad y manejabilidad para el obrero, sin que este adicione agua a la mezcla.

Obedece al tiempo de reacción físico – química del material utilizado como cemento en la mezcla de mortero, hasta que este alcance el estado de endurecimiento o fraguado.

Densidad Es la relación de

medición sobre la ocupación en el espacio de un elemento versus su peso.

Está supeditado a la dosificación del mortero, de las propiedades del cemento y de la cantidad de agua empleada en la mezcla.

Adherencia Medición de la

Presencia de salinidad que puede estar presente tanto en los agregados finos como en el agua de mezcla

Puede presentar eflorescencias, separación de los componentes del mortero en estado de fraguado, produciendo desprendimientos o pérdidas de adherencia.

Fuente: Villa, N. (2016).

Características del Mortero Simple.

(25)

11 Ilustración 2:Características del Mortero Simple.

Fuente:Francisco, V. (2019)

Mortero Ignífugo.

El mortero ignífugo es un material que sirve como revestimientos para proteger estructuras metálicas, está compuesto por ligantes hidráulicos, vermiculita, áridos ligeros y perlita, el cual brinda resistencia al fuego en función a los espesores aplicados. Tienen propiedades anticorrosivas y no muestra alteraciones en su composición química ni física al someterse a altas temperaturas en caso de incendios. Son aislantes térmicos, acústicos y no emana sustancias toxicas o peligrosas, además resiste hasta 120 minutos cuando está expuesto directamente al fuego; por lo contrario, desprende vapor de agua. (Fernandez Carlos, 2016)

Ilustración 3:Mortero Ignífugo.

(26)

12

Propiedades del Mortero Ignífugo

La siguiente tabla se observan las propiedades del mortero ignífugo en las cuales se mencionan las características como: color, densidad aparente del mortero ignífugo, finura de molido, relación de amasado (agua/mortero), tiempo abierto de aplicación, retención de agua, resistencia compresión, resistencia flexión, dureza superficial, coeficiente de conductividad térmica y Ph. (Fernandez Carlos, 2016)

Tabla 3: Propiedades del Mortero Ignífugo.

PROPIEDADES DESCRIPCIÓN

Color Blanco

Densidad aparente del mortero seco 540 gr/l

Finura de molido < 50% 0.2 mm Relación de amasado (agua/mortero) 0.80

Tiempo abierto de aplicación > 3 horas

Fuente: Productos Cave. (2019).

Características del Mortero Ignífugo.

En la siguiente ilustración se puede observar las características que tiene el Mortero Ignífugo en la cual se mencionan las particularidades que posee al momento de ser aplicado como protección contra incendios en estructuras metálicas garantizando su durabilidad, resistencia, adherencia y la máxima resistencia al fuego. (Penroz A., 2016)

Ilustración 4:Características del Mortero Ignífugo.

(27)

13

Comportamiento Mecánico del Mortero Ignífugo.

El mortero ignífugo se caracteriza por ser de alta densidad cuando es aplicado y actúa como un elemento de unión el cual proporciona protección al acero estructural, por lo general este tipo de mortero se lo utiliza como capa selladora y protectora de aislamiento térmico debido a que posee un bajo coeficiente de conductividad térmica.(Penroz A., 2016)

Tabla 4:Comportamiento Mecánico del Mortero Ignífugo.

DATOS TIEMPO

Dureza 64

Resistencia al Impacto Pasado (No rompe a 20 libras por pie)

Combustibilidad No combustible

Resistencia a la compresión 3,1 MPa

Densidad 350-400 Kg/m3

Propagación de la llama 0

Fuerza de unión (acero sin imprimar) 491kPa Fuente: Productos Cave. (2019).

Exposición al fuego de Mortero Ignífugo.

El mortero ignífugo al estar en contacto con el fuego, actúa como aislante

(28)

14

Ilustración 5: Estructura recubierto con mortero Ignífugo. Fuente:(Sika, 2019)

Estructuras Metálicas.

Las estructuras metálicas son elementos compuestos de acero, su utilización es adecuada para la construcción de edificaciones, poseen excelentes características tanto en su funcionalidad, resistencia, uniformidad, estabilidad como rapidez de montaje además de ser económicas en comparación a otro tipo de materiales de construcción. Se caracterizan porque son ensambladas con gran facilidad en situ. (TONG SAN GUZMÁN, , 2014)

Ilustración 6:Estructuras Metálicas.

Fuente: (Construcciones S.A., 2019.)

Propiedades de las Estructuras Metálicas.

(29)

15 determina las máximas deformaciones a las que pueden estar sometidas, otra propiedad relevante es la dureza, esta establece las relaciones con la resistencia mecánica. Los elementos estructurales son conductores eléctricos; pero no todos tienen el mismo nivel de conductividad, el cobre y el aluminio tienen el mayor índice de conductividad eléctrica. (TONG SAN GUZMÁN, , 2014)

Tabla 5: Propiedades de las Estructuras Metálicas.

