Repositorio Institucional de Documentos

Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es Trabajo Fin de Grado Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Autor C.A.C. D. Alejandro Magán Debesa Directores Dra. Dª. Beatriz Rodríguez Soria Cap. D. Fernando Francisco Gestoso Blasco Centro Universitario de la Defensa-Academia General Militar Año 2017 [PÁGINA INTENCIONADAMENTE EN BLANCO] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 3 de 126 RESUMEN El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es la realización de un diseño estandarizado y modular de las torres de vigilancia en el Ejército de Tierra (ET) para los Puestos Avanzados (COPs), debido en gran medida a la falta de medios y procedimientos estandarizados en este tipo de construcciones. Para ello se hará una comparativa de las diferentes torres de vigilancia en el ET y sus materiales, que junto a las encuestas realizadas por el personal especializado en la construcción de este tipo de infraestructuras, proporcionarán información para una propuesta que satisfaga las necesidades actuales del ET. Con la información extraída se concluye que la mejor opción es la construcción de una torre en base a elementos modulares de hormigón. Para dimensionar y calcular los elementos modulares que componen la torre se ha llevado a cabo un estudio de las amenazas más comunes a las que se enfrenta el ET en las misiones actuales intentando acotar el nivel amenaza al que son sometidos nuestros efectivos. Con los resultados obtenidos se ha diseñado la torre, realizando tanto el presupuesto como los cálculos y planos necesarios para su ejecución. ABSTRACT Main objective of this End Degree Project is to undertake a modular and standardized design of the Army watchtowers for Combat Outposts (COPs) mainly due to the lack of resources and standardize procedures for this type of buildings. In order to do so, we will carry out a comparison of the Army’s watchtowers as well as of its materials, this coupled with the interviews undertaken by the specialized personnel in building this type of constructions we will obtain the information required to meet the current Army needs. With the information obtained, it is suggested that the best option is building a concrete based modular tower. In order to get insight of the modular elements involved in this building, a survey of the most common threats faced by Army in current missions has been undertaken trying to emulate current level of threats faced. The watchtower’s design together with the results obtained, budget, figures and blueprints needed have been included in order to carry out execution. Lema del Arma de Ingenieros Nuc mierva postea palas (Primero la sabiduría, después la guerra) Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 4 de 126 AGRADECIMIENTOS Antes de comenzar con la realización de la memoria del Trabajo de Fin de Grado (TFG), me gustaría dar las gracias a aquellas personas que han ayudado en gran medida a alcanzar los objetivos que me había propuesto. Comenzando por mis familiares y amigos por el gran apoyo moral durante estos meses y siguiendo por la directora académica, la Dra. Dña. Beatriz Rodríguez Soria, que comenzó aportando una base sólida y unos conocimientos previos sobre los que apoyar la estructura del trabajo, así como la rápida atención a todas mis dudas y consultas. Por otro lado, gracias por la acogida a la BRIMZ X que fue excelente y a todos los mandos del BZAP X, destacando la labor de mi director militar, el Capitán Don Fernando Francisco Gestoso Blasco que consiguió aportarme todo lo que necesitaba tanto para la realización del trabajo como para las prácticas de mando. También querría agradecer al resto del personal del BZAP X así al resto de mandos de otras unidades por su colaboración a la hora de responder a mis encuestas y al resto de profesores del Centro Universitario de la Defensa que me han aportado los conocimientos necesarios para la elaboración de mi trabajo. Por último, pero no menos importante, me gustaría dar las gracias a todas las empresas civiles por su colaboración y ayuda, en la realización de este TFG haciendo posible su culminación. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 5 de 126 INDICE RESUMEN ............................................................................................................ 3 ABSTRACT ............................................................................................................ 3 AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. 4 ÍNDICE DE FIGURAS .............................................................................................. 7 ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................... 8 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 11 1.1 Antecedentes ...................................................................................................... 11 1.2 Objeto y alcance del proyecto ............................................................................. 11 1.3 Ámbito de aplicación de la torre de vigilancia ..................................................... 12 2. METODOLOGÍA DE TRABAJO .......................................................................... 13 3. ESTADO DEL CONOCIMIENTO ........................................................................ 14 3.1 Definición de una COP del ET. ............................................................................. 14 3.1.1 Zonas que componen un COP ............................................................................ 15 3.2 Torres de vigilancia construidas por el ET. ........................................................... 15 3.3 Materiales empleados en la construcción ........................................................... 17 3.3.1 Hesco Bastion ..................................................................................................... 17 3.3.2 Bloques de hormigón ......................................................................................... 19 3.3.3 Hormigones ........................................................................................................ 22 4. EVALUACIÓN DE LA AMENAZA ....................................................................... 24 4.1 Tipos de agresiones y efectos producidos en la infraestructura ........................... 25 4.2 Partes afectadas en la infraestructura ................................................................. 26 4.3 Caracterización de la amenaza ............................................................................ 27 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TORRES DE VIGILANCIA EN COP´S ........................................................................................ 28 5.1 Análisis de los datos recopilados ......................................................................... 28 5.2 Selección de la tipología más adecuada ............................................................... 29 5.2.1 Modelo para calcular el Score: ........................................................................... 29 5.2.2 Conclusión .......................................................................................................... 31 6. DESARROLLO DE LOS NUEVOS MÓDULOS ESTANDARIZADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TORRES DE VIGILANCIA EN COPS. ....................................... 32 6.1 Cálculos balísticos ............................................................................................... 32 6.1.1. Cálculo balístico para amenazas tipo A1 ........................................................... 33 6.1.2. Cálculo balístico para amenazas A2, A3 ............................................................ 35 6.1.3 Conclusiones ....................................................................................................... 36 6.2 Programa de necesidades. Diseño de la torre ...................................................... 37 6.3 Diseño de módulos estandarizados ..................................................................... 39 7. PRESUPUESTO ................................................................................................ 40 Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 6 de 126 8. CONCLUSIONES .............................................................................................. 41 8.1 Posibles líneas futuras ........................................................................................ 42 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 43 ANEXOS ............................................................................................................. 47 ANEXO A-ESTUDIO DE LAS PRINCIPALES TORRES DE VIGILANCIA CONSTRUIDAS POR EL ET........................................................................................................... 49 ANEXO B-PROTECCIÓN MEDIANTE HESCO BASTION .......................................... 57 ANEXO C-ENCUESTAS ........................................................................................ 58 ANEXO D-COMPORTAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE LOS HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA REFORZADOS CON FIBRAS ................................................... 82 ANEXO E-CARACTERÍSTICAS DE LOS PROYECTILES EMPLEADOS EN LOS ENSAYOS Y CÁLCULOS. ...................................................................................................... 88 ANEXO F-ENSAYOS BALÍSTICOS .......................................................................... 93 ANEXO G-PUERTA BLINDADA .......................................................................... 105 ANEXO H-MEDIOS DE TRANSPORTE DEL ET ..................................................... 107 ANEXO I-PLANOS ............................................................................................. 110 ANEXO J-LOSA DE CIMENTACIÓN ..................................................................... 111 ANEXO K-SISTEMAS DE ELEVACIÓN ................................................................. 115 ANEXO L-SISTEMAS DE UNIÓN ......................................................................... 118 ANEXO M-ANÁLISIS DE COSTES ........................................................................ 122 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 7 de 126 ÍNDICE DE FIGURAS Ilustración 1: Hesco Bastion .................................................................................... 17 Ilustración 2: Prueba de resistencia de bloques de hormigón frente a un mortero de 81 mm ................................................................................................................. 21 Ilustración 3: Medidas de la escalera interior ......................................................... 38 Ilustración 4: Torre de vigilancia ............................................................................. 39 Ilustración5: Tipos de uniones ................................................................................. 40 Ilustración 6: Torre de vigilancia de hescos y cubierta de metal y hescos ............. 50 Ilustración 7: Torre de vigilancia de hescos y cubierta de metal y hescos ............. 50 Ilustración 8: Torre de vigilancia en base a contenedores ...................................... 52 Ilustración 9: Torre de vigilancia de madera con refuerzo de Hesco Bastion ......... 53 Ilustración 10: Torre de madera con refuerzo de Hesco Bastion (Dibujo) .............. 53 Ilustración 11: Torre en base a módulos de hormigón ........................................... 55 Ilustración 12: Torre en base a módulos de hormigón ........................................... 55 Ilustración 13: Torre en base a bloques de hormigón ............................................ 56 Ilustración 14: Torre en base a bloques de hormigón ............................................ 56 Ilustración 15: Datos estadísticos de las encuestas ................................................ 59 Ilustración 16: Datos estadísticos de las encuestas ................................................ 59 Ilustración 17: Fenómenos en un blanco de hormigón ........................................... 83 Ilustración 18: Dosificaciones de hormigones de prueba ....................................... 