Un almacén de acero utiliza pórticos de acero que se repiten a lo largo de su estructura para transmitir las cargas del techo y las paredes a la base de las columnas, dejando un amplio espacio libre, en su mayor parte, para almacenamiento. La cantidad de espacio libre en dicho espacio y la altura máxima a la que se pueden apilar las mercancías dependen de la luz, la altura del alero y la separación entre vanos. Las cargas de viento, nieve y sísmicas del emplazamiento determinan entonces el dimensionamiento de los elementos estructurales. Las grúas, el aislamiento y el almacenamiento en frío modifican nuevamente la estructura, por lo que es necesario realizar un asentamiento previo al diseño del pórtico.
¿Qué diferencia a un almacén de acero de otros edificios?
Un almacén de acero es una estructura de almacenamiento o distribución cuyo esqueleto portante es un armazón de acero, generalmente un pórtico, revestido con chapa perfilada o paneles sándwich aislantes. El armazón realiza la función estructural. El revestimiento protege de la intemperie y transmite la carga del viento y la nieve al acero. En muchos almacenes de hormigón prefabricado y mampostería, las propias paredes soportan la carga, por lo que las grandes aberturas requieren una solución estructural específica. Una estructura Quonset arqueada integra armazón y techo, mientras que las paredes laterales verticales de un pórtico mantienen la altura completa hasta la línea de la pared. Esto es importante cuando las estanterías se extienden a lo largo de las paredes laterales.
Muchos almacenes modernos de acero de una sola planta son prefabricados. Los elementos se diseñan para un proyecto específico y luego se cortan, taladran y sueldan en fábrica, por lo que el trabajo en obra se reduce principalmente a atornillar. La rapidez, la durabilidad y la amplitud del espacio son las ventajas habituales de un almacén de acero . El coste de construcción de un almacén depende principalmente de la luz, la altura, las cargas y el volumen.
Un error común es pensar que "almacén de acero" se refiere a un producto con dimensiones fijas. La misma lógica estructural permite construir tanto un almacén de repuestos de 30 m de ancho como un centro de distribución de 100 m. Lo que varía entre ambos es la profundidad de las vigas, el tamaño de las columnas y el arriostramiento, factores que dependen de la luz y las cargas del emplazamiento. Los compradores que parten de las dimensiones de un catálogo y solo posteriormente especifican la distribución de las estanterías y las cargas del emplazamiento suelen acabar rediseñando la estructura.
¿Cómo se construye la estructura de un almacén de acero?
Una nave industrial de acero se compone de tres capas: marcos primarios que abarcan todo el ancho, elementos secundarios que se extienden entre los marcos y arriostramientos que impiden que la estructura se deforme a lo largo. Cada capa tiene una función específica, por lo que sobredimensionar una capa no compensa la debilidad de otra.
| Componente | ¿Qué hace? | ¿Qué determina su tamaño? |
|---|---|---|
| Estructura principal (columnas y vigas) | Abarca todo el ancho y transmite la carga del techo y las paredes a la cimentación. | Luz, altura del alero, cargas del techo y de la grúa |
| Purlins | Transportar las planchas del techo entre los marcos | Espacio entre bahías, carga de nieve, elevación por viento, tipo de revestimiento |
| Cinturones | Transportar el revestimiento de la pared entre las columnas | Espacio entre bahías, presión del viento, aperturas de puertas |
| Refuerzo de techos y paredes | Resiste la acción del viento y los sismos a lo largo de su longitud y mantiene los marcos en posición vertical durante el montaje. | Longitud del edificio, cargas de viento y sísmicas, número de vanos |
| Sobre (hoja o panel sándwich) | Protege del clima y transfiere el viento y la nieve a las correas y cinchas. | Exposición, objetivo de aislamiento, corrosividad del sitio |
La nieve en el techo pasa de las láminas a las correas, de las correas a las vigas y baja por las columnas hasta los cimientos. El viento en un muro lateral sigue un camino más largo: a través de las correas hasta las columnas del muro lateral, hacia los arriostramientos del techo y los elementos del alero, y baja por los vanos arriostrados hasta los cimientos. Un edificio con pocos vanos arriostrados, o conexiones débiles a lo largo de ese recorrido, puede ser fuerte en su ancho y aun así balancearse a lo largo de su longitud. La mayoría de las estructuras de almacenes siguen el principio del pórtico, donde las juntas rígidas en los aleros y la cumbrera permiten que las columnas y las vigas trabajen juntas, por lo que no se necesitan columnas interiores para sostener el techo.