PROPIEDADES DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS

DUREZA 163HB(84HRb)

ESFUERZO DE FLUENCIA 310 MPa (45000 PSI)

ESFUERZO MÁXIMO 565 MPa (81900 PSI)

ELONGACIÓN 16% en 50 mm

REDUCCIÓN DE ÁREA 40%

MODULO DE ELASTIDAD 200 GPa (29000 KSI)

MAQUINABILIDAD 57%

CALOR ESPECIFICO 460 J/(Kg ´K)

DENSIDAD 7,87 g/cm 3 (0,284/in3

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA 52 W/(m´C)

COEFICIENTE DE POISSON 0,3

Fuente: Ingeniería de los Materiales. (2019).

Características de las Estructuras Metálicas.

Los elementos estructurales metálicos tienen alta resistencia al peso, lo que hace que sus cargas se distribuyan uniformemente sobre la edificación, de esta manera sus propiedades no varían con el tiempo además soportan deformaciones sin sufrir rupturas, fisuras o grietas, el mantenimiento adecuado permite alargar el ciclo de vida útil de las estructuras. (TONG SAN GUZMÁN, , 2014)

Comportamiento de las Estructuras Metálicas.

(30)

16

Ilustración 7: Comportamiento de las Estructuras Metálicas

Fuente: (Arquitectura S.A., 2019.) Exposición al fuego de las Estructuras Metálicas.

Las estructuras metálicas son materiales no combustibles, pero al ser sometido a altas temperaturas sufre perdidas en su capacidad mecánica, cuando estas llegan a sus niveles mínimos se le denomina carga crítica. Esto quiere decir que pueden soportar elementos estructurales a determinadas temperaturas según el cuadro de comportamiento mecánico. Luego estos elementos metálicos se enfrían y usualmente recuperan su resistencia inicial. (TONG SAN GUZMÁN, , 2014)

2.3. Marco Legal.

Constitución de la República del Ecuador. Título II

Derechos

Capítulo primero

Principios de aplicación de los derechos

Art. 10.- Las personas, comunidades, pueblos, nacionalidades y colectivos son titulares y gozarán de los derechos garantizados en la Constitución y en los instrumentos internacionales.

La naturaleza será sujeto de aquellos derechos que le reconozca la Constitución.

(31)

17 Nadie podrá ser discriminado por razones de etnia, lugar de nacimiento, edad, sexo, identidad de género, identidad cultural, estado civil, idioma, religión, ideología, filiación política, pasado judicial, condición socio-económica, condición migratoria, orientación sexual, estado de salud, portar VIH, discapacidad, diferencia física; ni por cualquier otra distinción, personal o colectiva, temporal o permanente, que tenga por objeto o resultado menoscabar o anular el reconocimiento, goce o ejercicio de los derechos. La ley sancionará toda forma de discriminación. El Estado adoptará medidas de acción afirmativa que promuevan la igualdad real en favor de los titulares de derechos que se encuentren en situación de desigualdad.

3. Los derechos y garantías establecidos en la Constitución y en los instrumentos internacionales de derechos humanos serán de directa e inmediata aplicación por y ante cualquier servidora o servidor público, administrativo o judicial, de oficio o a petición de parte.

Para el ejercicio de los derechos y las garantías constitucionales no se exigirán condiciones o requisitos que no estén establecidos en la Constitución o la ley. Los derechos serán plenamente justiciables. No podrá alegarse falta de norma jurídica para justificar su violación o desconocimiento, para desechar la acción por esos hechos ni para negar su reconocimiento.

4. Ninguna norma jurídica podrá restringir el contenido de los derechos ni de las garantías constitucionales.

5. En materia de derechos y garantías constitucionales, las servidoras y servidores públicos, administrativos o judiciales, deberán aplicar la norma y la interpretación que más favorezcan su efectiva vigencia.

6. Todos los principios y los derechos son inalienables, irrenunciables, indivisibles, interdependientes y de igual jerarquía.

(32)

18 8. El contenido de los derechos se desarrollará de manera progresiva a través de las normas, la jurisprudencia y las políticas públicas. El Estado generará y garantizará las condiciones necesarias para su pleno reconocimiento y ejercicio.