84 Ilustración 19: Placas de hormigón ......................................................................... 93 Ilustración 20: Galería de tiro .................................................................................. 94 Ilustración 21: Datos técnicos de la puerta ........................................................... 105 Ilustración 22: Datos técnicos de la puerta ........................................................... 106 Ilustración 23: Avión Antonov AN-124-100 ........................................................... 107 Ilustración 24: Avión A-400M ................................................................................ 107 Ilustración 25: Camino Español ............................................................................. 108 Ilustración 26: Características del camión IVECO M250 ....................................... 108 Ilustración 27: Características de la grúa Luna ...................................................... 109 Ilustración 28: Cálculos de la losa de cimentación ................................................ 112 Ilustración 29: Cargas lineales ............................................................................... 113 Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 8 de 126 Ilustración 30: Armado de la losa de cimentación ................................................ 113 Ilustración 31: Cuantías del armado y encofrado ................................................. 114 Ilustración 32: Elevación de la carga ..................................................................... 115 Ilustración 33: Eslinga ............................................................................................ 115 Ilustración 34: Colocación de las eslingas en la semi-cubierta ............................. 116 Ilustración 35: Garras para bloques ...................................................................... 117 Ilustración 36: Medidas de la garras para bloques ............................................... 117 Ilustración 37: Tornillo hexagonal ......................................................................... 118 Ilustración 38: Tuerca hexagonal .......................................................................... 119 Ilustración 39: Arandela ........................................................................................ 119 Ilustración 40: Tornillo de anclaje a losa ............................................................... 120 Ilustración 41: Proceso de instalación del tornillo a la losa .................................. 120 Ilustración 42: Medidas del perfil en L .................................................................. 121 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Tipos de torres de vigilancia ...................................................................... 16 Tabla 2: Tipos de Hescos .......................................................................................... 18 Tabla 3: Pruebas de resistencia de mortero y cohete ............................................. 21 Tabla 4: Pruebas de resistencia del hormigón armado ........................................... 23 Tabla 5: Tipos de agresiones .................................................................................... 25 Tabla 6: Partes afectadas en la estructura .............................................................. 26 Tabla 7: Ponderación respecto a los criterios ......................................................... 30 Tabla 8: Resultado del método de aplicación.......................................................... 31 Tabla 9: Efecto del proyectil en función del ángulo de impacto en hormigones .... 35 Tabla 10: Ficha técnica de las encuestas ................................................................. 58 Tabla 11: Propiedades del cemento ........................................................................ 85 Tabla 12: Propiedades de los áridos ........................................................................ 85 Tabla 13: Propiedades de la grava ........................................................................... 85 Tabla 14: Propiedades de las fibras ......................................................................... 86 Tabla 15: Propiedades del superplastificante ......................................................... 86 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 9 de 126 Tabla 16: Propiedades del humo de sílice ............................................................... 86 Tabla 17: Dosificación del HAR ................................................................................ 87 Tabla 18: Calibre 7,62 mm ....................................................................................... 88 Tabla 19: Calibre12,70 mm ...................................................................................... 89 Tabla 20: Calibre 20 mm .......................................................................................... 90 Tabla 21: Calibre25 mm ........................................................................................... 91 Tabla 22: Mortero de 81 mm................................................................................... 92 Tabla 23: Características de la eslinga ................................................................... 116 Tabla 24: Medidas del modelo TAG ....................................................................... 117 Tabla 25: Datos técnicos del modelo TAG ............................................................. 117 Tabla 26: Características del tornillo roscado ....................................................... 118 Tabla 27: Características de la tuerca .................................................................... 119 Tabla 28: Características de la arandela ................................................................ 119 Tabla 29: Medidas del tornillo de anclaje a la losa ................................................ 120 Tabla 30: Características del acero F-36 ................................................................ 121 Tabla 31: Importe piezas de hormigón .................................................................. 122 Tabla 32: Importe losa de cimentación ................................................................. 123 Tabla 33: Importe elementos de unión ................................................................. 123 Tabla 34: Importe de los perfiles en L ................................................................... 124 Tabla 35: Importe ventanas ................................................................................... 124 Tabla 36: Importe puerta blindada ........................................................................ 125 Tabla 37: Importe de elementos de sujeción y elevación ..................................... 125 Tabla 38: Importe por partidas .............................................................................. 126 Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 16 de 126 Precio aproximado Tiempo aproximado de ejecución Grado de protección Reutilización Torre de Hescos El precio oscilará entre 15.000 y 17.000 €. (Alto) Depende del tipo de construcción, por lo general entre 24-32 horas de trabajo. (Medio M06*). Muros de hescos de protección media y cubierta metílica y de madera con refuerzo de hesco. Posible la reutilización parcial pero no completa. Torre con contenedores Entre 4.000 y 7.000 € (más protección de Hescos y losa de cimentación). (Bajo) Sin contar el tiempo de llenado de los sacos y hescos y el fraguado de la losa la torre se monta aproximadamente en una 1 hora. (Bajo). Tanto los muros como la cubierta ofrecen escasa protección frente a todo tipo de impactos, lo que obliga a ser reforzada con sacos terreros o hescos tanto la cubierta como los muros. Sí es posible su reutilización. Torre de madera El precio estará entre 6.000-8.000 € (más protección de Hescos) (Medio) La principal dificultad reside en el montaje y nivelación de los listones de madera por lo que el tiempo de la estructura oscilará entre las 5-6 horas. (Bajo C05*). La estructura de la torre y la cubierta están hechas con vigas de madera lo que da una protección y estabilidad relativamente baja. La protección se completa reforzando la estructura con sacos terreros y Hesco Bastion (M06). Posible la reutilización parcial pero no completa. Torre con módulos de hormigón Dependerá tanto del país, como del tipo de hormigón utilizado así como el tamaño de los módulos, por lo que su precio podrá oscilar entre 2.000 a 3.000 € el módulo (más losa de cimentación). (Bajo) Eliminando el tiempo de fraguado de la losa de cimentación, la torre se tarda en montar de 1-2 horas (Alto M01, M03*). Ofrece un alto grado de protección en los 360° contra la mayoría de ataques. Tanto los muros como la cubierta son de hormigón en masa (M03), (C03) o armado (M01), (C02). Sí es posible su reutilización. Torre de bloques de hormigón El precio oscilará entre 8.000-10.000 € (más losa de cimentación). (Muy Alto) Rondará entre las 48 y 72 horas de trabajo. Medio (M05*). Ofrece un nivel aceptable de protección frente a armas de tiro tenso, pero es vulnerable frente obuses y morteros de medio y gran calibre. No es posible su reutilización. Tabla 1: Tipos de torres de vigilancia Fuente: [Elaboración propia] *Ver apartado 4.2 Partes afectadas en la infraestructura pág. 26-27 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 17 de 126 Hay que aclarar que los ejemplos aquí expuestos sobre torres de vigilancia, son algunos de los muchos modelos que se han construido ya sea en base a hescos, madera o cemento puesto que como se ha comentado antes no hay ninguna estandarizada. 3.3 Materiales empleados en la construcción A continuación se muestra un resumen de los materiales empleados en la construcción de las torres de vigilancia para determinar cual ofrece mejores resultados en cuanto a blindaje. 3.3.1 Hesco Bastion El Hesco Bastion es una estructura soldada de malla de alambre antioxidante de forma cúbica. Originalmente se diseñó para ser usado en obras de carácter civil como la protección contra la erosión y el control de inundaciones en playas y marismas. Este dispositivo fue rápidamente popularizado por el ejército americano en el ámbito militar durante la guerra de Irak y Afganistán en la década de 1990. La estructura está revestida en el interior por un geotextil fijado con grapas para facilitar el rellenado. Cada celda/módulo se llena con los materiales de campo disponibles, y cada Hesco se une al siguiente por medio de espirales rígidas y una barra de metal para una unión de bisagra [3]. Ilustración 1: Hesco Bastion Fuente: [4] 3.3.1.a Tipos A día de hoy existen varios tipos de Hescos en el mercado aunque los más popularizados son el americano y el chino, siendo el americano el que generalmente utilizan la mayoría de los ejércitos de todo el mundo incluyendo España. Dentro del modelo americano existen una gran variedad de Hescos. Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 18 de 126 A continuación la Tabla 2 muestra los Hescos más comunes, destacando el MIL 1 y MIL 5 generalmente empleados por España en las fortificaciones de garitas y torres de vigilancia. La designación MIL hace referencia a la unidad de medida del Hesco para referirse a su altura, anchura y longitud. Tipo Altura (m) Anchura (m) Longitud (m) Numero de celdas MIL nº1 1,37 1,06 10,00 9 MIL nº2 0,61 0,61 1,22 2 MIL nº3 1,00 1,00 10,00 10 MIL nº4 1,00 1,52 10,00 15 MIL nº5 0,61 0,61 3,05 5 MIL nº6 1,68 0,61 3,05 10 MIL nº7 2,21 2,13 27,74 13 MIL nº8 1,37 1,22 10,00 8 MIL nº9 1,00 0,76 9,14 12 MIL nº10 2,21 1,52 30,05 19 Tabla 2: Tipos de Hescos Fuente: [5] 3.3.1.b Ensayos balísticos El Hesco ha sido sometido a extensas pruebas por parte de los organismos de prueba y evaluación del respectivo Departamento de Defensa del Reino Unido y los Estados Unidos. Otras pruebas técnicas formales se han llevado a cabo también por parte de otras fuerzas armadas y organizaciones internacionales como la NATO. El rango de munición empleado en los ensayos por los distintos departamentos incluye las siguientes pruebas en un rango de 200 m. x Armas de pequeño calibre (5,56 mm, 7,62 mm 12,70 mm, y 14,5 mm) disparadas en disparo simple y en modo automático. x Proyectiles de calibre grande (122 mm y 155 mm). x Lanzagranadas del tipo RPG7 (Rocket Propelled Grenade (Granada Propulsada)) en contacto directo y en explosiones a un metro de distancia. Los resultados de estas pruebas han demostrado que una estructura de Hescos diseñada, construida y rellenada perfectamente, aumenta la posibilidad de supervivencia del personal en un 80 % durante los ataques directos e indirectos de este tipo de munición [6]. Para una adecuada protección el método de rellenado estimado será mediante tongadas de 25 cm aproximadamente apisonando bien la tierra entre tongada y tongada. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 19 de 126 La grava y los áridos de mayor tamaño brindan una protección mayor que la tierra o arena húmeda. Por otra parte, la detonación de un impacto, podría producir que los fragmentos de roca que contienen fueran proyectados, representando un peligro secundario. Un aspecto muy importante a tener en cuenta a la hora de rellenar el hesco con arena es que hay que proteger la parte superior con algún tipo de aislante que impida la filtración de lluvia, ya que esta podría producir el crecimiento de plantas que podría alterar las capacidades del Hesco y deteriorarlo. Los Hescos de más de 1 m de ancho y rellenos con tierra o grava pueden proteger contra todas las armas de pequeño calibre comprendido entre 5,56 mm y 12,70 mm, es por esto que son los más utilizados para la protección de torres de vigilancia. Para la protección contra las armas de gran calibre (proyectiles de mortero de 105 mm y 155 mm RPG7), se requiere un espesor mínimo de 1,50 m. Un espesor de 2 m ofrece protección suficiente si el material de relleno es de mala calidad. Para la protección contra lanzagranadas superiores como es el tipo TBG-7V o equivalentes en peso de carga explosiva, es necesaria una protección mayor de 5 m de profundidad. Esta se consigue apilando Hescos uno tras otro hasta conseguir el espesor necesario [6]. En el Anexo B-Protección mediante Hesco Bastion, se muestra la protección necesaria mediante estructura Hesco Bastion para distinto tipos de armamento. 3.3.1.c Ventajas y desventajas La principal desventaja es que a menudo se utilizan en condiciones de emergencia, en las que no siempre se llenan ni con el material perfecto, ni de la forma correcta por lo que se debe tener en cuenta que el rendimiento y la protección de los Hescos se reducirán. Además es necesario el uso de grúas y maquinaria de construcción para lograr un trabajo rápido y eficiente [7]. Otra desventaja que tiene el Hesco es que una vez relleno de arena u otro material es imposible su reutilización ya que casi siempre se terminan rompiendo cuando se desmontan. En cuanto a las ventajas que tiene la utilización del Hesco son por una parte que tiene una alta velocidad de implementación, una ventaja logística interesante ya que el material de relleno se encuentra en la ZO. Además es plegable y fácilmente transportable, se pueden configurar de forma manual, sin utilizar una grúa, tiene un peso bajo y una alta capacidad de modularidad e implementación en todo tipo de teatro. Su coste es relativamente bajo (100 € el modulo tipo MIL 1). 3.3.2 Bloques de hormigón El bloque de hormigón es un elemento prefabricado de hormigón generalmente de cemento portland, el cual está destinado a la construcción de mampostería aunque desde hace unos años es también muy utilizado en el mundo militar como medio de Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 20 de 126 protección. Aunque su tamaño es mayor que el del ladrillo común, sus dimensiones permiten su fácil transporte, almacenaje, manipulación y colocación, de forma manual y sin apenas equipos especiales. Su puesta en obra es similar a la empleada en la mampostería de ladrillos con la ventaja de que brinda una mayor protección y resistencia frente a impactos. Los agujeros de los bloques brindan la posibilidad de rellenarlos con otros materiales aumentando su resistencia frente a impactos y ondas de choque. Los bloques se designan por sus medidas nominales. Así, las medidas nominales del bloque de mayor uso son 20 x 20 x 40 cm [8]. 3.3.2.a Tipos Actualmente existen una gran variedad de bloques en cuanto a tamaños y formas, cada uno con su función propia dentro de la pared evita los cortes y la preparación de piezas como así también el encofrado de las vigas de encadenado horizontal y columnas de vinculación en las intersecciones de muros. En el mundo militar generalmente el más utilizado es como hemos dicho antes el de 20 x 20 x 40 cm para la construcción de paredes, aunque en cierto modo la utilización de un tipo u otro dependerá del tipo de construcción a llevar a cabo. 3.3.2.b Ensayos balísticos En la actualidad no existen prácticamente pruebas a nivel militar de la resistencia que ofrecen estos bloques frente a impactos de proyectiles de tiro directo e indirecto. Hasta ahora los ensayos realizados con estos elementos han sido frente a proyectiles de pequeño calibre de tiro tenso (5,56 mm y 7,62 mm) ofreciendo una resistencia considerable y deteniendo el proyectil en su totalidad pese a la rotura del bloque [9]. Esta resistencia se ve aumentada si el bloque es rellenado en su totalidad con cemento u otro material como arena o grava, siendo preferible el uso de estos dos últimos ya que mejoran el aislamiento térmico y además ofrecen una mejor resistencia frente a impactos al absorber mejor la energía del proyectil impidiendo la fractura de la cara posterior y evitando el desprendimiento de fragmentos que dañen al personal. Por otra parte, estos bloques ofrecen una protección muy limitada contra impactos de cohete de pequeño calibre. La siguiente tabla (ver Tabla 3) muestra los datos de campo obtenidos frente a los impactos de cohetes y morteros de pequeño calibre. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 21 de 126 Tabla 3: Pruebas de resistencia de mortero y cohete Fuente: [9] Ilustración 2: Prueba de resistencia de bloques de hormigón frente a un mortero de 81 mm Fuente: [9] 3.3.2.c Ventajas y desventajas La construcción con bloques presenta ventajas económicas, su coste variará en función del país y del contratista, pero por lo general son relativamente económicos en comparación con cualquier otro sistema constructivo tradicional. Poseen una durabilidad y desperdicio casi nulo por lo que son muy empleados en la construcción de sistemas modulares. Tienen una buena resistencia al fuego ya que puede alcanzar los 240 minutos conservando sus características estructurales. Su resistencia a la compresión es alta pudiendo llegar a superar los 10 N/mm², lo que permite su empleo en muros resistentes [10]. Se adaptan a la mayoría de las necesidades dentro de los campamentos. Son fáciles de transportar individualmente debido a sus dimensiones y peso. Este tipo de materiales son muy fáciles de encontrar en otros países por lo que suele contratarse proveedores locales. Arma Distancia Efecto Mortero de 82 mm 2 m La superficie tiene daños significativos, pero no hay movimientos de bloques. Mortero de 82 mm 1 m La superficie tiene daños significativos. Hay movimiento de más de 40 mm para los bloques de planta baja. No hay astillas más allá de 2 m. Mortero de 82 mm 0,01 m Dislocación completa de la pared localizada. Cohete de 107 mm 2 m Daños en un área muy importante. No hay bloques de movimiento. Cohete de 107 mm 1 m La parte superior de la pared se mueve al menos 20 cm y condujo a la caída de varios bloques. Cohete de 107 mm 0 m La mitad de la pared fue destruida. Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 22 de 126 La principal desventaja de este tipo de pared es la escasa protección que ofrece frente a impactos de mortero, así como de armas de calibre superior. Esto obliga a aumentar el refuerzo de las paredes con un doble muro o añadiendo otros elementos como sacos terreros o Hescos. Además, no son reutilizables y tiene el inconveniente que hay que desmantelar y gestionar la instalación una vez terminada la operación, lo que lleva tiempo y dinero. 3.3.3 Hormigones El hormigón es una mezcla formada por la unión de cemento, áridos finos y gruesos con un aglomerante y un porcentaje de agua, todo ello unido en debidas proporciones ofrece una mezcla de alta resistencia. Debido a sus características (docilidad, impermeabilidad, durabilidad, alta resistencia a compresión etc.) ha propiciado su alta utilización en la ingeniera civil (puentes, presas de embalse, reactores, tanques de almacenamiento, etc.) Gracias a su ductilidad permite obtener formas complejas por su fácil moldeabilidad. Con relación a sus propiedades mecánicas, al igual que los materiales pétreos presenta una buena resistencia a compresión, pero reducida resistencia a tracción, por lo que en piezas o elementos constructivos que trabajen a flexión requiere el empleo de material de refuerzo que soporte los esfuerzos de tracción [11]. 3.3.3.a Tipos de hormigón En la actualidad existen varios tipos de hormigones, sin embargo debido a la gran cantidad que hay de ellos sólo se exponen los más comunes [11]. a. Hormigón en masa: utilizado como único componente. b. Hormigón ligero: compuesto por áridos ligeros. c. Hormigón armado: combinado con barras o elementos de acero que mejoran la resistencia a flexión. d. Hormigón pretensado: tipo de armado en el que los elementos de acero están tensados y comprimen el hormigón (armadura activa). e. Hormigones avanzados: están modificados con componentes diferentes a los convencionales para modificar sus propiedades, algunos son: x Hormigones aligerados. x Hormigones de alta resistencia (HAR). x Hormigón autocompactante (HAC). CAC. Alejandro Magán Debesa Página 23 de 126 3.3.3.b Ensayos Balísticos Los ensayos realizados en hormigón son por lo general en hormigones armados HA 30 (hormigón armado de resistencia 30 N/mm²), puesto que son los generalmente utilizados en operaciones. Estos han sido probados frente a impactos de diferentes proyectiles tanto ordinarios como de artillería, obteniendo los diferentes niveles de blindaje en función de la munición empleada. La siguiente tabla muestra el nivel de protección para diferentes tipos de munición. En el caso de los proyectiles de artillería son al contacto directo, por otro lado la munición ordinaria es medida a 200 m [11]. Calibre en mm 7,62 12,70 20 73 82 105 120 155 210 Hormigón armado (espesores en m) 0,05 0,15 0,20 0,61 0,91 1,25 1,75 1,90 2,10 Tabla 4: Pruebas de resistencia del hormigón armado Fuente: [12] 3.3.3.c Ventajas y desventajas En rasgos generales el hormigón es un buen material para el blindaje frente a todo tipo de proyectiles. Entre sus principales ventajas y desventajas que puedan afectarnos desde el punto de vista militar destacan: Ventajas: Versatilidad, buena durabilidad, resistencia al fuego (400°C) y protección frente a radiación nuclear, materiales fáciles de encontrar, reparación y adaptación, no necesita calor para su fabricación, plasticidad y ductilidad y alta resistencia a la compresión. Desventajas: baja resistencia a la tracción, fabricación en el terreno (puede afectar a sus propiedades) y tiempo de fraguado elevado. Otra desventaja del hormigón es que frente a proyectiles de gran calibre es necesario un espesor considerable, lo que dificulta tanto su construcción como su puesta en obra en cuanto a torres de vigilancia se refiere, debido principalmente a que el volumen y peso de la estructura dificulta su transporte. Por eso se estudia el uso de hormigones de alta resistencia reforzados con fibras. En cuanto a la reparación de los módulos tras sufrir un impacto estos pueden volverse a rellenar con hormigón si la rotura es pequeña. Si es grande es conveniente sustituirlo por otro módulo puesto que de rellenarlo perdería parte de su capacidad protectora. Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 24 de 126 Debido a las ventajas antes mencionadas han llevado al hormigón a erigirse en el material más utilizado, junto al acero, para la obtención de protecciones fijas frente a impacto y explosiones (barreras de protección de edificios, búnkeres, polvorines, etc.). Por otro lado hay que puntualizar que el hormigón tiene un comportamiento mecánico muy variable dependiente de numerosos factores, tanto internos como externos: dosificación, contenido de agua, armaduras, tipo y contenido de fibras, edad del hormigón, humedad, etc. Por ello, datos obtenidos con un determinado hormigón no pueden ser trasladados sin más a otros hormigones, lo que en definitiva supone una dificultad para el proyectista de un blindaje de hormigón ante una amenaza concreta. 