ANTECEDENTES

Dentro del programa nacional de modernización de las plantas de refinación, Petróleos Mexicanos convocó mediante una licitación internacional, el proyecto de Reconfiguración de la Refinería Francisco I. Madero, en Ciudad Madero, Tamaulipas.

Esta planta de refinación es una de las primeras en México y el programa considera que deberá volver a ser una de las plantas de mayor capacidad de refinación en el país.La licitación fue ganada por un consorcio méxico-alemán-coreano; por PEMOPRO, formado por las empresas Siemmens, Tribasa y SK Engeneering & Construction el cual se responsabilizó de la obra civil de infraestructura, así como arquitectura.

La refinería está ubicada a unos cuantos metros de la playa de Ciudad Madero, justo en la desembocadura del Río Pánuco, el grado de humedad es de los más altos del país, que sumado a los vapores y residuos industriales del proceso industrial, generan un medio altamente corrosivo.
Dada la importancia y magnitud del proyecto todos los trabajos requirieron de la mayor calidad tanto en el proyecto estructural como en la construcción, cumpliendo con las normas internas de PEMEX, así como con las más altas especificaciones internacionales en construcciones industriales.

El programa general de construcción, instalaciones y actividades contemplaba trabajos simultáneos en todas las áreas en donde se alojaron las edificaciones, aunado a esto, las áreas de trabajo y los accesos eran escasos y limitados,
y considerando que la refinería se encontraba en funciones, todos los trabajos en sitio requerían de muy altas medidas de seguridad y coordinación, por lo que la prefabricación resultó ser la solución óptima que,además, al ser de concreto, proporcionó larga vida útil requerida para esta gran inversión.

DESCRIPCIÓN
La constructora general buscó en el mercado nacional de prefabricadores a quien les pudiera resolver todos los problemas técnicos, constructivos, de proyecto y de calidad, de tal forma que los trabajos de análisis estructural, diseño,
prefabricación, transporte, montaje, conexiones y colados en sitio fueron contratados y coordinados por la Dirección de Proyectos especiales del Grupo Sepsa. Sepsa del Centro, Premex y Premex del Bajío participaron con prefabricación de elementos y ésta última, asimismo, estuvo en el proyecto estructural.

Los trabajos se realizaron para tres clases de estructuras básicamente;
1.- Casa de poder
2.- Edificios para cobertizo de compresores.
3.- Estructuras de cubierta de casas de bombas.

Casa de Poder.
Es una gran estructura de más de 30 metros de altura dividida en dos áreas; el área principal o TG, que aloja a los generadores de poder, tiene un claro libre de 30 metros de ancho por 60 de longitud, en el cual circula una grúa viajera de 30 toneladas.
La estructura de la cubierta debía ser montada desde una distancia grande. Además, considerando la altura total y las restricciones del sistema de cimentación había que buscar la
estructura más ligera posible dentro de la gama de losas de concreto con capacidad de soportar intemperismo, vientos de
200 km/hr, efectos de ex-plosión y debía resolver la bajada de aguas pluviales.

El problema fue resuelto con base en siete entreclaros logrados con seis trabes principales portantes prefabricadas y presforzadas sección tipo I de peralte variable a dos aguas que llamamos “TPV”, de 30 metros de longitud simplemente apoyadas y de 1.75 metros de peralte máximo al centro del claro, separadas a cada 8.5 metros. Estas trabes soportan las losas alveolaresprefabricadas tipo Spiroll apoyadas en el sentido transversal de la trabe I y cubiertas con un firme de compresión de cinco cm en promedio.
Las losas Spiroll dan al edificio un excelente aislamiento térmico y acústico, además del buen aspecto final que proporciona la cara inferior de las losas son coladas sobre un molde metálico.

Las trabes “TPV” son elementos de delicado tratamiento, en primer lugar por su esbeltez longitudinal (definido por L/h=17.1) y su esbeltez horizontal (ancho superior de 20 centímetros), en segundo lugar, puesto que la carga en el sentido transversal era alta (área tributaria de 8.5 metros), requería una gran cantidad de presfuerzo por lo que el control de las deformaciones fue complejo. Considerando todo lo anterior fue conveniente la utilización de concreto de alto desempeño Reohplástico, f´c =450Kg/cm2, con f´´ci = 400 Kg/ cm2 a las 24 hrs.
El edificio se estructuró mediante muros de block armados con columnas y trabes, alojando un mezanine con independencia estructural colado en sitio, que da soporte a los pesados equipos.
Para el cerramiento superior de los muros, se diseñaron trabes pre-fabricadas en sección “L” multifuncionales, es decir; sirven como liga estructural en todo el perímetro del área principal, para lo cual se dejaron barbas con el acero principal de las columnas que fueron conectadas con el sistema de “ventana SEPSA”. Llevan integrado el faldón perimetral. Además, las trabes de ejes extremos sirven como
trabes portantes de la losa Spiroll en el extremo opuesto de la TPV.

Dado que la losa de azotea tuvo que ser montada al final de los trabajos perimetrales de obra civil, fue necesario utilizar una grúa de 800 toneladas de capacidad para lanzar los elementos desde el costado alejado del edificio.