Será inconstitucional cualquier acción u omisión de carácter regresivo que disminuya, menoscabe o anule injustificadamente el ejercicio de los derechos. 9. El más alto deber del Estado consiste en respetar y hacer respetar los derechos garantizados en la Constitución. El Estado, sus delegatarios, concesionarios y toda persona que actúe en ejercicio de una potestad pública, estarán obligados a reparar las violaciones a los derechos de los particulares por la falta o deficiencia en la prestación de los servicios públicos, o por las acciones u omisiones de sus funcionarias y funcionarios, y empleadas y empleados públicos en el desempeño de sus cargos. El Estado ejercerá de forma inmediata el derecho de repetición en contra de las personas responsables del daño producido, sin perjuicio de las responsabilidades civiles, penales y administrativas. El Estado será responsable por detención arbitraria, error judicial, retardo injustificado o inadecuada administración de justicia, violación del derecho a la tutela judicial efectiva, y por las violaciones de los principios y reglas del debido proceso. Cuando una sentencia condenatoria sea reformada o revocada, el Estado reparará a la persona que haya sufrido pena como resultado de tal sentencia y, declarada la responsabilidad por tales actos de servidoras o servidores públicos, administrativos o judiciales, se repetirá en contra de ellos.

Ley De Defensa Contra Incendios

Codificación 0 Registro Oficial 815 de 19-abr.-1979 Última modificación: 16-ene.-2015 Estado:

Vigente LA COMISION DE LEGISLACION En uso de sus atribuciones, EXPIDE La siguiente codificación de la LEY DE DEFENSA CONTRA INCENDIOS CAPITULO I De la Organización

(33)

19 1. Quienes estacionaren un vehículo frente a los hidrantes hasta una distancia de tres metros, o hasta dos cuadras del sitio amagado;

2. Quienes ataren animales en los postes para corriente eléctrica;

3. Quienes cerraren las puertas de los teatros y más lugares públicos, mientras haya concurrencia en ellos;

4. Quienes causaren daños o perjuicios en las instalaciones u obras destinadas a la provisión de energía eléctrica;

5. Los conductores de vehículos de servicio público que no portaren apropiados extinguidores de incendios;

6. Los dueños, empresarios o administradores de teatros; coliseos, salas de cine, fábricas, hospitales, hoteles, museos, templos, establecimientos educacionales y otros locales de concentración pública, que no tuvieren debidamente instalados servicios estacionarios para defensa contra incendios;

7. Los dueños o los empresarios de espectáculos que funcionen sin el correspondiente permiso de la Jefatura de Bomberos;

8. Los que se opusieren a las inspecciones ordenadas por el Cuerpo de Bomberos en su morada o en inmuebles de su propiedad o tenencia;

9. Quienes, al efectuar recarga de extinguidores o mantenimiento de equipos contra incendios, realizaren actos dolosos que los vuelvan ineficaces;

10. Quienes hicieren llamadas telefónicas falsas de auxilio contra incendios; 11. Quienes utilicen en vehículos sirenas de alarma contra incendios, sin estar autorizados para ello;

12. Quienes arbitrariamente penetren en los predios auxiliados por el Cuerpo de Bomberos;

13. Quienes no obedecieren las órdenes y obstaren deliberadamente la labor de los bomberos en caso de flagelo;

14. Los propietarios de edificios de más de cuatro pisos que no instalaren tanques de reserva de agua de diez mil litros de capacidad, por lo menos y servicios estacionarios para defensa contra incendios en cada piso;

(34)

20 16. Quienes, en el perímetro urbano, dejaren abandonados vehículos de transporte de combustibles cargados de este elemento, aunque tuvieren las seguridades que para el transporte se requieren. Nota: Artículo reformado por Ley No. 160, publicado en Registro Oficial 984 de 22 de Julio de 1992

Art. 35.- Los primeros jefes de los cuerpos de bomberos del país, concederán permisos anuales, cobrarán tasas de servicios, ordenarán con los debidos fundamentos, clausuras de edificios, locales e inmuebles en general y, adoptarán todas las medidas necesarias para prevenir flagelos, dentro de su respectiva jurisdicción, conforme a lo previsto en esta Ley y en su Reglamento. Lo funcionarios municipales, los intendentes, los comisarios nacionales, las autoridades de salud y cualquier otro funcionario competente, dentro de su respectiva jurisdicción, previamente a otorgar las patentes municipales, permisos de construcción y los permisos de funcionamiento, exigirán que el propietario o beneficiario presente el respectivo permiso legalmente otorgado por el cuerpo de bomberos correspondiente. Los primeros jefes de los cuerpos de bomberos y los funcionarios mencionados en el inciso anterior, que no den cumplimiento a estas disposiciones y todas aquellas que se refieran a la concesión de permisos anuales y ocasionales de edificios, locales e inmuebles en general que sean idóneos, serán personal y pecuniariamente responsables de los daños y perjuicios ocasionados, sin perjuicio de la destitución de su cargo. Nota: Artículo sustituido por Ley No. 6, publicada en Registro Oficial 99 de 9 de junio del 2003.

Nota: Ver Reglamento de Aplicación de este artículo, en Acuerdo Ministerial No. 586, publicado en Registro Oficial 140 de 5 de agosto del 2003, ver Registro Oficial 140 de 5 de agosto de 2003, página 11.