4. EVALUACIÓN DE LA AMENAZA En la actualidad, las misiones que están desarrollando las Fuerzas Armadas Españolas, se encuentran comprendidas entre las que podríamos considerar de imposición y/o mantenimiento de la paz y normalmente se desarrollan en un entorno multinacional en zonas muy alejadas del territorio nacional en las cuales no se esperan cambios importantes en un futuro a corto y medio plazo. Por otra parte, el enemigo al que se va a enfrentar España no será un estado soberano sino otro actor del escenario internacional, como movimientos terroristas, insurgentes o crimen organizado. Este enemigo empleará tácticas insurgentes y de guerra de guerrillas. Una parte importante del análisis de riesgos que se realice para cada zona es la determinación de los riesgos posibles y de todos estos cuales son aquellos sobre los que debe actuarse para evitar su materialización. Se analiza también en qué condiciones y frente a qué riesgos se debe adoptar una actitud reactiva, y por último cuáles de los riesgos detectados son asumibles en las condiciones específicas de la operación [13]. La evaluación de la amenaza se traduce en los efectos destructores de las municiones en las infraestructuras. Este poder de destrucción varía según: x La clase de munición empleada. x Las características de los tiros. x Los elementos de la infraestructura afectada (muro y cubierta) y su umbral de resistencia. Además del tipo de munición empleada y las características del disparo hay que tener en cuenta otro tipo de amenazas a la hora de fabricar nuestras torres de vigilancia como pueden ser las amenazas naturales, las cuales pueden suponer un CAC. Alejandro Magán Debesa Página 25 de 126 desgaste, deterioro o incluso inutilización de nuestra torre. Consideramos amenazas naturales todas aquellas no debidas directamente a la acción del hombre, si bien en algunos casos pueden ser resultado de la misma (por ejemplo incendios). Esta categoría incluye, entre otros, los siguientes: Incendios, movimientos sísmicos, corrimientos de tierra, rayos, heladas, nevadas, granizadas e inundaciones. En nuestro caso al no tener un emplazamiento definido no hemos tenido en cuenta este tipo de amenazas. Por norma general el dimensionamiento y caracterización de nuestro material irán en función del tipo de amenaza del enemigo. Es por esto que en función del tipo de agresión en la ZO se procederá a un estudio riguroso del posible armamento a utilizar por parte del enemigo para así en función de este, elegir el material más idóneo realizando los cálculos pertinentes para adecuar la protección, de forma que consigamos minimizar los efectos ante un posible ataque. [14]. 4.1 Tipos de agresiones y efectos producidos en la infraestructura Con el objetivo de simplificar la gran cantidad de munición existente en el mundo, se han definido cuatro tipos de agresión balística concretados en la siguiente tabla (ver Tabla 5), la cual ha sido sacada del manual del Ejercito Francés Uso y protección de edificios según los efectos de las armas ya que el ET no dispone de una clasificación de tal tipo. Tipo de agresión Munición Correspondiente Efectos en la infraestructura A-1 Pequeño calibre: Armas individuales y colectivas hasta 12,70 mm bala ordinaria. Perforación por el proyectil. A-2 Medio calibre: Obuses de morteros y armas de tiro tenso de calibres entre 20 y 57 mm. Perforación por el proyectil. + Onda expansiva. A-3 Grueso calibre: Obuses de mortero o de Artillería C/PE ó C/Vehículo de calibres entre 60 y 120 mm, dotados con espoletas instantáneas o de proximidad así como cohetes de calibre entre 73 y 120 mm. Onda expansiva. + Perforación por metralla. A-4 Grueso calibre perforantes: Calibres 120 a 155 mm con espoleta de retardo. Perforación por el proyectil. + Onda expansiva. + Metralla. Tabla 5: Tipos de agresiones Fuente: [15] Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 32 de 126 6. DESARROLLO DE LOS NUEVOS MÓDULOS ESTANDARIZADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TORRES DE VIGILANCIA EN COPS. De todos los hormigones mencionados antes en el punto 3.3.3.a debido a las capacidades técnicas en cuanto a blindaje de edificios se refiere, tomaremos el hormigón de alta resistencia reforzado con fibras de acero. La elección de este tipo de hormigón está basada en unos recientes estudios en los que se muestra que es el que mejores resultados ofrece en cuanto a impactos balísticos. Es por ello el seleccionado para nuestro estudio [18]. Para determinar el cálculo balístico y obtener el tipo de hormigón reforzado así como su espesor, es necesario estudiar tanto los fenómenos que se producen en el mismo, como la caracterización de los hormigones. El estudio de todos estos parámetros y datos se encuentra en el Anexo D-Comportamiento y caracterización de los hormigones de alta resistencia reforzados con fibras. 6.1 Cálculos balísticos A la hora de realizar un estudio de protección balística, hay que tener en cuenta los diferentes tipos de impacto a los que está sometida la estructura. En nuestro caso la torre de vigilancia está sometida tanto a impactos de fuego directo como indirecto, es por esto que primero calcularemos la resistencia que ofrece frente a los impactos de tiro directo y después frente a los disparos de tiro indirecto. Las características de las diferentes municiones empeladas en el cálculo del espesor (12,7 mm y 81 mm) pueden verse en el Anexo E-Características de los proyectiles empleados en los ensayos y cálculos. En la actualidad existen varias fórmulas empíricas para calcular la penetración de un proyectil (la de Petry, la del Cuerpo de Ingenieros del Ejército Norteamericano, la fórmula de UKAEA, fórmula de Kar, fórmula de Parodi etc.) [19] y con ello determinar el espesor necesario para la protección. Sin embargo, todas estas fórmulas presentan unos inconvenientes para nuestro caso, como son [20]: 1. No se tienen en cuenta las propiedades del hormigón así como de los áridos utilizados. 2. No tiene en cuenta el efecto de la fricción del proyectil en el blanco así como la posible deformabilidad de este. 3. Las fórmulas existentes están principalmente basadas en datos de hormigones de resistencia normal, no está claro si se puede aplicar a hormigones de alta resistencia. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 33 de 126 6.1.1. Cálculo balístico para amenazas tipo A1 Para el cálculo de proyectiles de tiro tenso sin efectos explosivos, se decidió utilizar la fórmula de modelado de Moreno Almansa (2001) la cual está basada en el principio de conservación de la energía [18], [20]. Esta hipótesis se considera válida suponiendo que la masa del proyectil se considera constante y no hay pérdida de esta durante su deformación. Al asumir esto la pérdida de energía cinética viene dada por la siguiente expresión: Siendo: : Variación de la energía cinética. m: Masa del proyectil. : Velocidad inicial del proyectil. : Velocidad final del proyectil. Por otro lado el ‘’factor de frenado’’ expresado mediante la letra K, viene a caracterizar de una forma muy aproximada a cada hormigón en función de su resistencia a la compresión y con un contenido de fibras determinado, como la resistencia al impacto del mismo frente a cada tipo de proyectil. Dicha expresión se puede calcular de una forma aproximada como: Siendo: e: Espesor del hormigón. : Energía cinética inicial. : Energía cinética final. Considerando que la energía cinética de salida como nula se puede obtener el valor de la con la que se puede determinar la profundidad de perforación: Finalmente hay que calcular si el impacto del proyectil produce scabbing, para ello se calculará la profundidad límite de scabbing. Este se puede indicar como una función de la profundidad alcanzada por el proyectil en su penetración (X) y el espesor del blanco (e). Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 34 de 126 En base a los ensayos experimentales del HAR (Hormigón de Alta Resistencia) frente a impactos (los cuales fueron realizados por el Instituto Tecnológico la Marañosa, [18] se estimó que en aquellos con un contenido en fibras de 20 kg/m³ se producía scabbing en un 80 % de los casos, mientras que para aquellos con un contenido de fibras de 40 kg/m³, y 60 kg/m³ o superior se producía scabbing en un 85 % y 90 % de los casos respectivamente. Para calcular el espesor necesario para la protección del personal frente a disparos de tiro tenso, partiremos de los datos experimentales realizados en el Polígono de Experiencias del Ejército (PEE). Ver Anexo F-Ensayos balísticos: Apéndice 1. En nuestro caso para poder calcular el espesor necesario para detener un proyectil de 12,7 mm definido dentro de nuestra amenaza, tendremos que partir de un espesor el cual haya sido perforado previamente por dicho proyectil, y en base a este, calcular el nuevo espesor. Fijándonos en el Anexo F-Ensayos balísticos: Apéndice 2 vemos que los espesores que no cumplen son los correspondientes a las placas HAR-10/20/1, HAR-10/40/1, HAR-10/60/1 (espesor/contenido en fibras/número de ensayo). En nuestro caso tomaremos para los cálculos la placa HAR-10/60/1 puesto que el número de fibras que contiene es el que más tarde se utilizará para diseñar nuestra placa. Con los datos obtenido por las pruebas experimentales en el PEE, se observa que para perforar una placa HAR-10/60/1 el proyectil disparado de calibre 12,70 mm (cuya masa es ), tiene una velocidad media de impacto , y una velocidad media de salida , (según las distintas tomas de datos realizadas) [18]. Suponiendo que la masa del proyectil prácticamente no varía durante la perforación, las energías cinéticas de entrada y salida serían respectivamente y . Por tanto, la energía absorbida por la placa será , y el factor de frenado, o energía absorbida por centímetro de espesor del blanco: Así pues, en estas condiciones, el proyectil perforará una profundidad total de . Por lo que perforaría la placa de 10 cm. A priori una placa de 11,181 cm podría ser válida para este calibre, sin embargo hay que tener en cuenta que el scabbing se produce cuando la relación entre la profundidad a la que llega el proyectil y el espesor del blanco es de , como se ha indicado con anterioridad, por lo que el espesor que deberá tener éste para que no se produzca scabbing será de . Luego si la placa tiene 12,424 cm o más de espesor no se perforará ni presentará scabbing. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 35 de 126 6.1.2. Cálculo balístico para amenazas A2, A3 El fuego indirecto es normalmente producido por morteros y obuses, los cuales afectan a la estructura por la onda de choque y fragmentos causados por la explosión. La onda de choque creada por la explosión afecta principalmente a las paredes o techos lo que puede producir el colapso de la estructura, mientras que la fragmentación ocurre al desintegrarse el proyectil produciendo un conjunto de fragmentos de acero de gran velocidad que pueden perforar o quedar incrustados en el elemento de protección. Para los proyectiles de fuego indirecto hay que considerar la posibilidad de impacto oblicuo, es decir, un impacto del proyectil diferente al de 90°, lo que obligaría a aumentar el espesor de protección siendo el caso más desfavorable según las pruebas realizadas por el ET el impacto de 75° [21]. Un diseño adecuado podría situar las superficies expuestas con el mayor ángulo posible en relación con la perpendicular para evitar así el impacto oblicuo y por otro lado, una estructura de baja silueta hace que la estructura sea más difícil de alcanzar por fuego directo. Angulo Efecto De 0° a 45° Rebote seguro De 45° a 60° Rebote posible pero no cierto De 60° a 90° Penetración sin rebote Tabla 9: Efecto del proyectil en función del ángulo de impacto en hormigones Fuente: [21] Ante la falta de pruebas y ensayos frente a proyectiles de artillería en hormigones en masa de alta resistencia no podremos utilizar la fórmula previamente utilizada por lo que en su lugar utilizaremos la fórmula de Parodi, la cual pese a no ser una fórmula exacta por lo problemas antes mencionados puede darnos una idea aproximada del espesor necesario para nuestra agresión contra armas de fuego indirecto con efecto explosivo (morteros de 81 mm). Donde: [21] Siendo: P: penetración en metros K: coeficiente que depende del medio (para hormigón en masa 0,88) Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 36 de 126 Además, al ser municiones de carácter explosivo hay que tener en cuenta el radio de espera que produce la explosión, el cual viene determinado por la siguiente fórmula: Siendo: R: radio de espera de la explosión. C: carca del proyectil en kg de TNT (trinitrotolueno). g: coeficiente del medio (para hormigones en masa 3,6). Con los datos del proyectil de 81 mm del Anexo E-Características de los proyectiles empleados en los ensayos y cálculos, calcularemos el espesor necesario para este tipo de amenaza. En el caso del proyectil de 81 mm suponiendo el ángulo de impacto más desfavorable (75°) y con (C = 0,675 kg, K = 0,88, p = 4,128 kg, c = 0,082 m, V = 234 m/s y g =3,6) sustituyendo en las respectivas fórmulas antes mencionadas, da un espesor de penetración de P = 0,306 m y un radio de R = 0,227 m lo que en conjunto hace un espesor total para la protección de E = 0,533 m. 6.1.3 Conclusiones Tras el análisis podemos concluir que respecto a las armas de tiro tenso todos aquellos espesores superiores a 12,424 cm no serán perforados al impactar en ellas un proyectil de 12,7 mm o inferior. En nuestro caso nos hemos decantado para las paredes, por un espesor de 20 cm con un contenido en fibras de 60 kg/m³ la cual ofrece una protección adicional a nuestra torre frente a todo tipo de impactos de armas de tiro tenso hasta 12,7 mm. Paneles de dicho espesor son habituales y siguen siendo fáciles de manejar. En el caso del techo tomando un espesor de 53,3 cm sería suficiente para aguantar un impacto de una granada de 81 mm sin embargo el aumento de espesor implica un aumento de peso, lo que dificultaría la modularización de la torre así como su manipulación, es por esto que en vez de tomar este espesor tomaremos un espesor de 20 cm al igual que en las fachadas y lo reforzaremos con Hescos 61 x 61 x 61 cm (MIL 5) en la parte superior de la cubierta, para hacer frente a los disparos de mortero no superiores a 81 mm. No tomaremos espesores superiores al de 20 cm pese a ofrecernos un alto nivel de protección puesto que al aumentar el espesor de los muros aumenta de manera CAC. Alejandro Magán Debesa Página 37 de 126 considerable el peso de la estructura limitando mucho su transporte y manipulación con los medios con los que en la actualidad consta el ET. Por otro lado tampoco tomaremos niveles superiores de fibras ya que a simple vista y aunque parezca que puede favorecernos una mayor adición, los métodos de dosificación de los hormigones son muy complejos como antes hemos comentado en el apartado 3.3.3. d y ante la falta de estudios y pruebas no podemos asegurar que una mayor adición de fibras tenga repercusiones positivas en nuestro modelo. 6.2 Programa de necesidades. Diseño de la torre Seleccionado el material y tipología de torres a usar, el diseño de la torre está basado también en las encuestas y las características de los materiales. Para nuestro modelo optaremos por una torre de forma rectangular en base a módulos prefabricados de hormigón de alta resistencia reforzado con fibras apoyados sobre losa de hormigón. Por otro lado la elección de esta forma es debida a que facilita la ejecución de estructuras modulares tanto por el tamaño de los módulos como por la sencillez de fabricación y montaje. Además es la que mejor se adapta a los requerimientos de otros materiales como los Hescos o sacos de arena, en el caso de que fuera preciso reforzar en la cubierta como ya se ha mencionado. La torre constará de una estructura de dos plantas, siendo las medidas para cada una de ellas de 2,30 x 2,30 x 2,40 m. Dicha dimensión resulta de la combinación de superficies útiles y distancias libres interiores mínimas para un buen uso en combinación con la modularidad de los paneles, sus espesores y el sistema de unión, que se describirán a continuación. El módulo superior estará destinado a la vigilancia y seguridad y el inferior para la protección de personal. La elección de estas medidas puesto que no hay ninguna normativa dentro del ET que establezca unas medidas tipo para este tipo de construcciones, están basadas por un lado en un intento de modularización de los elementos prefabricados intentando que sean lo más manejables y parecidos posible entre sí, facilitando así su transporte y manipulación y por otro en el CTE (Código Técnico de la Edificación) [22] con el objetivo de obtener un habitáculo donde el personal se encuentre cómodo y pueda moverse. La planta baja estará destinada a que en el caso de ataque el personal pueda protegerse, ya que en muchos casos las torres de vigilancia no cuentan con un sistema de protección inmediata obligando al personal a desplazarse al bunker más próximo con el consiguiente riesgo de ser alcanzados. Así mismo contará con una puerta blindada cuyas características se muestran en el Anexo G-Puerta Blindada. Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 38 de 126 La planta primera contará con una única escalera situada en la parte interior. Los motivos de esta elección en vez de una escalera exterior son: por un lado que el personal durante los relevos quede sin exponer a la vista del enemigo, y por otro lado que en caso de ataque de morteros o artillera el personal pueda pasar de un habitáculo a otro rápidamente sin necesidad de salir al exterior. Así mismo, constará de tres ventanas blindadas de 60 x 40 cm. Con el objetivo de aumentar la protección del personal el hueco de las ventanas contará con un cristal de protección frente a impactos de proyectil 7,62 mm, denominado según los niveles de protección balísticos BR7 NS, cuyo espesor debe ser de 87 mm para evitar así los disparos de 7,62 mm de los posibles francotiradores [23], [24]. En cuanto a la escalera, al igual que las medidas del habitáculo estarán basadas en el CTE [22]. Ilustración 3: Medidas de la escalera interior Fuente: [22] El diseño final de la torre de vigilancia excluyendo la puerta y ventanas sería tal y como se muestra en la Ilustración 4 (El diseño definitivo puede verse en el Anexo IPlanos). CAC. Alejandro Magán Debesa Página 39 de 126 Ilustración 4: Torre de vigilancia Fuente: [Elaboración propia] 6.3 Diseño de módulos estandarizados En cuanto el caracterización de los módulos, su diseño fundamental está basado principalmente en obtener un módulo de unas dimensiones lo más reducidas posibles con el objetivo de que sea fácilmente manipulable y transportable con los medios que cuenta el ET (ver Anexo H-Medios de transporte del ET). Por otro lado también se ha intentado reducir al máximo tanto el número distinto de moldes entre sí como la simplicidad de estos. Así serán más económicos y el montaje y desmontaje será más fácil e intuitivo. Es por esto, que en total se crearon seis tipos diferentes de módulos (Esquina x 8, Pared con ventana x 3, Pared con puerta x 1, Pared maciza x 2, Pared para ventilación x 2, Cubierta x 2 y Piso intermedio x 2). El despiece de los elementos que componen la torre puede verse en el Anexo I-Planos. La losa de hormigón armado de cimentación será el único elemento no estandarizado de la torre ya que se realizará in situ puesto que es un gasto innecesario de dinero y volumen de transporte. Tanto sus cálculos como su diseño se pueden ver en el Anexo J-Losa de cimentación. En cuanto a las uniones de los distintos elementos estandarizados, tras pensar diversas posibilidades, finalmente se decidió tomar la opción E (ver Ilustración 5) la cual además de ofrecer un adecuado nivel de protección debido al solapamiento de los módulos entre sí, simplifica mucho la fabricación así como su ensamblaje. La unión diseñada puede consultarse en el Anexo I-Planos Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 40 de 126 Ilustración5: Tipos de uniones Fuente: [Elaboración Propia] En cuanto a los sistemas de elevación de paneles, estos serán elevados mediante la utilización de eslingas (cubierta) y garras de elevación (fachadas y esquinas). Los detalles de los elementos de elevación se pueden ver en el Anexo K-Sistemas de elevación. Por último, la unión entre de los distintos elementos se realizó mediante pernos capaces de resistir las tensiones provocadas por el impacto de un proyectil. Sus características se pueden ver en el Anexo L-Sistemas de unión. 7. PRESUPUESTO En este apartado estudiaremos los diferentes componentes de la torre de vigilancia para hacer una estimación del coste. Este análisis resulta fundamental para poder estudiar la viabilidad del proyecto. Al tratarse de un diseño de un proyecto el cual se desconoce el emplazamiento así como si se va construir en territorio nacional (TN) o en ZO es muy complicado determinar con exactitud el presupuesto de este. En nuestro caso, el análisis de costes de fabricación de la torre ha sido realizado teniendo en cuenta que la torre se fabrica en territorio español para luego proyectarla a la ZO, sin incurrir en los costes de transporte ante la imposibilidad de concretar el lugar de donde se va a emplazar. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 41 de 126 Tras efectuar el correspondiente análisis que se detalla más adelante en el Anexo M: Análisis de costes el coste total del proyecto ascenderá a un total aproximado de 12.763,93 €. 8. CONCLUSIONES Tras la realización de este TFG la principal conclusión que se obtiene es la gran dificultad existente en la creación de una torre de vigilancia estándar que valga para cualquier ambiente o enemigo teniendo que acotar su protección a la munición generalmente utilizada en esa zona. Esto es debido principalmente a la complejidad de los conflictos armados existentes en la actualidad así como la aparición y gran variedad de armamento, que han dificultado en gran medida la capacidad de defensa de nuestras Fuerzas Armadas en misiones internacionales. La evolución de los conflictos armados, los cuales han desembocado en conflictos principalmente de tipo asimétricos ha dificultado la posibilidad de determinar con exactitud el nivel de amenaza al que se enfrentan las fuerzas desplegadas. Aunque se realicen estudios someros sobre el tipo de enemigo y armamento empleado por este, siempre existirá la posibilidad por mínima que sea de que el enemigo utilice un tipo de armamento que sobrepase la capacidad de defensa propuesta. Por otro lado la falta de ensayos balísticos con distintos tipos de armamento en sí, así como ensayos con distintos tipo de materiales surgidos en los últimos años dificulta en gran medida el cálculo de la protección necesaria. Con este trabajo se ha pretendido dar algo de luz al tema de las fortificaciones en torres de vigilancia consiguiendo por lo menos dilucidar la tipología y material más adecuado, así como un procedimiento de cálculo a seguir en cada escenario. Por otro lado la creación de nuevos módulos estandarizados, diseño de torre, así como las uniones entre sus elementos, permiten su utilización en todo tipo de escenarios así como su fácil montaje y desmontaje para una posible reutilización. Únicamente habrá que calcular el espesor adecuado en función del nivel de amenaza, el cual vendrá a cargo del ingeniero jefe encargado de los trabajos de protección de la base. Finalmente gracias a la realización de este proyecto se ha podido comprobar la gran complejidad existente para un ingeniero del ET a la hora de proyectar obras de protección debido a la gran cantidad de factores y situaciones cambiantes e inciertas que hay que tener en cuenta. Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 48 de 126 [PÁGINA INTENCIONADAMENTE EN BLANCO] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 49 de 126 ANEXO A-ESTUDIO DE LAS PRINCIPALES TORRES DE VIGILANCIA CONSTRUIDAS POR EL ET. 1. Torre de vigilancia de Hesco Bastion con cubierta de metal y Hesco Por lo general son el tipo de de torres de vigilancia que se suele realizar en las COPs. En este caso se trata de una torre de vigilancia construida en a base de Hescos Bastion y cubierta de metal cubierta de hescos de dimensiones 5,77 x 4,36 x 4,36 m. El personal necesario para su implementación es un pelotón de zapadores. Por otra lado los medios necesarios para su implementación son: Retroexcavadora (JCB 3CX / minimáquina), picos, palas, azadas, cordeles y eslingas. El material empleado en la construcción has sido sacado del [7]: 84 celdas de Hesco modelo MIL 1, 24 celdas de Hesco modelo MIL2, una lámina plástica de 100 m² para impermeabilizar el techo, 12 viguetas metálicas, y 9 viguetas de madera. La duración exacta de la obra es difícil de determinar puesto que depende de numerosos factores como la instrucción del personal, la climatología, medios disponibles, etc. El tiempo aproximado de montaje es de 17 horas repartidas en: 1 hora de preparación del terreno, 8 horas de la construcción de Hesco, 2 horas para la construcción de escaleras, 4 horas para la estructura metálica y 2 horas para el acopio de tierras en la cubierta. A continuación se muestra el volumen, pesos y precio de este modelo de torre. El volumen y peso de obra son: x Peso total 346 t. x Peso de la cubierta 10.000 kg. x Peso de la estructura y la sustentación: 336 t. x Volumen de transporte: 5,30 x 1,30 x 1,50 m. El coste económico de la estructura es: x 12 viguetas metálicas 248 €/Ud: 2.976,00 € IVA Incluido. x 9 viguetas de madera 130,00 € IVA Inclu. x 48 Hescos MIL 1 (10 Módulos): 9.000 € IVA Incluido. x 24 Hescos MIL 2 (12 Módulos): 3.000 € IVA Incluido. x Total: 15.106 € IVA Incluido La principal ventaja de este tipo de construcción es su alto grado de modularizacion, permitiendo un fácil transporte hasta la ZO ya que los Hescos apenas ocupan volumen plegados. Son relativamente económicas de construir, y brinda un Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 50 de 126 nivel de protección medio/alto en ataques con armas de pequeño calibre (5,56 a 12,7 mm) en ataque frontal. Por otro lado presentan una gran deficiencia en ataques con mortero y otras armas de tiro curvo debido al bajo nivel de protección que presenta la cubierta. Además la imposibilidad de instalar ventanas blindadas deja muy vulnerable al personal al ataque de tiradores de precisión y otras amenazas. Se necesita un grado medio/alto de instrucción para el rellenado de hescos para conseguir que estos tengan el rendimiento deseado ante los ataques. Finalmente, aunque este tipo de estructura está pensada para ser reutilizable, la mayoría de los hescos no se podrán reutilizar de nuevo debido a la deformación de estos ante el peso de la estructura. Ilustración 6: Torre de vigilancia de hescos y cubierta de metal y hescos Fuente: [7] Ilustración 7: Torre de vigilancia de hescos y cubierta de metal y hescos Fuente: [7] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 51 de 126 2. Torre de vigilancia construida con contenedores En este caso se trata de tipo de torre en dos alturas en base a contenedores prefabricados de chapa galvanizada de dimensiones 2,50 x 2,50 x 2,20 m sobre losa de cimentación. El personal necesario para su implementación es un pelotón de zapadores, aunque para el montaje de los contenedores con 4 personas valdría. Los medios necesarios para su implementación sería únicamente una grúa hidráulica para el levantamiento de dichos contenedores. Por otro lado el material necesario para su implementación seria únicamente el necesario para el construcción de una losa de cimentación (cemento, grava, y barras de acero corrugado para la construcción del mallazo). La duración de la obra dependerá fundamentalmente de lo que tarde en fraguar la losa, que como mínimo será una semana, teniendo en cuenta que no alcanzará su resistencia máxima. El montaje en sí de los contenedores no son más que minutos, si se transportan ya montados desde la base. Si no se traen montados el tiempo podrá oscilar la hora de trabajo. El precio de los contenedores dependerá del tamaño así como de la empresa que lo suministre. Pero puede oscilar según la empresa Balat entre 4.000 y 7.000 € en función del tamaño y forma. La principal ventaja de este tipo de torres es sin duda su fácil transporte debido a su bajo peso y su escaso volumen ya que los módulos pueden desmontarse por completo para ganar espacio de carga. Otras ventajas importantes son la gran velocidad de montaje que tiene así como el poco personal y medios que se necesita para su implementación. Finalmente este tipo de garita permite la posibilidad de ser utilizada en otras misiones. Sin embargo, la principal desventaja que presenta este tipo de torre es el escaso blindaje que ofrece frente a todo tipo de impacto lo que obliga a reforzar mediante sacos terreros o Hesco Bastion, haciendo en sí que en verdad el tiempo de construcción y el presupuesto sean mayores. Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 52 de 126 Ilustración 8: Torre de vigilancia en base a contenedores Fuente: [26] 3. Torre de vigilancia de madera con refuerzo de Hesco Bastion. Este tipo de torres están construidas en base a listones de madera pre dimensionados de 3,60 x 1,60 x 1,60 m. El personal necesario para su instalación es también un pelotón de zapadores. Los medios necesarios para su construcción son el propio personal sin ayuda externa. En cuanto a los materiales está formada por [7]: x Pilares de madera de 400 x 20 x 20 cm. x Vigas de madera de 220 x 10 x 10 cm. x 1 viga de madera de 10 x 10 x 10 cm. x Tableros de madera de 100 x 10 x 10 cm. x 20 tableros de madera de 220 x 10 x 25 cm. x Tableros de madera de 280 x 10 x 25 cm. x 3 tableros de madera de 220 x 10 x 25 cm. x Coronas dentadas de unión de 15 cm de diámetro. x 24 pernos roscados. x 10 Hescos MIL 1. x 12 Hescos MIL 6. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 53 de 126 El tiempo necesario de construcción dependerá del mismo tipo de factores que la realizada en base a hescos por lo que es complicado estimar, rondará entre las 6-7 horas de trabajo. Así mismo el precio aproximado de la obra estará en torno 8.00010.000 €. La ventaja que tiene este tipo de construcción es que los materiales se pueden obtener rápidamente en la ZO evitando así el transporte de estos desde territorio nacional. Al estar los listones atornillados permite su reutilización. En cuanto a las desventajas, al igual que ocurre en la construida con contenedores es que ofrece una protección muy limitada para todo tipo de proyectiles por lo que es necesaria la implementación de hescos y sacos para aumentar su protección. Además que al carecer de ventanas de protección el personal queda muy expuesto. Hay que decir que este tipo de torres está prácticamente en desuso debido a la escasa protección que ofrece. Ilustración 9: Torre de vigilancia de madera con refuerzo de Hesco Bastion Fuente: [7] Ilustración 10: Torre de madera con refuerzo de Hesco Bastion (Dibujo) Fuente: [7] Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 54 de 126 4. Torre de vigilancia en base a módulos de hormigón. Este tipo de torre es cada vez más utilizada debido a su alto grado de protección y su facilidad de construcción. El personal necesario para su montaje sería un pelotón de zapadores. El precio de los módulos variará según el país así como el tipo y cantidad de hormigón utilizado pero podrá oscilar en los 2.000 a 3.000 € el módulo. El tiempo de ejecución sin contar el fraguado de su losa de cimentación oscilará entre 1 y 2 horas. En cuanto los medios necesarios para su montaje únicamente sería necesaria una grúa hidráulica de gran capacidad de carga debido al gran peso que puede llegar a tener cada módulo. Los materiales al igual que en la garita prefabricada serán los necesarios para la construcción de una losa de hormigón armado ya que los módulos de hormigón se realizan por encargo a una empresa civil y se transportan directamente a la COP, bien por medios de transporte civiles o por medio de camiones del ET (camión IVECO M250) y plataformas VEMPAR. El precio de este tipo de torre varía en función del tipo de cemento, que depende del tipo de aditivos, áridos utilizados, el nivel de control de proceso etc. Por todo ello es complejo calcular un coste aproximado. La principal ventaja de este tipo de construcción es su alto grado de protección que ofrece en los 360° tanto para munición de pequeño calibre (5,56 a 12,7 mm) como para lanzagranadas de pequeño calibre. El nivel de protección lo determinará el tipo de hormigón con que se haya fabricado así como el espesor de este. Otro input positivo es la gran modularidad que posee pudiendo montarse y desmontarse en cuestión de minutos. El punto débil de esta construcción es el gran volumen y peso de transporte necesario para llevar este tipo de módulos desde territorio nacional hasta ZO. Por lo general los módulos de hormigón hasta la fecha fabricados son de una única pieza, lo que imposibilita su desmontaje en módulos menores ocupando así una gran cantidad de volumen de carga para el transporte. Es por esto que hasta ahora el encargo de estos módulos se ha realizado en ZO. Sin embargo dependiendo del nivel de desarrollo de este puede ser que el nivel de control de calidad no sea el adecuado haciendo que el hormigón no cumpla con todos los requerimientos necesarios para la protección calculada. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 55 de 126 Ilustración 11: Torre en base a módulos de hormigón Fuente: [27] Ilustración 12: Torre en base a módulos de hormigón Fuente: [27] 5. Torres en base a bloques de hormigón. Este tipo de torre está construida en base a bloques de hormigón huecos rellenos generalmente de cemento u otro tipo de material, por lo general arena o grava. Para la puesta en obra de este tipo de estructura es necesario un pelotón de zapadores. Los materiales necesarios para la construcción son bloques de hormigón generalmente de 20 x 20 x 40 cm. En cuanto a los medios necesarios para su construcción serían todo el material necesario de albañilería para el encofrado de pilares y la unión de los bloques (paleta de albañil, llana, palas, picos, cubetas, rasqueta, madera para encofrado etc.). El precio dependerá, del número de bloques utilizados así como la cantidad de cemento usado para la unión. Para hacernos una idea cada bloque de 20 x 20 x 40 cm Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 56 de 126 en España según la empresa Erios cuesta 0,77 €. El precio aproximado de la estructura en el caso de la torre de la imagen la cual fue construida en el Líbano fue de aproximadamente de 10.000 €. El tiempo de ejecución de la obra es por lo general alto debido a la gran dificultad que requiere este tipo de construcción así como por el tiempo de secado y fraguado de los materiales. El tiempo de construcción oscilará en torno a las 48-72 horas. La ventaja fundamental de esta torre de vigilancia es la facilidad de obtención del material accesible prácticamente en todos los países del mundo. Además su reducido tamaño y su escaso peso le dan una gran facilidad de transporte y manipulación. Ofrece un grado de protección relativamente aceptable frente ataques de fusilería y armas de tiro tenso dando una protección completa al soldado en los 360°. Por otro lado no ofrece gran protección frente ataques de obuses y morteros de medio y gran calibre haciendo que haya que reforzarlo con sacos terreros o hescos en la cubierta principalmente. Ilustración 13: Torre en base a bloques de hormigón Fuente: [27] Ilustración 14: Torre en base a bloques de hormigón Fuente: [27] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 57 de 126 ANEXO B-PROTECCIÓN MEDIANTE HESCO BASTION Amenazas Tipo y tamaño de la estructura de Hesco requerida Observaciones MIL 1 (1,37x1,06x10) MIL 2/5/6 (0,61x0,61x1,22) (0,61x0,61x3,05) (1,68x0,61x3,05) MIL 3 (1x1x10) MIL4 (1x1,52x10) MIL 7 (2,21x2,13x 27,74) MIL 8 (1,37x1,22x10) MIL 9 (1x0,76x9,14) MIL 10 (2,21x1,52x30,05) Altura x Ancho x Longitud B M B M B M B M B M B M B M B M Armas portátiles: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Desde 5,56 mm a 14,5 mm Tiro a Tiro Ráfaga 1 2 2 4 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 1 1 RPG-7 1 2 2 3 2 2 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 Granadas 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 Morteros (hasta 81 mm) 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 Artillería y morteros (a partir de 81 mm) 2 2 3 3 2 2 2 2 1 1 2 2 3 3 2 2 Bombas de aviación 3 3 6 6 4 4 3 3 2 2 3 3 5 5 3 3 Nota: 1-Buen relleno: B 2-Mal relleno: M 3-Esta tabla indica el espesor en número de células de HESCOS para dar una protección a la amenaza indicada Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 64 de 126 11ª ¿Cuál fue la mayor dificultad en su construcción? La colocación precisa de los bloques de hormigón. 