Almacenes autoportantes: Cuando las estanterías también soportan el edificio

31/05/2016

Este tipo de construcciones son edificios integrales formados por las propias estanterías, a cuya estructura se acoplan tanto la cubierta como los cerramientos laterales. Los almacenes autoportantes han alcanzado una gran importancia en los últimos 30 años, principalmente por las necesidades de optimización del espacio, llegándose a construir edificios que superan los 45 m de altura.

Para poder comprender mejor las ventajas que aporta la edificación de un almacén autoportante, habría que considerar primero algunas características de los almacenes de construcción tradicional:

El edificio de un almacén tradicional está formado por una estructura de sustentación, con sus pilares, cerchas, correas, paredes laterales y cubierta superior, sobre la que actúan fuerzas externas como son el viento, la nieve o el sismo, en función de su ubicación geográfica. Todas las fuerzas se transmiten al suelo a través de los pilares, que requieren la construcción de zapatas de repartición de cargas. Asimismo, es primordial construir una losa o suelo con la capacidad de carga suficiente para poder soportar el peso de la mercancía y de los equipos de manutención.

El almacén, o una de sus partes, se compone de estanterías que ocupan la altura total del interior del edificio.

Sobre las estanterías se almacenan generalmente palets con un peso elevado, por lo que deben estar calculadas para soportar toda la mercancía almacenada.

Las estanterías son estructuras metálicas que disponen de un gran número depilares (bastidores/puntales) que reparten todo el peso de forma uniforme sobre el suelo del almacén.

Las fuerzas que el conjunto de estanterías transmiten al suelo son muy superiores a las que transmiten los pilares del edificio, aunque de forma individual, cada puntal transmite una carga muy inferior y, sobretodo, repartida.

Si las fuerzas externas que soportan el edificio se transmitieran al suelo a través de las estanterías, supondría añadir a cada puntal un porcentaje relativamente pequeño en comparación con las cargas derivadas de la mercancía.

Ventajas de un almacén autoportante

• Optimización de la superficie: el almacén se proyecta a la vez que las estanterías y ocupa solo el espacio necesario, sin pilares intermedios que condicionen su distribución.

• Optimización de la altura: igual que ocurre con la superficie, la altura edificada será solo la requerida. Al mismo tiempo, las cerchas o vigas superiores precisan una altura y una pendiente inferiores al estar apoyadas directamente sobre estanterías.

• Máxima altura de construcción: se puede construir de cualquiera altura, solo dependiendo de las normativas locales o del alcance de los medios de manutención que se empleen, pudiendo llegar a superarlos 45 m (lo cual sería complejo y costoso en construcciones tradicionales).

• Construcción más simple: toda la estructurase monta sobre una losa de hormigón con el grosor idóneo para lograr un reparto uniforme de las fuerzas sobre el suelo base; no hay cargas concentradas elevadas.

• Menor tiempo de ejecución: una vez construida la losa, toda la estructura y los cerramientos se instalan de forma progresiva y a la vez.

• Ahorro de costes: por regla general, el coste de un almacén autoportante es inferior al tradicional más las estanterías. Cuanto mayor es la altura de construcción, más rentable resulta el sistema autoportante.

• Mínima obra civil: solo requiere la construcción de la losa del suelo y, en algunos casos, un muro perimetral de estanqueidad de entre uno y dos metros de altura. En el caso de que se precise ampliar la zona de operaciones para la recepción y expedición, se puede realizar una construcción tradicional pero con la altura suficiente, sin alcanzar la altura total del almacén.

• Fácilmente desmontable: al ser una estructura formada por elementos estándar de estanterías que van ensamblados o atornillados, pueden desmontarse con facilidad y recuperar un alto porcentaje de componentes.

Cuándo instalar un almacén autoportante

La variedad de aplicaciones de este tipo de almacenes es muy amplia, aunque es una solución especialmente idónea en los siguientes casos:

• Cuando el almacén supera los 12 m de altura.

• Cuando la construcción es de menor altura, pero su uso es temporal o provisional.

• Cuando se requiere la máxima optimización del espacio y del volumen, independientemente de la altura de construcción. En el caso de almacenes autoportantes de una altura inferior a 12 m, el sistema de almacenaje utilizado suele ser por compactación no automático (paletización compacta, push-back, Pallet Shuttle y dinámicapor gravedad).

El uso de estanterías de paletización convencional, ya sea de simple o doble profundidad, es más habitual a partir de esta altura. Por otro lado, por encima de los15 m los equipos de manutención deben ser automáticos.