Concordancias:

Constitucion De La Republica Del Ecuador, Arts. 11 Reglamento General De La Ley De Defensa Contra Incendios, Arts. 39, 40

(35)

21 contra incendios. Si una vez concluida la edificación, ésta no guardare conformidad con los planos aprobados en cuanto a prevención y seguridad contra incendios, el nombrado jefe del Cuerpo de Bomberos exigirá el inmediato cumplimiento de las medidas preventivas, previamente a la ocupación de tal edificación.

Concordancias:

Reglamento General De La Ley De Defensa Contra Incendios. Código Cuerpo De Bomberos Guayaquil

Luego de haber analizado la norma internacional AISC, se hizo una investigación en las normas nacionales para analizar las especificaciones de los códigos de construcción aplicables y también se revisó si existía protección de las estructuras de acero contra la acción del fuego en el Código del Cuerpo de Bomberos de Guayaquil.

El objetivo principal del Reglamento de Prevención Contra Incendios es la prevención y protección para la vida y los bienes de los ciudadanos en todo el territorio nacional, mediante medios de seguridad que deben ser adoptados en la planificación de una construcción.

De acuerdo Alfaro (1998), para planificar las acciones en cuanto la prevención de incendios, se tomaron se cuenta tres aspectos fundamentales:

La posibilidad de daño a la salud o a la vida de las personas, estas requieren salidas o escapes seguros que faciliten la evacuación del edificio en el menor tiempo posible.

La posibilidad de propagación de un incendio en el interior del edificio, está relacionado con la carga de incendio, que va a determinar la duración del incendio. La posibilidad de propagación del incendio desde el exterior al interior del edificio a través del aire libre, áreas circundantes.

Normas Nacionales. Cuerpo de Bombero

De La Instalación De Bocas De Incendio

(36)

22 “Art. 116.- Desde la tubería para servicio contra incendios se derivará una red en cada planta, que cubra una superficie cubierta de 500 m2 o fracción, sirviendo la terminación de la derivación como eje para la instalación de una boca de incendio o gabinete de mangueras en hierro galvanizado de 38 mm de diámetro (11⁄2”), al mismo que se conectará una válvula de paso con acople macho roscado NST, para uso de bomberos y de pitón regulable.” (Méndez, 2009)

Columna de agua para incendios.

“Art. 123.- La columna seca es una instalación de uso exclusivo para el servicio de extinción de incendios. Es una tubería dispuesta verticalmente en los edificios, con entrada en la fachada y salidas en las plantas.” (Méndez,2009).

“Art. 124.- La columna seca será de hierro galvanizado, de 80 mm de diámetro o cualquier material resistente al fuego y calor capaz de soportar, como mínimo, una presión de 20 Kg/cm2, durante dos horas y de un diámetro ajustado al rendimiento del equipo de presurización para obtener la presión mínima, pero en ningún caso inferior a 63.5 mm de diámetro.” (Méndez, 2009).

Reserva de agua exclusiva para incendios.

“Art. 131.- En aquellas edificaciones donde el servicio de protección de incendios requiera de instalación estacionaria de agua para incendios, se debe prever el caudal suficiente, aún en caso de suspensión del suministro energético de agua de la red general (municipal), por ejemplo, tanques de reserva de agua siempre llenos, ubicados en el último piso y conectados a la columna de agua para incendios.” (Méndez, 2009)

“Art. 132.- La reserva de agua para incendios estará determinada por el cálculo que efectuará el Cuerpo de Bomberos en base a la demanda, para sofocar el inicio del flagelo.” (Méndez, 2009).

De las vías de evacuación.

(37)

23

Extintores de incendio.

“Art. 173.- Son aparatos portátiles de utilización inmediata destinados a la extinción de incendios incipientes.” (Méndez, 2009)

“Art. 174.- Todo establecimiento de trabajo, servicio al público, comercio, almacenaje, espectáculos de reunión por cualquier concepto, o que por su uso impliquen riesgo de incendio, deberá contar con extintores del tipo adecuado a los materiales usados y a la clase de riesgo.” (Méndez, 2009)

Rociadores automáticos de agua.

“Art. 183.- Los rociadores automáticos de agua tiene por objeto el control y extinción de incendios que pueden producirse en los sectores protegidos por ellas mediante la descarga de agua pulverizada que se produce automáticamente sobre el área en que se origina el incendio.

Deberán colocarse en los sectores considerados de alto riesgo, conformando sectores de incendio debidamente separados de las restantes zonas del edificio mediante elementos de separación de una resistencia mínima de 2 horas.” (Méndez, 2009)

Disposiciones generales de protección contra incendios para edificios altos.