12ª ¿Durante toda su vida útil fue sometida algún proceso de reparación? Ninguna. 13ª ¿Para qué tipo de munición fue construida la garita? Como dije antes en el apartado anterior no había ningún estudio que certificase la protección que soportaba la garita. En teoría debería aguantar proyectiles del 5,56 mm y 7, 62 mm. 14ª Tras el desmontaje de la garita. ¿Sería posible la reutilización de los materiales para las construcción de otra? La de módulos de hormigón sí, además que se desmonta en cuestión de minutos. La de bloques al estar fijo al terreno imposibilita su recuperación. 15ª En cuanto a la confortabilidad. ¿Qué deficiencias tiene este tipo de garita y que implementaría en ella para la mejora de esta? La principal deficiencia es el espacio ya que no hay ninguna norma acerca del espacio que tenga que tener una garita. 16ª En cuanto a la protección. ¿Qué puntos débiles tiene la garita frente al tiro directo e indirecto? La cubierta y la puerta. 17ª ¿Qué aspectos de la protección mejoraría en cuanto a diseño o materiales? Las formas de los módulos de hormigón serían más útiles si fuera cuadrada ya que en caso de un refuerzo de hescos estos se acoplan mejor a la forma. 18ª Aportación personal. En base a las garitas que ha construido díganos con qué aportaciones personales le gustaría que contara la garita respecto a cualquier ámbito. (Sistemas de vigilancia, protección, transporte, confortabilidad etc.) No es competencia de los ingenieros el tipo de sistemas de vigilancia con los que cuente la torre de vigilancia. Le corresponde al jefe de seguridad de la base dotarle de los medios. Pero si tuviera que elegir un tipo de garita elegiría la de módulo de hormigón puesto que es la que mejores resultados da en cuanto a facilidad de montaje y protección. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 65 de 126 Por favor, valore del 0 (menos importante) al 10 (más importante) los aspectos siguientes que debe cumplir la garita: Facilidad en el transporte (6) Fiabilidad de los materiales (5) Seguridad frente a impactos (9) Buen diseño para la vigilancia (7) Buen diseño para la respuesta frente a ataques (8) Bajo mantenimiento (7) Rapidez en el montaje (7) Sencillez de montaje (5) Necesidad de pocas herramientas y maquinaria (4) Uso de materiales locales (6) Confort durante el uso (6) Reciclaje del material (8) Coste de la torre (4) Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 66 de 126 Encuesta 3 Encuesta para la posible mejora de las garitas en las COP El objetivo de la encuesta es el estudio y mejora de las posibles garitas que hay en el ejército de tierra. 1ª ¿Con qué tipo de garita/s ha trabajado? (Garita UNIFIL (HESCOS), Garita en base a contenedores, Garitas de hormigón), si ha trabajado con alguna otra diga cuál. Garita UNIFIL de vigilancia metálica y de hormigón, garitas de Hesco y sacos con estructuras metálicas y de madera para cubiertas. 2ª ¿Qué material empleó para la construcción de la garita? Perfilaría metálica, madera, gaviones modulares, sacos terreros y elementos prefabricados, tanto metálicos como de hormigón. 3º ¿Qué medios dispuso para su transporte, montaje y mantenimiento? Según los casos, transporte en medios militares (VEMPAR fundamentalmente) o góndolas civiles (garitas UNIFIL); montaje a mano con apoyo de mini máquinas y retro palas, o montaje con grúa y cestas elevadoras; manipulador telescópico en algunos casos. 4ª ¿Sabría decir un coste aproximado de la construcción de esta? Muy variable, dependiendo del diseño y de la Z.O. Las prefabricadas de hormigón de UNIFIL creo recordar que rondaban los sesenta mil dólares. 5ª ¿Dónde consiguió el material para su construcción? (Si el material se obtuvo en zona de operación díganos si tuvo dificultades para su obtención y si es así cuales fueron) En Afganistán, casi todo por explotación local. En el Líbano, casi todo por corriente logística de UNIFIL. Las únicas pegas, en el caso de Afganistán eran los plazos de entrega por las dificultades de paso de los convoyes en algunas zonas y la calidad de algunos materiales. En el caso del Líbano, la problemática eran los plazos de aprobación del gasto y la rigidez de los procedimientos burocráticos de ONU. 6ª ¿Dónde desarrolló los trabajos de construcción? FSB y campamento para Batallón electoral, en Qala i Naw (Afganistán) y posiciones españolas de UNIFIL en el Líbano. 7ª ¿Tuvo dificultades para su construcción debido a las características del terreno? (si es así diga cual) En Afganistán, debido a lo arcilloso del terreno y el gran peso de las garitas, debido a los áridos de relleno fundamentalmente, se daban problemas de estabilidad que obligaban a hacer cajeados y enterrar parte del primer hesco, apoyándolo además en CAC. Alejandro Magán Debesa Página 67 de 126 una base de grava para facilitar el drenaje inferior. También aquí, la falta de áridos de buena calidad obligaba a rellenar los gaviones con el material existente “in situ”, lo que a la larga requería trabajos de mantenimiento por el hinchamiento de las arcillas. En el caso del Líbano, a parte de algún caso de inestabilidad por hundimiento del terreno debido a la proximidad de fuertes pendientes, no hubo problemas. 8ª ¿Para qué tipo de enemigo/ambiente táctico fue construida? En el caso de Afganistán: enemigo asimétrico, amenaza alta, armas ligeras, tanto fusilería como lanzagranadas/lanzacohetes portátiles, suicidas a pie y en vehículo, con menor probabilidad fuegos por el segundo sector, principalmente morteros. En el caso del Líbano, no te puedo contestar. 9ª ¿Cuánto personal/maquinaria fue necesario para la construcción de la garita? En casi todos los casos, un pelotón con apoyo de una retro pala y/o una mini máquina. En el caso de las prefabricadas de UNIFIL, además requerían apoyo de hormigoneras para la cimentación, grúa y cesta elevadora. 10ª ¿Cuánto tiempo fue necesario para la construcción de la garita? 2 días generalmente. Las prefabricas de hormigón, contando con los tiempos de fraguado de la cimentación, una semana. 11ª ¿Cuál fue la mayor dificultad en su construcción? En el caso de los gaviones, asegurar su correcto llenado por tongadas bien compactas evitando la deformación de los materiales y manteniendo la verticalidad de la estructura. Por lo demás, ninguna dificultad. 12ª ¿Durante toda su vida útil fue sometida algún proceso de reparación? En el caso de los gaviones, mantenimiento periódico debido a la mala calidad de los áridos empleados (ya contestado más arriba). 13ª ¿Para qué tipo de munición fue construida la garita? Respondido en la pregunta 8. 14ª Tras el desmontaje de la garita. ¿Sería posible la reutilización de los materiales para las construcción de otra? En general sí, pero requiere el desmontaje y vaciado a mano de los áridos. 15ª En cuanto a la confortabilidad. ¿Qué deficiencias tiene este tipo de garita y que implementaría en ella para la mejora de esta? En el caso de las garitas de gaviones, apenas hay protección frente al viento y el aislamiento térmico es nulo (más allá de la cubierta que proporciona sombra, no hay Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 68 de 126 nada). El introducir cerramientos que protejan de los elementos o que aíslen, implicaría limitar las capacidades de respuesta del personal que las ocupa. 16ª En cuanto a la protección. ¿Qué puntos débiles tiene la garita frente al tiro directo e indirecto? Las de gaviones, el punto débil son las zonas que no están protegidas para permitir la observación y el tiro, y los accesos, que no siempre pueden estar a cubierto. En el caso de las de UNIFIL, representan un blanco muy fácil de identificar, pero es que su finalidad no es el enmascaramiento, sino lo contrario. Las demás vulnerabilidades no las puedo responder. 17ª ¿Qué aspectos de la protección mejoraría en cuanto a diseño o materiales? Diseñar, probar e instaurar una malla reglamentaria de retención de granadas y cohetes de pequeño calibre, que colocada por delante de las garitas impidan el impacto de éstos. 18ª Aportación personal. En base a las garitas que ha construido díganos con que aportaciones personales le gustaría que contara la garita respecto a cualquier ámbito. (Sistemas de vigilancia, protección, transporte, confortabilidad etc.). Lo referido en la pregunta 16. Por favor, valore del 0 (menos importante) al 10 (más importante) los aspectos siguientes que debe cumplir la garita: Facilidad en el transporte (5) Fiabilidad de los materiales (7) Seguridad frente a impactos (9) Buen diseño para la vigilancia (8) Buen diseño para la respuesta frente a ataques (6) Bajo mantenimiento (7) Rapidez en el montaje (5) Sencillez de montaje (6) Necesidad de pocas herramientas y maquinaria (4) Uso de materiales locales (6) Confort durante el uso (4) Reciclaje del material (8) Coste de la torre (3) CAC. Alejandro Magán Debesa Página 69 de 126 Encuesta 4 Encuesta para la posible mejora de las garitas en las COP El objetivo de la encuesta es el estudio y mejora de las posibles garitas que hay en el ejército de tierra. 1ª ¿Con qué tipo de garita/s ha trabajado? (Garita UNIFIL (HESCOS), Garita en base a contenedores, Garitas de hormigón), si ha trabajado con alguna otra diga cuál. Garita de hescos, cubierta de madera con sacos terreros, garita de bloques de hormigón prefabricados, garitas de módulos de hormigón. 2ª ¿Qué material empleó para la construcción de la garita? Madera, sacos terreros, gaviones, bloques de hormigón, módulos de hormigón. 3º ¿Qué medios dispuso para su transporte, montaje y mantenimiento? Medios militares (VEMPAR) y camiones civiles. El montaje se realizo a mano con ayuda de mini maquinas, y retroexcavadoras. En el caso de los módulos de hormigón fue necesario el empleo de grúa. 4ª ¿Sabría decir un coste aproximado de la construcción de esta? Muy difícil saber su coste pues que varía mucho en función de si se obtiene en ZO o en la TN. 5ª ¿Dónde consiguió el material para su construcción? (Si el material se obtuvo en zona de operación díganos si tuvo dificultades para su obtención y si es así cuales fueron) ZO (Zona de operaciones). 6ª ¿Dónde desarrolló los trabajos de construcción? Líbano. 7ª ¿Tuvo dificultades para su construcción debido a las características del terreno? (si es así diga cual) El suelo era algo irregular por lo que se tuvo que allanar. 8ª ¿Para qué tipo de enemigo/ambiente táctico fue construida? Enemigo asimétrico con armamento ligero. 9ª ¿Cuánto personal/maquinaria fue necesario para la construcción de la garita? Por lo general se suele trabajar en grupos de 6 a 10 personas. 10ª ¿Cuánto tiempo fue necesario para la construcción de la garita? Es difícil de precisar depende del tipo de garita. Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 70 de 126 11ª ¿Cuál fue la mayor dificultad en su construcción? En el caso de la garita de bloques de hormigón el encofrado de los pilares. En la de madera el nivelado perfecto de los listones. En la de módulos de hormigón no hay prácticamente ninguna dificultad. En la de hescos el perfecto relleno de estos. 12ª ¿Durante toda su vida útil fue sometida algún proceso de reparación? Lo desconozco. 13ª ¿Para qué tipo de munición fue construida la garita? Armamento ligero sin especificar cuál. 14ª Tras el desmontaje de la garita. ¿Sería posible la reutilización de los materiales para las construcción de otra? Solo sería posible en el caso de los módulos de hormigón. La de madera podría reutilizarse únicamente los listones de madera. 15ª En cuanto a la confortabilidad. ¿Qué deficiencias tiene este tipo de garita y que implementaría en ella para la mejora de esta? No es necesario que sea excesivamente cómoda ya que para eso están los turnos. 16ª En cuanto a la protección. ¿Qué puntos débiles tiene la garita frente al tiro directo e indirecto? La principal desventaja que ofrecen es por la cubierta y ventanas. Ya que en muchos casos carecen de ventanas de protección y la cubierta es demasiado débil ante los proyectiles de tiro indirecto. 