El grado del acero determina la cantidad de acero necesaria para cada trayectoria de carga, dentro de ciertos límites. Según la norma GB/T 1591, el acero Q355B tiene una resistencia mínima a la fluencia especificada de 355 MPa para espesores nominales de hasta 16 mm, con valores inferiores para placas más gruesas. El acero Q235B, según la norma GB/T 700, disminuye con el espesor de la misma manera. El uso de Q355B en lugar de Q235B puede reducir el peso del acero en elementos cuya resistencia es primordial. Cuando la deflexión, la estabilidad general o el detalle de las conexiones son factores determinantes, el ahorro puede ser mínimo. Las normas de materiales definen el acero; el código de diseño define el dimensionamiento del pórtico. Dependiendo del mercado, suele ser ASCE 7 con AISC 360 en Estados Unidos, EN 1990, EN 1991 y EN 1993 con anexos nacionales en Europa, o GB 50017 en China. Un pórtico diseñado según un código no cumple automáticamente con las cargas, las normas contra incendios ni el proceso de aprobación de otra jurisdicción.
¿Qué dimensiones son las más importantes?
La luz, la altura del alero y la separación entre bahías determinan el funcionamiento de una nave industrial de acero, y cada una tiene una medida estructural y otra útil. La luz estructural se mide generalmente entre los ejes centrales de las columnas, mientras que el ancho libre interno se mide entre las caras interiores de las columnas. La altura del alero es la altura de la pared en los aleros; la altura libre es la altura útil por debajo de la obstrucción más baja. La separación entre bahías es la distancia entre los pórticos a lo largo de la longitud. Es importante definir estas medidas antes de dimensionar el acero para estanterías, pasillos para montacargas y muelles de carga, ya que modificarlas posteriormente implica rediseñar todos los pórticos.
Un diseño de estanterías con un ancho libre de 30 m no se ajustará a una estructura diseñada para una luz de 30 m, ya que las columnas ocupan parte de ese ancho. Los compradores deben especificar ambas dimensiones siempre que las estanterías o los pasillos requieran un ancho libre garantizado.
Lo mismo se aplica en vertical. La altura libre relevante para las estanterías es la altura libre en un almacén , medida hasta el obstáculo más bajo: el soporte de la viga, la iluminación o los rociadores contra incendios.
En una estructura de pórtico inclinado simétrico, la altura del tejado desde el alero hasta la cumbrera se puede aproximar como la mitad de la luz multiplicada por la pendiente del tejado. En una luz de 60 m con una pendiente de 1:10, la cumbrera se sitúa unos 3 m por encima del alero (30 m × 0.1). Esta altura es geométrica, no representa 3 m de altura adicional en la estructura: la profundidad de las vigas, la iluminación, las distancias de seguridad para los rociadores y la estrategia contra incendios dependen de ella. Lo que sí muestra es que la distancia de seguridad más ajustada suele estar en las paredes laterales, donde el chaflán es más profundo. Introduzca su propia luz y pendiente en la misma multiplicación y, a continuación, compruebe la altura libre fila por fila antes de fijar la altura de la estructura.
El espaciado entre bahías funciona de la misma manera. Cada línea de bastidores trae columnas a las paredes laterales y a cualquier línea de columnas interiores, por lo que espaciar los bastidores para que coincidan con los módulos de estanterías y las puertas de muelle evita que las columnas obstruyan los pasillos.
La personalización de un almacén de acero con puertas de muelle, entreplantas o claraboyas se realiza dentro de la misma cuadrícula, por lo que su ubicación debe definirse antes de dibujar la estructura. Lograr el espaciado adecuado entre las columnas del almacén es principalmente una cuestión de armonizar estanterías, muelles y estructuras. La decisión de si existen líneas de columnas interiores o no depende de si se opta por una estructura de vano libre o de varios vanos.
Los dibujos y las ofertas suelen utilizar términos casi sinónimos para estas dimensiones que apuntan a cosas diferentes, y leerlos como si fueran uno solo es una causa común de un informe incongruente.
| Término o frase | A qué se refiere | Qué hacer con ello |
|---|---|---|
| Longitud / ancho libre | La luz se suele medir entre los ejes centrales de las columnas; el ancho libre se mide entre las caras interiores de las columnas. | Indique dónde se necesita un ancho garantizado para los estantes o los pasillos. |
| Altura del alero / altura libre / altura del techo | La altura del alero es la altura de la pared en los aleros; la altura libre es la altura utilizable por debajo de la obstrucción más baja; "altura del techo" es informal y puede significar cualquiera de las siguientes cosas: | Especifique la altura libre para las estanterías y solicite por separado la altura del alero y la profundidad del chaflán |
| Bahía / módulo | Un módulo es el espacio entre dos bastidores a lo largo; "módulo" suele ser una unidad de bastidor o de rejilla. | Indique el espaciado de las bahías en metros y el módulo del rack por separado. |
| PEB / PEMB / Edificio prefabricado de acero | Edificio prefabricado (metálico), diseñado según el proyecto y fabricado en fábrica; el término "prefabricado" es más flexible y puede incluir kits estándar. | Pregunte si la estructura está diseñada para las cargas de su obra o si proviene de un kit estándar. |
¿Qué cambios se producen en los almacenes de gran altura, las cámaras frigoríficas o las grúas?