“Art. 118.- Las estructuras de hierro o acero que se empleen en las edificaciones, deben recubrirse con materiales ignífugos, con un espesor mínimo de seis milímetros (6 mm).” (Méndez, 2009)

“Art. 127.- Todos los muros medianeros y divisorios entre departamentos habitacionales, se considerarán para efectos del presente reglamento, como muros exteriores en cuanto a su resistencia de un RF-60, debiendo observarse normativas, que de acuerdo al caso será determinada por el Cuerpo de Bomberos de cada jurisdicción.” (Méndez, 2009)

(38)

24 categoría (de 5 a 10 plantas) y el tipo No. 2 para la segunda categoría (de 11 a 16 plantas), según la Tabla 4 de la 1ra. Sección del CECPI- INEN.AWS-D1.1.” (Méndez, 2009)

“Art. 161.- En los establecimientos de edificación nueva, reforma o reestructuración, las paredes delimitadoras de las habitaciones deben ser al menos RF-60 y las puertas RF-30.

El conducto de escaleras constituirá un sector de incendio independiente, cerrado por límites resistentes al fuego. Para los edificios de la primera categoría se utilizarán puertas cortafuego RF-60 de cierre automático, y para los de la segunda categoría puertas cortafuego RF-90 de cierre automático, según norma NTE INEN 754; e iluminación de emergencia y señalización conforme a la norma NTE INEN 439.” (Méndez, 2009)

“Art. 150.- En los subsuelos, los sectores de incendio deben ser construidos con materiales retardantes al fuego con un mínimo de un RF-120 y tubería vista, debe cumplir con la norma NTE INEN 440.” (Méndez, 2009).

Normas Internacionales. Pyrocrete Carboline España

Sistemas de Protección al fuego Datos de Selección y Especificación Tipo Genérico.

Mortero ignífugo de alta densidad diseñado para la protección contra el fuego de estructuras de acero, tanto en exterior como en interior.

Descripción

(39)

25 farmaceúticas, trituradoras de papel y celulosa, plantas energéticas convencionales y nucleares, fábricas, almacenes e instalaciones biomédicas e institucionales. Características

 Solución contra el fuego económica.

 Excelente recubrimiento.

 Durabilidad y dureza excepcionales.

 Clasificación UL 1709 frente a fuego de hidrocarburos de hasta 4 horas.

 Clasificación BS 476 frente a fuego de hidrocarburos de hasta 4 horas.  Resistencia a explosiones con sobrepresiones de hasta 3 atmósferas.

 Hose Stream Resistance (Resistencia a chorro de manguera).

 Tolerante a un amplio rango climatológico.

 Peso ligero. Una quinta parte del peso del hormigón para la misma protección contra el fuego.

 Ideal para aplicación in situ.

 Fácil aplicación mediante llana o proyección.  Incombustible durante y después de su aplicación.

 Libre de sulfatos y cloratos. No requiere imprimación especial.  No se desmenuza. Elevada resistencia a impacto.

(40)

(41)

27

CAPÍTULO III METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN.

3.1. Metodología.

Se realizan observaciones de los diferentes tipos de edificaciones en estructura metálica que no cuenten con la protección de carácter ignífugo, con lo cual determina la vulnerabilidad que estos tendrían en el caso de ser expuestos a un flagelo. Una vez determinado las falencias se diseñará un modelo simple en estructura metálica la cual será expuesta a condiciones de fuego en las que se analiza la reacción de los materiales metálicos al fuego; tanto con la protección ignífuga y sin la protección ignífuga, con la finalidad de terminar los espesores y tipo de aplicación para cada elemento metálico. (Hernández Sampieri, 2017)

3.2. Tipo de Investigación.

Investigación Experimental.

La investigación será además de tipo experimental, debido a que se implementará aplicaciones de este mortero, según lo indiquen las condiciones encontradas a lo largo de esta investigación, determinando los espesores y aplicaciones según los elementos estructurales y sometiéndolos a fuego real. Determinando el comportamiento real de un pórtico sometido a fuego directo midiendo la protección del mortero, la temperatura y deformaciones de los elementos metálicos, dando las correspondientes conclusiones y recomendaciones para la aplicación del producto en el mercado ecuatoriano. (Hernández Sampieri, 2017)

Investigación Exploratoria.

(42)

28

Investigación Descriptiva.