La cubierta del área anexa se resolvió con pequeñas semitabletas prefabricadas con armado superior expuesto de 3.3 metros de longitud que recibieron el colado del firme de compresión, logrando así cumplir con la restricción de un peralte total de 12 centímetros.
Fueron diseñadas en una primera etapa para soportar el peso propio y el peso del firme y, en condiciones finales, soportar todas las acciones de las cargas muertas y vivas incluyendo de esta forma los efectos de posible explosión que tienen sentido opuesto al gravitacional.

Edificios para cobertizo de compresores.
Estos edificios se resolvieron con columnas y trabes prefabricadas que recibirían lámina metálica en techo y paredes. Estos edificios tienen la peculiaridad de estar estructurados con base en conexiones articuladas en el sentido longitudinal y arriostrados con contravientos metálicos en un entreeje. En el sentido transversal, forman marcos continuos con trabes a dos aguas conectadas con las columnas en la zona de azotea conformando nudos empleando la “conexión húmeda de ventana”.
Se construyeron seis distintos edificios de alturas desde 15 hasta 20 metros; las secciones de las columnas eran de 90 x 45, 100 x 50 ó de 80 x 40 centímetros; las trabes son de sección rectangular, que varían entre los 30 x 50 y los 40 x 80 centímetros.
Las trabes de azotea fueron pre-fabricadas a dos aguas para cargar directamente la estructura de la lámina metálica a la vez de proporcionar la rigidez en el sentido corto de los edificios.
Todos los elementos llevaban preparaciones metálicas para conectar distintos accesorios de instalaciones industriales.
Cabe hacer mención especial a la solución de la conexión articulada, aportación tecnológica desarrollada especialmente para este proyecto y aplicable en cualquier otro similar.

La arquitectura de este tipo de naves industriales, como sucede a menudo, resulta desproporcionada en sus dos direcciones.
Es común que el sentido longitudinal es mucho más largo que el transversal, sobre todo cuando tendrá en su interior una grúa viajera. Esta geometría provoca que las rigideces del edificio sean muy dispares ante acciones horizontales como son el viento o el sismo, y por tener la función de cobertizo, las cargas gravitacionales no son tan importantes. De tal forma, los marcos longitudinales están mucho menos solicitados que los transversales y, por tanto, resulta innecesario dar continuidad de momento a las conexiones entre trabes y columnas en el sentido longitudinal del edificio.

Por las necesidades del Lay out de la obra, la geometría estaba obligada y no se permitían ménsulas por debajo del paño inferior de las trabes. En virtud de que la refinería se encuentra en operación hay que tener muy especial cuidado en todos los trabajos de soldadura para evitar a toda costa incendios o explosiones, por tanto, se buscó una solución en
la que no se requirieran trabajos de soldadura en sitio y que no dejaran partes estructurales metálicas expuestas a la alta corrosión del medio.
Considerando lo anterior, se pensó en una cartela metálica instalada en el costado de la columna o de la trabe de techo, que quedaría embebida en el extremo de la trabe longitudinal, esta cartela lleva un barreno que hará las veces de “bisagra”; en los extremos de las trabes se dejaron preparadas cajas internas y se hicieron pasar unos pernos pasadores entre trabe y cartela que transmiten las cargas horizontales y verticales, pero permiten el giro en la articulación.

Posteriormente, se rellenó la caja y las holguras entre el perno y la placa con grout de alta resistencia y estabilizador de volumen y finalmente, se aplicó un sellador elastomérico
para proteger la posible fisura que se presente al girar el nudo. La geometría de la caja y la cartela permiten calzar y centrar fácilmente la pieza, proporcionan un apoyo franco, seguro y definitivo, e impiden el volteo o el colapso de la trabe, por lo que esta solución permite un montaje muy rápido, económico y seguro.

La trabe se libera inmedia-tamente después de montada y la conexión se realiza posterior e independientemente del proceso de montaje sin riesgo de incendio, ni necesidad de apuntalamiento o fijación provisional, resulta un procedimiento autoportante y con un costo menor a 60% de cualquier otro convencional.

Estructuras de cubierta de casas de bombas.
Las cubiertas para casa de bombas se resolvieron con trabes prefabricadas a dos aguas con preparacio-nes para recibir de esta manera la lámina metálica.

Las columnas son coladas en sitio y llevan una placa superior horizontal para recibir y soldar las trabes prefabricadas a dos aguas. Esta conexión queda protegida con grout alrededor de la soldadura.

CONCLUSIONES
El proyecto estructural estuvo coordinado con la Gerencia de Proyectos de SK Engennering & Construction en Seúl, Corea, y todo el proceso fue realizado con criterios de alta calidad internacional, adicional a los altos requerimientos internos de PEMEX.
Resulta altamente satisfactorio comprobar una vez más que la industria de la prefabricación en México, tanto por su calidad como por su desarrollo tecnológico, se encuentra a un nivel tal, que permite dar soluciones innovadoras a problemáticas concretas en obras de gran importancia.