Un almacén de acero estándar permite el almacenamiento a temperatura ambiente con estanterías convencionales, pero tres requisitos obligan a modificar la estructura del proyecto: alturas de almacenamiento superiores a las habituales, temperaturas inferiores a la ambiente y elevación de cargas dentro del edificio. Cada uno de estos factores modifica la estructura a un nivel distinto y requiere un estudio previo al diseño del armazón. Alteran las dimensiones de los elementos, las placas base o las conexiones de los paneles, aspectos que no pueden modificarse económicamente tras la fabricación.
| Requisito | Lo que cambia en la estructura | Cuándo debe decidirse |
|---|---|---|
| Estanterías altas o almacenamiento automatizado | Columnas más altas, tolerancias más estrictas para las grúas apiladoras y la posibilidad de elegir entre una estructura autoportante y una estructura soportada por estanterías (revestida). | Antes del diseño del marco, junto con las cargas del proveedor de estanterías |
| Almacenamiento refrigerado o congelado | Un panel aislante hermético al vapor, un suelo aislado y, en zonas con riesgo de congelación, protección contra heladas en el subsuelo. | Antes del diseño de los cimientos y la estructura |
| Grúa aérea | Vigas y soportes de grúa, columnas más pesadas y reacciones de base más grandes | Antes del diseño de la estructura, la capacidad de la grúa y la luz son datos de entrada para la estructura. |
| Producción junto con el almacenamiento | Cargas de proceso, servicios y aperturas que no incluye un informe de almacenamiento. | Antes de fijar la base de carga |
| Almacenamiento a temperatura ambiente con aislamiento térmico | Paneles sándwich en lugar de láminas de una sola capa, con espaciamiento modificado entre correas y travesaños. | Antes del trazado de las correas y los travesaños |
No existe un umbral de código único para “granero de gran altura”. En la práctica, el diseño de almacenes de gran altura generalmente comienza alrededor de los 12 m de altura libre. Las cargas de las grúas son el cambio que los compradores suelen subestimar. Un sistema de grúa de almacén agrega peso, pero también agrega fuerzas horizontales de sobrecarga y frenado a nivel de los rieles, que las columnas resisten al flexionarse. El almacenamiento en congelación es el cambio que con mayor frecuencia se subestima. Dependiendo de la temperatura, el suelo y el nivel freático, la protección contra heladas bajo el piso puede usar conductos de aire ventilados, calefacción eléctrica o un sistema de fluido circulante, definido por el diseño térmico y geotécnico específico del proyecto. La selección de la planta de refrigeración es un diseño mecánico independiente y se ubica fuera del marco del edificio.
¿Cuánto dura y puede crecer?
La vida útil de un almacén de acero suele estar menos limitada por la estructura que por su protección contra la corrosión, por lo que la vida útil de diseño de la estructura y la durabilidad del recubrimiento deben considerarse por separado. La norma ISO 12944-2:2017 clasifica la corrosividad atmosférica desde C1 (muy baja) hasta C5 (muy alta) y CX (extrema). La norma ISO 12944-1:2017 define por separado los rangos de durabilidad para los sistemas de pintura protectora, desde baja (hasta 7 años) hasta muy alta (más de 25 años) antes de la primera pintura de mantenimiento importante. Estos rangos son categorías de planificación, no garantías ni intervalos de repintado fijos. Los recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente se rigen por una norma diferente, la ISO 1461, por lo que las clases de durabilidad de la pintura de la ISO 12944 no se transfieren directamente a los elementos galvanizados.
Al comparar ambas cifras, se observa algo que rara vez se menciona. Cuando la vida útil de un cuadro pintado supera la durabilidad de su sistema de pintura, el repintado de mantenimiento debe formar parte del plan a largo plazo, con una periodicidad determinada por la inspección, la exposición real y el estado del recubrimiento. En un cuadro pintado, por lo tanto, la especificación del recubrimiento influye más en el presupuesto de mantenimiento que el tipo de acero. Un emplazamiento costero o con presencia de productos químicos, en una categoría de corrosividad más alta, reduce el intervalo de mantenimiento para el mismo sistema.