La investigación propuesta será de tipo descriptiva, ya que se permite describir cada uno de los materiales y procesos que se van a emplear durante la experimentación de los ensayos que se realizan en una estructura metálica, sometida a contacto directo con el fuego. De esta manera se tomaran dos procesos; en el primero, la estructura metálica está recubierta por un espesor determinado de mortero ignífugo y la segunda, no contara con este recubrimiento, así se determinará en qué tiempo de contacto y a que temperatura de exposición surgen las deformación en los elementos estructurales. (Hernández Sampieri, 2017)

3.3. Enfoque de la Investigación.

Para este trabajo de investigación se sustenta en dos enfoques que son el cualitativo y el enfoque cuantitativo. El primero determinara las propiedades de la protección de un mortero ignífugo, evaluando los resultados objetivamente bajo los parámetros de validez, factibilidad y confiabilidad; mientras que el segundo evaluará el comportamiento y reacción ante un incendio del mortero ignífugo, midiendo sus resultados de forma numérica, determinando de esta manera los espesores a utilizar según la protección que se quiera dar a la estructura metálica. (Hernández Sampieri, 2017)

3.4. Técnicas e instrumento.

(43)

29 Se desarrollaron 10 preguntas las cuales tienen que ver con el conocimiento de las técnicas de protección a las estructuras metálicas, si conocen de la aplicación del mortero para protección de incendios y si esta protección contra fuego de las estructuras es para ellos importante. Para la presentación de los resultados de la encuesta se han tabulado el resultado de la encuesta en el programa Microsoft Excel ®, desarrollando gráficos en los cuales sean más claro mostrar los correspondientes resultados. (Hernández Sampieri, 2017)

3.5. Población.

Según los datos del último censo de población demografía elaborado por el INEC en el año 2010, el Cantón Guayaquil cuenta con una población de 2’350.915 habitantes correspondiente al 16,23% de la población total nacional. Se tomarán en cuenta edificaciones construidas en estructura metálica que no cuenten con la protección ignífuga en sus infraestructuras que se encuentren en la ciudad de Guayaquil. (Hernández Sampieri, 2017)

3.6. Muestra.

Según la Normativa APA, la muestra es una fracción por lo general numérica que representa a toda una población; para la demostración del enfoque cuantitativo y como parte de la metodología seleccionada de la encuesta; necesitamos determinar la muestra representativa para nuestra investigación. (Hernández, 2017)

(44)

30

3.7. Análisis y Resultados.

ENCUESTA DIRIGIDA A PROFESIONALES DE LA CONSTRUCCIÓN. PREGUNTA 1.

¿Cree usted que los sistemas de detección y combate de incendios son suficientes para proteger las estructuras metálicas de una edificación?

Tabla 6:Resultados de encuesta pregunta 1.

Totalmente

Elaborado por: Saca, A. (2019)

Gráfico 1: Tabulación 1. Elaborado por: Saca, A. (2019)

Análisis:

En la recolección de datos, del 100%, el 4% está Totalmente de acuerdo, el 10% están De acuerdo, el 4% están Ni de acuerdo ni en desacuerdo, el 36% están en Desacuerdo y el 46% están Totalmente en desacuerdo.

(45)

31

PREGUNTA 2.

¿Considera usted que el mortero ignífugo posee adherencia y durabilidad en las estructuras metálicas?

Tabla 7: Resultados de encuesta pregunta 2. Totalmente

Gráfico 2: Tabulación 2.

Elaborado por: Saca, A. (2019) Análisis:

De la información recolectada, del 100%, el 20% está Totalmente de acuerdo, el 60% están De acuerdo, el 2% están Ni de acuerdo ni en desacuerdo, el 10% están en Desacuerdo y el 8% están Totalmente en desacuerdo

(46)

32

PREGUNTA 3.

¿Cree usted necesario implementar recubrimiento de mortero ignífugo en las estructuras metálicas?

Totalmente

Análisis:

(47)

33

PREGUNTA 4.

¿Está dispuesto a utilizar el mortero ignífugo como material de recubrimiento en las estructuras metálicas?

Totalmente

Análisis:

El gráfico 4 indica que, del 100%, el 40% está Totalmente de acuerdo, el 24% están De acuerdo, el 12% están Ni de acuerdo ni en desacuerdo, el 14% están en Desacuerdo y el 10% están Totalmente en desacuerdo.

(48)

34

PREGUNTA 5.

¿Cree usted que es importante desarrollar una técnica de innovación para la utilización de mortero ignífugo en las edificaciones con estructuras metálicas? Tabla 10: Resultados de encuesta pregunta 5.

Totalmente

Análisis:

El gráfico 5 indica que, del 100%, el 50% está Totalmente de acuerdo, el 24% están De acuerdo, el 14% están Ni de acuerdo ni en desacuerdo, el 10% están en Desacuerdo y el 2% están Totalmente en desacuerdo.

(49)

35

PREGUNTA 6.

¿Cree usted importante considerar en los diseños estructurales la protección ignífuga de las estructuras metálicas, sin importar el uso de la edificación?

Totalmente

Análisis:

Los resultados que se obtuvieron de los encuestados, del 100%, el 34% está Totalmente de acuerdo, el 26% están De acuerdo, el 20% están Ni de acuerdo ni en desacuerdo, el 8% están en Desacuerdo y el 12% están Totalmente en desacuerdo.

(50)

36

PREGUNTA 7.

¿Cree usted que la utilización del mortero ignífugo en las estructuras metálicas deba ser aplicada únicamente por personal especializado?