Por regla general, en el caso de almacenes automáticos, lo más recomendable es aprovechar la máxima altura permitida por las normativas locales, siempre que el número de máquinas proyectado para la instalación permita alcanzar el número de movimientos deseado. Para obtener una misma capacidad de almacenaje, se puede optar por una instalación de menor altura pero con más pasillos de trabajo –lo cual implica instalar más máquinas– o decantarse por un almacén con más altura y menos pasillos –y por tanto, menos máquinas.

Componentes básicos de un almacén autoportante

El sistema constructivo es muy simple: la estructura está compuesta por las propias estanterías sobre las que se colocan las cerchas superiores, las correas de cubierta y los perfiles de los laterales, que sirven de fijación para los paneles que conforman las paredes y el techo. Cuando los equipos de manutención son transelevadores automáticos, las guías superiores se fijan a las cerchas, por lo que las estanterías también deben soportar los esfuerzos que transmiten.

Cómo se calcula un almacén autoportante

Además de tener que soportar las cargas generadas por las mercancías almacenadas y los esfuerzos debidos a los equipos de manutención, los almacenes autoportantes también deben diseñarse para resistirlas acciones propias de una edificación como, por ejemplo, la acción del viento, las sobrecargas en cubierta (mantenimiento, nieve, etc.), los pesos propios y de los cerramientos–tanto de cubierta como de fachadas–aparte de considerar el coeficiente sísmico que corresponde a la zona donde se instale.

Como cualquier estructura de ingeniería civil, los almacenes autoportantes se engloban en las estructuras de edificación. Sin embargo, se trata de construcciones muy particulares, ya que además de las peculiaridades de una edificación al uso, deben tenerse en cuenta las especificidades propias de las estanterías.

Así pues, a la hora de calcular y diseñar la estructura de un almacén autoportante, no solo deben respetarse las normas de construcción propias de cada país y las acciones que pueden afectar a la estructura (acción eólica, sobrecargas de la cubierta, acción sísmica, etc.), sino también la normativa específica para las estanterías metálicas.

En el ámbito europeo, están vigentes las siguientes normativas para el conjunto de las estructuras metálicas:

• EN 1990 / Bases de cálculo en estructuras.

• EN 1991 / Eurocódigo 1: acciones en estructuras.

• EN 1993 / Eurocódigo 3: proyecto de estructuras de acero.

• EN 1998 / Eurocódigo 8: proyecto de estructuras sismorresistentes. Lógicamente, en cada territorio existen acciones climáticas diferentes que suponen desviaciones de la norma general, pero además en determinados países se exigen condiciones de cálculo diferentes (por ejemplo: coeficientes de seguridad más exigentes que los especificados en las normas europeas).

En cuanto a las normativas europeas específicas a una estantería metálica, cabe destacar las siguientes:

• EN 15512 / Almacenaje en estanterías metálicas. Estanterías regulable para carga paletizada. Principios para el diseño estructural.

• EN 15620 / Almacenaje en estanterías metálicas. Estantería regulable para carga paletizada. Tolerancias. Deformaciones y holguras.

• EN 15635 / Almacenaje en estanterías metálicas. Uso y mantenimiento del equipo de almacenamiento. La estructura de un almacén autoportante está compuesta por miles de nudos y de barras, por lo que se precisan potentes programas de cálculo para modelizar y calcular una instalación de este tipo en tres dimensiones. La modelización en 3D es indispensable si se quieren prever los efectos torsionales que un análisis simplificado en dos dimensiones no puede revelar.

Los programas de cálculo permiten:

• Considerar las acciones sobre la estructura. Por ejemplo, la carga almacenada se modeliza como una carga uniformemente repartida sobre los largueros. También se tiene en cuenta la acción del viento, las sobrecargasen cubierta...

• Obtener los esfuerzos que soportan las estanterías: momentos flectores, cortantes y axiles sobre cada barra y cada nudo.

• Obtener las deformaciones y desplazamientos de todos los componentes que forman la estructura.

• Comprobar la idoneidad de las secciones o perfiles supuestos en el cálculo, aplicando las fórmulas de comprobación indicadas en las normas EN 1993 y EN 15512. En las instalaciones de gran altura (a partir de los 25 m) no solo es suficiente con asegurar que los perfiles sean suficientemente resistentes para los esfuerzos que deben absorber, sino que también se debe justificar el desplazamiento del almacén en dos dimensiones dentro del rango determinado por la norma EN 15620.Es importante resaltar que el cálculo de un almacén autoportante es un proceso iterativo. Esto significa que el calculista supone unos perfiles y, posteriormente, comprueba y verifica su conveniencia. Este proceso se repite hasta obtener una solución lo más afinada posible, que cumpla con todos los requisitos de seguridad y que ofrezca la máxima rentabilidad. El proceso iterativo será más o menos dilatado en función de la experiencia del calculista.