La ampliación resulta más sencilla a lo largo. Los nuevos tramos se unen con mayor facilidad donde el muro final se diseñó como un pórtico completo, listo para convertirse en un pórtico interior. Planificar esto en la fase de diseño tiene un coste mínimo. Adaptar posteriormente un muro final ligero existente implica evaluarlo para su refuerzo, modificación o sustitución. Ampliar a lo ancho es más difícil, ya que un nuevo tramo paralelo crea una canaleta y modifica las cargas sobre la línea de columnas compartida.
¿Cuáles son sus limitaciones?
Un almacén de acero presenta cuatro limitaciones que no se incluyen en la lista habitual de ventajas. Ninguna de ellas descarta el acero, pero cada una amplía las posibilidades que una cifra inicial baja podría no reflejar.
- Elementos fundamentales: Un pórtico concentra sus cargas en la base de las columnas, incluyendo la fuerza de elevación del viento y el empuje horizontal, por lo que las zapatas necesitan un diseño específico para contrarrestar esas reacciones.
- Rendimiento del envolvente: Una envolvente metálica de una sola capa se calienta y se enfría rápidamente. En climas húmedos, el contacto del aire caliente con una lámina fría produce condensación bajo el techo, por lo que el aislamiento y el control de la humedad deben tenerse en cuenta incluso para el almacenamiento a temperatura ambiente.
- Dependencia del recubrimiento: En un emplazamiento costero o químico, el revestimiento establece el ciclo de mantenimiento descrito anteriormente.
- Fuego: El acero no arde, pero pierde gran parte de su resistencia a temperaturas muy inferiores a su punto de fusión. La necesidad de protección contra incendios para la estructura depende del uso que se le dé al edificio, de los bienes almacenados, de su tamaño y de la normativa local.
Para un almacén pequeño o temporal con cargas ligeras, una estructura arqueada o textil más sencilla puede ser suficiente. Un almacén de acero con estructura de pórtico justifica su coste adicional cuando se requieren paredes laterales de altura completa, estanterías de gran capacidad, grúas o una larga vida útil.
¿Qué se decide primero?
La luz con ancho libre, altura libre y separación entre bahías son las decisiones que deben definirse primero en el almacén de acero. Junto con las cargas de obra, son datos de entrada para el dimensionamiento de cada elemento, la cimentación y la disposición de los paneles, y son los aspectos más costosos de modificar una vez cortado el acero. La provisión para grúa, un muro de contención preparado para una posible ampliación y la categoría de revestimiento para la obra también deben considerarse en esta misma decisión inicial, por la misma razón.
La altura de las estanterías suele definirse a partir de la altura del alero en los planos, pero el chaflán se clava en el nivel de la viga superior a lo largo de las paredes laterales. Verificar la altura libre fila por fila con respecto a la geometría del marco evita este problema. Las cargas del sitio, la categoría de corrosividad y el código aplicable dependen de la ubicación, por lo que deben confirmarse para cada proyecto. Indicamos el código de diseño aplicable en el presupuesto, antes de la aprobación de los planos. Si la distribución de sus estanterías y el ancho libre ya están definidos, la página de Construcción de Almacenes de Acero enumera los rangos de especificaciones y qué enviar para obtener un marco dimensionado según ellos.
Preguntas Frecuentes
En general, sí. El término más amplio, «edificio metálico», incluye kits de estructuras ligeras y cocheras. Un almacén de acero suele referirse a una estructura de acero prefabricada, dimensionada para soportar las cargas, estanterías y puertas propias de un almacén.
La luz libre depende de la altura del alero, las cargas del techo y de la grúa, y el sistema de la estructura. Es posible lograr luces libres muy amplias, pero el consumo de acero por metro cuadrado aumenta más rápido que el ancho, por lo que la mayoría de los diseños comparan la luz libre con una o dos líneas de columnas interiores antes de tomar una decisión.
La cobertura varía según el proveedor y el contrato. Muchos proveedores separan la estructura, el acabado del revestimiento y la cubierta del techo, cada uno con sus propios términos y condiciones. Lea las exclusiones de la garantía del revestimiento para entornos costeros o químicos, donde las reclamaciones suelen estar limitadas.
Una estructura atornillada se puede desmontar y volver a montar. Generalmente, es necesario reemplazar los paneles, los sujetadores y los selladores, y la estructura debe revisarse nuevamente para comprobar si resistirá las cargas de viento, nieve y sísmicas del nuevo emplazamiento.
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