Totalmente

Elaborado por: Saca, A. (2019)

Gráfico 7: Tabulación 7. Elaborado por: Saca, A. (2019) Análisis:

En la pregunta 7 se tiene como resultado que, del 100%, el 20% está Totalmente de acuerdo, el 42% están De acuerdo, el 10% están Ni de acuerdo ni en desacuerdo, el 10% están en Desacuerdo y el 18% están Totalmente en desacuerdo.

(51)

37

PREGUNTA 8.

¿Considera usted que deba existen una normativa que exija la aplicación del mortero ignífugo como recubrimiento de protección en las edificaciones que sean diseñadas con estructuras metálicas?

Totalmente

Gráfico 8: Tabulación 8. Elaborado por: Saca, A. (2019) Análisis:

El resultado de las encuesta proporcionó que, del 100%, el 22% está Totalmente de acuerdo, el 4% están De acuerdo, el 56% están Ni de acuerdo ni en desacuerdo, el 4% están en Desacuerdo y el 14% están Totalmente en desacuerdo.

(52)

38

PREGUNTA 9.

¿Recomendaría usted a otros profesionales de la construcción el uso y aplicación del mortero ignífugo ante la protección de flagelos en edificaciones con estructura metálicas para prevenir el colapso de las mismas?

Tabla 14: Resultados de encuesta pregunta 9.

Totalmente

Gráfico 9: Tabulación 9. Elaborado por: Saca, A. (2019) Análisis:

(53)

39

PREGUNTA 10.

¿Cree usted importante combinar el mortero ignífugo con eco-materiales para la protección de las estructuras metálicas?

Tabla 15: Resultados de encuesta pregunta 10. Totalmente

Análisis:

En la recolección de datos indica que, del 100%, el 58% está Totalmente de acuerdo, el 22% están De acuerdo, el 10% están Ni de acuerdo ni en desacuerdo, el 8% están en Desacuerdo y el 2% están Totalmente en desacuerdo.

(54)

40

CAPITULO IV LA PROPUESTA

4.1. Esquema del proceso de elaboración.

Ilustración 8: Esquema del proceso de elaboración. Elaborado por: Saca, A. (2019)

4.2. Descripción de los Ensayos y del Sistema Constructivo del Banco Estructural.

Materiales.

 Cemento Ignífugo VESUVIUS HYDRECON TM 3200 CASTABLE.  Cemento Tipo 1 Portland.

(55)

41  Tubo cuadrado e=2mm.

 Varilla lisa punta redonda.

 Gas licuado WORTHING SINCE 1955.  Termómetro digital

Elaboración del Banco de Prueba.

Para complementar el estudio experimental con los materiales antes mencionados, se procede a elaborar el banco de prueba con el objetivo de realizar el ensayo de resistencia al fuego, con en el cual se puede estimar la capacidad aislante tanto del mortero ignífugo como el mortero simple con diferentes espesores (1 cm, 2 cm y 3 cm).

Primero, se procedió a realizar cortes de diferentes tramos con el tubo cuadrado con un espesor de 2 mm.

 Dos tramos con longitud de 80 cm que se utiliza como base para sostener la estructura.

 Dos tramos con longitud de 140 cm que se coloca en los laterales en sentido vertical divididas en dos secciones.

 Un tramo con longitud de 170 cm que se colocó en la parte superior en sentido horizontal divididas en tres secciones.

(56)

42 Ilustración 9:Banco de Prueba Estructural.

Elaborado por:Saca, A. (2019)

4.3. Elaboración de los Ensayos.

(57)

43

Ilustración 10:Modelos de Ensayos.

4.4. Detalles técnicos de los Ensayos.

Ensayo de Resistencia a la Resistencia a la Compresión.

Para realizar este ensayo se elaboró un muestreo de un saco de mortero refractario VESUVIUS HYDRECÓN TM 3200 CASTABLE, en el cual se utilizan cuatro moldes metálicos cuyo diámetro y altura es de 5 x 11 cm. Primero para elaborar los especímenes de los cilindros de mortero ignífugo se mezcla de mortero ignífugo más de agua, una vez obtenida una mezcla homogénea se coloca en los moldes en dos capas con 16 varillazos con una varilla lisa punta redonda de 20 cm de largo para luego enrazados y colocado en un lugar fijo y totalmente nivelado durante 24 horas a una temperatura normal.

Ilustración 11: Modelo de Cilindro.

(58)

44 Cabe señalar que la resistencia del mortero ignífugo depende del proceso de curado de los cilindros, el cual empieza con el desencofrado de los especímenes, para luego sumergirlos en agua a una temperatura de 23° C +/- 20 C y en condiciones de humedad relativa ˃ 95% hasta el día del ensayo. Luego del curado respectivo se procede a realizar su respectiva rotura.