Obra civil y montaje

La obra civil básica es mínima: solo es necesaria la losa sobre la que se asienta la estructura y las canalizaciones para los desagües. Igualmente, dependiendo de su uso, se puede erigir un muro perimetral de estanqueidad y una zona adicional de operaciones con la altura apropiada, tal y como se ha mencionado anteriormente.

En el proceso de montaje de la estructura, el primer trabajo que se realiza en la obra es la verificación de la correcta nivelación de la losa, tras el cual se coloca parte de las placas de anclaje en su lugar definitivo (antes de levantar la estructura).

Una vez se haya verificado la correcta nivelación delas estanterías, se podrá rellenar el espacio entre la placa y el suelo con un hormigón sin retracción. El siguiente paso es montar la estructura. Se puede instalar cualquier sistema de almacenaje para palets, tanto de simple como de doble profundidad, con estanterías dinámicas, con o sin Pallet Shuttle y en combinación con transelevadores o lanzaderas.

También es posible instalar almacenes autoportantes para cajas, particularmente indicados en combinación con el sistema automático miniload (transelevadores para cajas).El montaje suele iniciarse en la cabecera y, tras levantar las primeras estanterías y parte del cerramiento (las cubiertas y fachadas),se introducen los equipos de manutención.

A continuación, se termina de montar la estructura y se coloca el resto de cerramientos. Los requerimientos del almacén autoportante pueden variar en función de diversos factores. Por ejemplo, cuando se emplea como cámara de congelación, se construyen dos losas –una encima de la otra– y se instala un aislamiento entre ellas.

Al mismo tiempo, la losa inferior incorpora un sistema de aireación o circuito de tuberías para evitar que el suelo base se congele. Otro factor determinante es la altura. Cuando se requiera más altura que la permitida por la normativa aplicable, existe la posibilidad de montar parte del almacén en un foso. En estos casos, debe preverse un acceso para las labores de mantenimiento y la instalación de escaleras de acceso, desagües y bombas de evacuación de agua. En otras ocasiones, la altura estará determinada por factores como el viento o la sismicidad que afecta a la zona. Como que la repercusión de este factor será mayor cuanto más alto sea el almacén, los arriostrados verticales han de transmitir las fuerzas producidas en la estructura a la losa de hormigón que conforma el suelo.

Integración del almacén

En general, los almacenes se construyen al lado de otros procesos productivos. Cuand oel sistema constructivo es autoportante ,incluso más si los equipos de manutención son automáticos, la altura suele ser muy superior al resto de edificios y se ha de analizar bien el lugar de su ubicación.

Es fundamental instalar el almacén en una zona estratégica, que simplifique en la medida de lo posible los flujos entre las distintas zonas que han de estar comunicadas. Esto será más fácil cuando se parte de una planta totalmente nueva, y según la experiencia y saber hacer del proyectista.

Aunque la mayoría de los almacenes están unidos a los edificios de producción, hay situaciones en las que el almacén quedará más distante, bien por necesidades logísticas o futuras ampliaciones, bien para no eliminar las calles de entre los edificios. Para conectar el almacén con otros edificios, deberá recurrirse a alguna de estas opciones:

1. Disponer de camiones lanzadera que comuniquen los centros de producción con el almacén. Lo lógico es que los vehículos y el almacén estén preparados para realizarla descarga de forma automática.

2. Construir un túnel subterráneo que comunique las dos zonas mediante transportadores.

3. Construir un túnel sobre una estructura elevada.

Conclusión

La posibilidad de configurar el almacén con distintos tipos de sistemas de almacenaje para palets y para cajas, tanto manuales como automáticos, permite responder a todo tipo de unidades de carga, operativas y necesidades. En cualquiera caso, solo empresas con la experiencia y calidad de servicio de Mecalux pueden emprender este tipo de construcciones y ofrecer la mejor solución en base a las demandas, la utilidad prevista, el lugar de ubicación y la altura de la construcción, actuando como interlocutor único a lo largo de todo el proceso.

Asimismo, Mecalux apuesta por desarrollarla ingeniería de los proyectos con un equipo propio de técnicos, ya sean de la especialidad mecánica, eléctrica, electrónica o de software. Esto permite asegurar el cumplimiento de toda la normativa técnica y legal aplicable a las instalaciones.

Los almacenes autoportantes implementados por Mecalux han demostrado su eficacia en sectores tan diversos como el dela alimentación, automoción, farmacia, recambios, petroleras, cerámica, metalurgia, productos químicos y cosméticos, productos de plástico, operadores logísticos, etc.

Esta solución constructiva también es recomendable para cámaras de refrigeración o congelación, en especial cuando se combina con sistemas de manutención automáticos.