En el diseño y construcción de estructuras metálicas, reducir el peso del acero no necesariamente significa obtener una estructura más económica. Una solución realmente eficiente debe considerar el comportamiento estructural, la fabricación, las conexiones, el montaje, la disponibilidad de materiales y el costo total del proyecto, es ahí donde entra la ingeniería de valor.
De acuerdo con SAVE International, la Value Methodology es un proceso sistemático que busca mejorar el valor de un proyecto mediante el análisis de sus funciones, equilibrando desempeño, calidad, seguridad y recursos. En otras palabras, el objetivo no es simplemente eliminar costos, sino encontrar la mejor manera de cumplir una función requerida.
En estructuras metálicas, este enfoque permite cuestionar decisiones de diseño antes de que se conviertan en costos de fabricación o problemas durante el montaje.
¿Qué significa aplicar ingeniería de valor a una estructura metálica?
Una estructura puede cumplir con todos los requisitos de resistencia y, aun así, tener oportunidades importantes de optimización.
Por ejemplo, seleccionar perfiles con menor peso puede disminuir el tonelaje de acero, pero también puede incrementar el número de piezas diferentes, complicar las conexiones, aumentar los trabajos de soldadura o dificultar la fabricación.
Por eso, una evaluación de valor debe considerar más que el peso de la estructura.
Entre los principales factores que pueden analizarse están:
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- Geometría y configuración estructural.
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- Selección y estandarización de perfiles.
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- Distribución y separación de elementos.
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- Diseño y repetitividad de conexiones.
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- Cantidad de piezas y cortes.
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- Procesos de soldadura y atornillado.
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- Facilidad de fabricación.
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- Secuencia y facilidad de montaje.
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- Disponibilidad y suministro de materiales.
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- Peso total de acero.
El American Institute of Steel Construction (AISC) destaca precisamente la relación entre el diseño, la eficiencia, la constructabilidad y los métodos de fabricación y construcción como elementos relevantes para aprovechar las ventajas del acero estructural.
El objetivo no es tener menos acero, sino obtener mayor valor
Uno de los errores más comunes al hablar de optimización estructural es asociarla exclusivamente con la reducción del tonelaje.
En realidad, una estructura más ligera no siempre es una estructura más económica.
La investigación sobre optimización de marcos de acero demuestra que es posible buscar diseños de menor peso manteniendo restricciones de resistencia y desplazamiento. Sin embargo, en un proyecto real, el resultado debe analizarse también desde la perspectiva de fabricación, conexiones y construcción.
Por ejemplo, un perfil ligeramente más pesado puede resultar conveniente si permite:
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- reducir la cantidad de conexiones;
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- utilizar perfiles estandarizados;
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- disminuir cortes y desperdicio;
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- simplificar la soldadura;
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- acelerar el montaje;
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- reducir la cantidad de piezas diferentes;
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- facilitar el suministro del acero.
Por ello, la pregunta correcta no es “¿cómo reducimos la cantidad de acero?”, sino:
¿Cuál es la solución que proporciona la función estructural requerida con el mejor equilibrio entre desempeño y recursos?
Este principio es consistente con la metodología de valor, donde el análisis se enfoca en la función y en los recursos necesarios para cumplirla.
¿Dónde se encuentra el valor en una estructura metálica?
La ingeniería de valor puede intervenir desde las primeras etapas del proyecto, cuando todavía existe capacidad real de modificar la solución estructural.
Algunos de los principales puntos de análisis son:
1. Sistema estructural
La configuración general puede tener un impacto considerable en el consumo de acero y en la facilidad constructiva.
Modificar claros, apoyos, contraventeos o la distribución de cargas puede generar una solución más eficiente sin comprometer la función estructural.
2. Selección de perfiles
La selección de perfiles debe considerar resistencia, rigidez, disponibilidad, peso, longitud comercial y facilidad de fabricación.
La estandarización también puede convertirse en una herramienta de valor al reducir la variedad de elementos utilizados.