Ilustración 12:Modelo de Cilindro a Ensayar. Elaborado por: Saca, A. (2019)

Ensayos de Resistencia a Altas Temperaturas.

En el siguiente ensayo se procede a realizar una dosificación de una mezcla de 500g. de mortero ignífugo refractario +200 (ml) de agua. Como primer paso se fabrica 3 pastillas con mortero ignífugo en moldes metálicos circulares de 6 cm de diámetro y con un altura de 5 cm, estableciendo tres espesores específicos (1cm, 2cm y 3cm de altura).

Ilustración 13:Espesores de Modelos.

(59)

45 Una vez terminado el proceso de curado, se colocan las pastillas en un horno a 300° C. durante 4 días, así se analiza y determina el comportamiento de los moldes durante el procedimiento establecido, para tener como resultado modelos resistentes sin presentar rasgos de fisuras o daños a su alrededor.

Ilustración 14:Modelos de ensayos. Elaborado por:Saca, A. (2019)

Ensayo En Banco De Prueba.

Ensayo En Banco De Prueba Con Recubrimiento De Mortero Simple Tabla 16:Dosificación De Mortero Simple

DOSIFICACIÓN DE MORTERO SIMPLE Agregado Arena fina gris 6000 6Kg Tercera parte de árido

H2O Agua 1.640 ml

Relación óptima entre aglomerantes y árido

sería 1/3.

Para realizar el tercer ensayo, se procede a utilizar el banco de prueba descrito anteriormente, en el cual se recubre con mortero, arena fina y agua en 3 de los lados del perfil vertical izquierdo inferior, dejando libre un lado del pórtico con la finalidad de tomar nota de la temperatura alcanzada al instante de realizar el ensayo. Primero se coloca una malla electrosoldada liviana, luego se procede a colocar la

(60)

46

Ilustración 15: Proceso de elaboración.

Ensayo En Banco De Prueba Con Recubrimiento De Mortero Ignífugo.

Tabla 17: Dosificación De Mortero Ignífugo.

DOSIFICACIÓN DE MORTERO IGNÍFUGO

TOTAL

gr EQUIVALENTE

FÓRMULA

Aglomerante Cemento - Mortero 9000 9 Kg

12 Kg = Aglomerante

H2O Agua 960 ml

relación optima sería aglomerante Vs

humedad

Elaborado por: Saca, A. (2019)

(61)

47

Ilustración 16:Banco de Prueba.

Una vez culminado el tiempo establecido, se realiza el ensayo con un cilindro de gas licuado marca (WOETHINGTOW SINCE1955) y (GLOBAL – MAPP – GASS) con manguera y soplete acompañado con un termómetro digital para verificar y observar la temperatura del fuego al cual será sometida la estructura del banco de prueba.

Para terminar en las áreas estructuradas del pórtico se realiza el ensayos de resistencia al fuego, el cual consiste en someter el banco de prueba al contacto directo con el fuego en los diferentes espesores en distintas secciones a tiempo establecido (5min y 10 min) a una Temperatura inicial de 32° C, se aplica el mortero tanto simple como ignífugo en tres de los cuatro lados del pórtico, tomado encuenta que cada unos de ellos tiene un espesor diferente ( 1cm, 2 cm y 3c).

(62)

48

4.5. Resultados de los ensayos. Adherencia de los morteros.

Al momento de realizar la mezcla del mortero simple o del mortero Ignífugo, para verificar la relación agua cemento y la adherencia de sus componentes en el banco de prueba, se tomaron en cuenta las respectivas dosificaciones de arena fina, agua, mortero simple o ignífugo según sea el caso, con el objetivo de conocer la resistencia de los morteros al contacto directo con el fuego.

El amasado de la mezcla de los morteros se realizó de manera envolvente brindando así la manejabilidad adecuada evitando la resequedad, la fisura y el resquebrajamiento; una vez realizado el proceso se colocó la mezcla en el banco de prueba (estructura metálica) sin presentar inconvenientes de adherencia ni dificultades. Finalmente pasó al proceso de curado el cual duro un periodo de 7 días para así brindar la resistencia requerida.

Ilustración 18:Mezcla de mortero.

Elaborado por: Saca, A. (2019)

Ensayo de Resistencia a la Compresión.

(63)

49

Ilustración 19:Ensayo de Resistencia en Cilindro.

Por otro lado a los cilindros restantes se les realizó la prueba de resistencia a la compresión a los 7 días después de haber finalizado el curado, al igual que en los cilindros anteriores presentaron diferentes resultados en las resistencias. Concluyendo así que se obtiene valores de resistencias del 50%, 60 % y 70% a los 3 días y a los 7 días cumpliendo con lo establecido en la norma (ASTM C-199).

Tabla 18:Ensayo de Resistencia en cilindros.

RESISTENCIA A LOS 3 DIAS

Ensayos De Resistencia a Altas Temperaturas.