Este artículo es la versión resumida de un informe técnico elaborado por Hilti en el que se comparan dos soluciones alternativas para la fijación de elementos al acero: pernos y abrazaderas para vigas (véase la figura 1). Estas soluciones son alternativas viables a los métodos tradicionales, como la soldadura y el atornillado. La comparación se realizó únicamente para las soluciones de pernos y abrazaderas para vigas del portfolio de Hilti y abarca un análisis técnico y un estudio sobre el coste total de la instalación (incluidos los costes de herramientas y mano de obra). 

Figura1 : algunas de las soluciones comparadas: S-BT HL (izquierda), MQT-21-41 R (centro) y MAB (derecha). La comparación realizada y los resultados mostrados incluyen otras soluciones.

Comparación técnica

En este apartado comparamos ambas tecnologías desde una perspectiva técnica, incluyendo el material base, las capacidades de carga, los entornos corrosivos, las homologaciones, la vibración, la fatiga, la resistencia sísmica y la resistencia al fuego.
En lo que respecta a los requisitos del material base, los pernos ofrecen una compatibilidad general más amplia, incluyendo el acero pintado (sin necesidad de reelaboración), el acero con protección pasiva contra incendios, no requieren acceso a ambos lados del material base y pueden aplicarse en perfiles de acero sin brida (necesarias para fijar las abrazaderas de viga). Sin embargo, las abrazaderas para vigas pueden ser una buena solución si la fijación no es perpendicular al material base y cuando se necesitan diámetros mayores (como M16).
Para cargas resistentes, el rendimiento de ambas tecnologías en cortante puede ser similar, pero las abrazaderas para vigas ofrecen una mayor resistencia a las cargas de tracción. A pesar de ello, es importante señalar que pueden aplicarse algunos factores de reducción a las cargas resistentes de las abrazaderas para vigas, concretamente para evitar daños en el revestimiento (factor de reducción de hasta el 50 % [1] debido a la fricción en la superficie de acero pintado) y debido a la pérdida de pretensión con el paso del tiempo.
En lo que respecta a la corrosión, las abrazaderas para vigas se utilizan normalmente en entornos con menor corrosión (hasta C4) [2], mientras que los pernos se pueden aplicar en entornos más agresivos (hasta C5 o incluso CX). Los pernos también ofrecen una mayor esperanza de vida en estos entornos, con ciertos tipos que proporcionan hasta 40 años de resistencia a la corrosión. Los pernos también cuentan con una gama más amplia de homologaciones. Las abrazaderas para vigas, aunque más limitadas en sus certificaciones, cuentan con homologaciones que podrían ser relevantes para aplicaciones de rociadores (como la homologación FM) [3] o industrias automovilísticas (como la confirmación PWIS / LABS) [4].
En aplicaciones sujetas a vibraciones, los pernos han demostrado un rendimiento robusto en las pruebas desarrolladas por Hilti, en las que no se observó ningún aflojamiento ni rotación de la tuerca/tornillo. En el caso de las abrazaderas para vigas, Hilti debe realizar una evaluación técnica (Juicio de Ingeniería) para aplicaciones en entornos con vibraciones. En cuanto a la carga por fatiga, los pernos deben evaluarse mediante un Juicio de Ingeniería, mientras que las abrazaderas para vigas no se recomiendan.
Los pernos también se han probado para aplicaciones sísmicas, mostrando un rendimiento robusto y permitiendo el diseño sísmico. Para las abrazaderas de vigas, Hilti ofrece una solución de arriostramiento aprobada para aplicaciones sísmicas con rociadores, con el MQS-IB.
Por último, los pernos Hilti se sometieron a pruebas de resistencia al fuego y en límites de resistencia al fuego, con resultados prometedores, que se detallan en el informe técnico.

Análisis del coste total de instalación

Además de la comparación técnica entre las dos tecnologías, Hilti también ha realizado un análisis del coste total de instalación, es decir, teniendo en cuenta los costes totales de la aplicación (coste de los pernos/abrazaderas para vigas, el coste de las herramientas necesarias y el coste de la mano de obra).
Una vez más, es importante señalar que este análisis solo compara soluciones del portfolio de Hilti. Para el coste de la mano de obra y los productos (en adelante, «hardware»), se tomaron como referencia los valores medios del mercado alemán. En cuanto a las herramientas, se estimó un coste por punto de fijación basado en la vida útil de la herramienta. Para cuantificar el tiempo necesario para la instalación, se formó a un usuario en la sede central de Hilti y se realizaron cuatro configuraciones diferentes: (i) aplicación de riel superior, (ii) trapecio sobre varilla, (iii) trapecio pesado y (iv) voladizo (véase la figura 2).

Figura2 : diferentes configuraciones consideradas: riel superior (arriba a la izquierda), trapecio sobre varilla (arriba a la derecha), trapecio pesado (abajo a la izquierda) y voladizo (abajo a la derecha).

Las abrazaderas para vigas de Hilti han demostrado ser la solución más económica para la aplicación de trapecios sobre varillas. En cuanto a las aplicaciones de riel superior y voladizo, los pernos son los que ofrecen las soluciones más económicas. En lo que respecta a la aplicación de trapecio pesado, el coste de ambas tecnologías es similar. En la figura 3 se pueden ver los resultados de las diferentes aplicaciones, con los costes desglosados por naturaleza (herramientas, hardware y mano de obra); estos resultados se aplican a los supuestos mencionados, lo que significa que unas condiciones de mercado diferentes darán lugar a resultados diferentes.

RESUMEN

El objetivo de este documento es ayudar al lector a seleccionar la mejor tecnología para fijar elementos al acero, entre pernos y abrazaderas para vigas. La elección depende de diferentes factores, concretamente técnicos (material base, cargas, corrosión, homologaciones...) y de consideraciones de coste. Los pernos son generalmente la opción más versátil, especialmente para entornos difíciles y acero pintado. Las abrazaderas para vigas, sin embargo, ofrecen ventajas en algunas aplicaciones, concretamente en configuraciones trapezoidales sobre varillas y no perpendiculares. 

Referencias

[1] CEN (Comité Europeo de Normalización), «NP-EN 1993-1-8:2005 Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero - Parte 1-8: Diseño de uniones», 2005.

[2] ISO (Organización Internacional de Normalización), «ISO 12944-9:2018 Pinturas y barnices. Protección contra la corrosión de estructuras de acero mediante sistemas de pintura protectora. Parte 9: Sistemas de pintura protectora y métodos de ensayo de laboratorio para estructuras marítimas y afines», 2018.

[3] FM Global, «Acerca de nosotros», extraído del sitio web de FM Global, [consultado el 8 de julio de 2024].

[4] VDMA (Verband Deutscher Maschinen – und Anlagenbau – Asociación Alemana de la Industria de Ingeniería Mecánica), «VDMA 24364 – 2018-05 Energía hidráulica – Fluidos – Método para codificar el nivel de contaminación por partículas sólidas», 2018.