3. Conexiones
Las conexiones representan un punto crítico porque involucran materiales, placas, tornillería, soldadura, mano de obra y tiempo de fabricación.
Una optimización que considere únicamente el peso de los perfiles puede perder oportunidades importantes en esta etapa.
4. Fabricación y montaje
El diseño debe visualizarse también desde el taller y la obra.
Una solución estructural técnicamente correcta puede ser menos eficiente si requiere demasiadas piezas únicas, geometrías complejas o procesos de fabricación especializados.
Por ello, diseño, fabricación y montaje deben analizarse como un mismo sistema.
Ingeniería de valor desde la etapa de diseño
Una de las mayores ventajas de aplicar ingeniería de valor de manera temprana es que las modificaciones pueden realizarse cuando todavía no representan retrabajos importantes.
SAVE International establece un proceso estructurado que incluye preparación, recopilación de información, análisis funcional, creatividad, evaluación, desarrollo, presentación e implementación.
Llevado al diseño de estructuras metálicas, esto significa que una revisión de valor puede comenzar con preguntas como:
¿Qué debe hacer la estructura?
Soportar cargas, controlar desplazamientos, resistir las acciones previstas y cumplir los requisitos de seguridad y servicio.
¿Cómo lo estamos haciendo?
Mediante determinada geometría, perfiles, conexiones y sistema resistente.
¿Existe otra forma de cumplir la misma función?
Aquí aparecen las oportunidades de optimización.
Este enfoque permite evaluar alternativas antes de que las decisiones queden condicionadas por planos definitivos, compras, fabricación o montaje.
El verdadero ahorro está en el costo total
Una estructura metálica debe evaluarse considerando el conjunto del proceso constructivo, no únicamente el precio por tonelada de acero.
Una alternativa puede tener un menor costo de material, pero requerir más horas de fabricación o montaje. Otra puede incrementar ligeramente el peso, pero disminuir considerablemente la complejidad de fabricación.
Por eso, una evaluación de ingeniería de valor debe considerar variables como:
Material + fabricación + conexiones + transporte + montaje + mantenimiento + desempeño.
Esta visión integral coincide con el principio de la metodología de valor: los recursos no se limitan al dinero, sino que también pueden incluir tiempo, energía, espacio, materiales y mano de obra.
Ingeniería estructural + experiencia constructiva
La ingeniería de valor funciona mejor cuando las decisiones de diseño se toman entendiendo lo que sucede después del cálculo.
En estructuras metálicas, esto significa conocer cómo se corta, habilita, perfora, suelda, transporta y monta cada componente.
La optimización estructural puede apoyarse en herramientas computacionales y métodos de optimización, pero la interpretación de los resultados requiere criterio de ingeniería. La literatura especializada ha demostrado que los algoritmos pueden encontrar configuraciones de menor peso sujetas a restricciones de resistencia y servicio; sin embargo, la solución óptima desde el punto de vista matemático no necesariamente es la mejor solución constructiva.
Por ello, la tecnología debe complementar la experiencia del ingeniero, no sustituirla.
El valor está en diseñar con una visión integra
Una estructura metálica eficiente no es necesariamente la que utiliza menos acero. Es la que logra cumplir las funciones requeridas con una combinación adecuada de seguridad, desempeño, eficiencia material, facilidad de fabricación, constructibilidad y costo.
Aplicar ingeniería de valor desde el diseño permite identificar oportunidades antes de que lleguen a la obra y tomar decisiones sustentadas técnicamente.
En TRAACSA entendemos la ingeniería de estructuras metálicas desde esta perspectiva: no se trata únicamente de calcular una estructura, sino de encontrar una solución técnicamente sólida, eficiente y viable para su fabricación y construcción.
¿Tu proyecto puede optimizarse?
Antes de cerrar el diseño de una estructura metálica, vale la pena preguntarse:
¿Estamos utilizando la solución más eficiente o simplemente la solución que elegimos primero?
En TRAACSA analizamos las alternativas estructurales considerando diseño, materiales, conexiones, fabricación y montaje para identificar oportunidades reales de optimización.
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