17ª ¿Qué aspectos de la protección mejoraría en cuanto a diseño o materiales? La utilización de materiales más resistentes. 18ª Aportación personal. En base a las garitas que ha construido díganos con qué aportaciones personales le gustaría que contara la garita respecto a cualquier ámbito. (Sistemas de vigilancia, protección, transporte, confortabilidad etc.). (Sin contestar). Por favor, valore del 0 (menos importante) al 10 (más importante) los aspectos siguientes que debe cumplir la garita: Facilidad en el transporte (7) Fiabilidad de los materiales (7) Seguridad frente a impactos (10) Buen diseño para la vigilancia (6) CAC. Alejandro Magán Debesa Página 71 de 126 Buen diseño para la respuesta frente a ataques (7) Bajo mantenimiento (8) Rapidez en el montaje (5) Sencillez de montaje (6) Necesidad de pocas herramientas y maquinaria (3) Uso de materiales locales (4) Confort durante el uso (5) Reciclaje del material (8) Coste de la torre (3) Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 72 de 126 Encuesta 5 Encuesta para la posible mejora de las garitas en las COP El objetivo de la encuesta es el estudio y mejora de las posibles garitas que hay en el ejército de tierra. 1ª ¿Con qué tipo de garita/s ha trabajado? (Garita UNIFIL (HESCOS), Garita en base a contenedores, Garitas de hormigón), si ha trabajado con alguna otra diga cuál. He trabajado con garitas en base a HESCOS (Líbano) y en base a contenedores (Afganistán). 2ª ¿Qué material empleó para la construcción de la garita? Me centro en la garita en base a contenedores porque en base a HESCO entiendo que ya hay suficiente información. La garita en base a contenedores se compone de una losa de hormigón sobre la que se colocan dos prefabricados de chapa (tipo contenedor de dimensiones variables en función de la necesidad, en nuestro caso 1,80 x 1, 80 m aprox), uno encima de otro para darle altura. 3º ¿Qué medios dispuso para su transporte, montaje y mantenimiento? Transporte: Al ser dos prefabricados iguales que se montan uno sobre otro, no presentan mucho problema a la hora del transporte. Se transportaron en plataformas civiles. En función del tamaño de las plataformas disponibles se podía transportar sólo un prefabricado (es decir, media garita) o dos prefabricados (garita entera). Montaje: Se necesita una grúa para poder mover los prefabricados. Mantenimiento: Es necesario disponer de algún elemento que permita el acceso al exterior en el prefabricado superior. La realidad es que se usaba el cazo de una mixta (sin atender mucho a PRL) para hacer el mantenimiento que fuese necesario 4ª ¿Sabría decir un coste aproximado de la construcción de esta? El precio varía en función de la localización creo recordar que estuvo entre 4.000 y 7.000 €. 5ª ¿Dónde consiguió el material para su construcción? (Si el material se obtuvo en zona de operación díganos si tuvo dificultades para su obtención y si es así cuales fueron) Se obtuvo en ZO en su totalidad. No hubo ninguna dificultad para la obtención del material. Se le dieron a la empresa las medidas y características de los prefabricados y ellos los confeccionaron a nuestro gusto. A destacar, eso sí, que la calidad y robustez de la chapa no eran las más idóneas. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 73 de 126 6ª ¿Dónde desarrolló los trabajos de construcción? En la COP Hernán Cortés (Darra i Bum - Afganistán). Se encargó de la construcción personal civil contratado para ello, los zapadores no participamos en ningún momento en la construcción de la garita. 7ª ¿Tuvo dificultades para su construcción debido a las características del terreno? (si es así diga cual) Ninguna. El terreno se preparó para albergar la COP por lo que la losa de hormigón sobre la que se colocó la garita se ejecutó sin ningún tipo de dificultad. De igual manera, la colocación de los prefabricados tampoco presentó ningún problema. 8ª ¿Para qué tipo de enemigo/ambiente táctico fue construida? Ambiente táctico con amenaza muy alta. Enemigo asimétrico dotado con fusil, ametralladora y RPG. La garita no se diseñó con la idea de responder a hostigamientos sobre ella ya que su protección no era completa frente a tales amenazas. Una vez iniciados los hostigamientos se ocupaban las diferentes posiciones de tiro y el centinela finalizaba su labor de observación desde la garita. 9ª ¿Cuánto personal/maquinaria fue necesario para la construcción de la garita? Un equipo de 4 PAX en cada una y una grúa. 10ª ¿Cuánto tiempo fue necesario para la construcción de la garita? 4 días contando el tiempo de ejecución de la losa de cimentación, la torre en si fueron horas. 11ª ¿Cuál fue la mayor dificultad en su construcción? La soldadura entre la parte superior y la inferior. Sin ser un gran problema, sí fue algo más laborioso. 12ª ¿Durante toda su vida útil fue sometida algún proceso de reparación? No dio tiempo, ya que estuvo en servicio algo menos de un año. 13ª ¿Para qué tipo de munición fue construida la garita? La garita por sí sola no presenta protección alguna. Había que completarla con sacos terreros para poder tener protección frente a 5,56 mm. 14ª Tras el desmontaje de la garita. ¿Sería posible la reutilización de los materiales para las construcción de otra? Siempre y cuando no estuviese dañada por algún tipo de impacto sí es posible reutilizar el material. Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 80 de 126 10ª ¿Cuánto tiempo fue necesario para la construcción de la garita? Tres semanas aproximadamente con 15 jornadas de trabajo de 8 horas cada una. 11ª ¿Cuál fue la mayor dificultad en su construcción? La nivelación de los Hescos, puesto que no proporciona unas características idóneas para su empleo como parte de la Garita. Es decir, que los Hescos fueron empleado como parte de la estructura. 12ª ¿Durante toda su vida útil fue sometida algún proceso de reparación? Durante la permanencia en ZO no, pero es propensa a deterioros prematuros por las condiciones climatológicas y por su uso. La tela de los Hescos se rompe con cierta facilidad. Los HESCOS tienen una vida limitada. Depende mucho de su uso, ya que la tela se puede romper con cierta facilidad y en muchos casos su única solución es su sustitución. Este tipo de garitas no deben ser empleadas como semipermanentes o permanentes. Por mi experiencia particular, no debería considerarse una vida útil de más de 5 años, con probables reparaciones durante los mismos. 13ª ¿Para qué tipo de munición fue construida la garita? Para tiro tenso, calibre inferior a 12,70 mm y RPG. 14ª Tras el desmontaje de la garita. ¿Sería posible la reutilización de los materiales para las construcción de otra? No. 15ª En cuanto a la confortabilidad. ¿Qué deficiencias tiene este tipo de garita y que implementaría en ella para la mejora de esta? La confortabilidad es mala. Las ventanas son abiertas, sin ningún tipo de protección. Los geotextil de los gaviones permiten filtrar el agua, por lo que lo tienen protección frente a la lluvia ni la humedad. No debería considerarse su uso como garitas de observación permanentes, si no como puestos de observación y tiro en caso de emergencia. 16ª En cuanto a la protección. ¿Qué puntos débiles tiene la garita frente al tiro directo e indirecto? La estructura frente a tiro indirecto es escasa, ya que la estructura de acero no es lo suficiente sólida para aguantar el espesor de hormigón o tierra necesario para soportar impactos contra morteros. 17ª ¿Qué aspectos de la protección mejoraría en cuanto a diseño o materiales? Los gaviones de geotextil son buenos frente a impactos directos porque proporcionan espesores de un metro de tierra. Pero no están diseñados para ser parte de la estructura. En esta garita se pretendía que los gaviones soportasen parte del peso CAC. Alejandro Magán Debesa Página 81 de 126 de la estructura, apoyado en los pilares metálicos. En mi opinión deben ser estructuras diferenciadas y diseñadas para cada objetivo, ya que el tiempo y el uso provocarán un deterioro prematuro, además de que cuando se produzca rotura de los gaviones, quedará inutilizada y la dificultad de cambiarlos es muy alta para este tipo de estructuras. 18ª Aportación personal. En base a las garitas que ha construido díganos con que aportaciones personales le gustaría que contara la garita respecto a cualquier ámbito. (Sistemas de vigilancia, protección, transporte, confortabilidad etc). Lo más interesante de una garita es que nos proporcione capacidad de observación con una gran protección contra tiro tenso (calibre menor o igual a 12.70 mm, tiro de RPG y morteros de 81 mm, aguantando al menos el primer impacto de estos dos últimos). Para proporcionar capacidad de observación es muy importante la confortabilidad de los mismos. Las garitas son muy empleadas en los momentos iniciales de los despliegues o en pequeñas COPs donde sistemas de vigilancia como cámaras y sensores son implantados con posterioridad. También es importante que fuese modularizado, lo que aportaría rapidez, ya que se pueden instruir en territorio nacional y la adquisición de materiales sería más rápida. Por favor, valore del 0 (menos importante) al 10 (más importante) los aspectos siguientes que debe cumplir la garita: Facilidad en el transporte (6) Fiabilidad de los materiales (6) Seguridad frente a impactos (10) Buen diseño para la vigilancia (6) Buen diseño para la respuesta frente a ataques (7) Bajo mantenimiento (7) Rapidez en el montaje (6) Sencillez de montaje (6) Necesidad de pocas herramientas y maquinaria (5) Uso de materiales locales (8) Confort durante el uso (4) Reciclaje del material (7) Coste de la torre (4) Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 82 de 126 ANEXO D-COMPORTAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE LOS HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA REFORZADOS CON FIBRAS Conocer la trayectoria de un proyectil así como los efectos que producen dentro del blanco es muy importante a la hora de determinar el espesor a los blindajes, puesto que este al impactar produce una serie de fenómenos en el blanco que hay que tener muy en cuenta puesto que pueden producir daños en el material o personal. Los distintos fenómenos pueden producirse tanto en la cara frontal de impacto como en la cara posterior [18]. En la cara frontal del hormigón. x Cráter anterior o spalling: Cráter de forma irregular que se produce cuando un proyectil de alta velocidad impacta contra un blanco de hormigón produciendo desprendimientos de este y originando un agujero. x Penetración: Es el desplazamiento del proyectil dentro del blanco. En el caso de bajas velocidades de impacto y ángulos de incidencia normales, el proyectil no penetra más allá de la profundidad del cráter. Cuando el proyectil no es deformable crea, además del cráter, un orifico cilíndrico desplazando las partículas del hormigón situadas en su trayectoria hacia los lados. x Detención del proyectil en el blanco: Cuando el proyectil no rebota ni perfora el blanco queda detenido dentro del mismo. x Rebote: Fenómeno producido para una velocidad determinada de impacto y unas características determinadas del blanco produciendo que el proyectil rebote al contacto con el blanco de hormigón En la cara posterior o traslados del blanco. x Cráter posterior o scabbing: Efecto producido cuando el proyectil penetra casi por completo en el hormigón agrietándolo y posteriormente produciendo el scabbing como consecuencia de una elevada velocidad de impacto. x Perforación: Es la penetración completa, es decir cuando el proyectil atraviesa el blanco con o sin velocidad de salida. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 83 de 126 Ilustración 17: Fenómenos en un blanco de hormigón Fuente: [18] Diseño y caracterización de los hormigones de alta resistencia reforzada con fibras. En la actualidad existen numerosos métodos para la dosificación de hormigones, sin embargo para los hormigones en masa de alta resistencia reforzados con fibras de acero, debido a sus condiciones específicas, no existe un procedimiento sistemático como existe para el resto de hormigones, si no que el diseño de una mezcla de HAR debe basarse en la experimentación mediante gran cantidad de ensayos de laboratorio. En cuanto a la proporción de fibras de acero, esta puede variar de acuerdo a las condiciones especificas para las cuales está diseñado el hormigón, por lo que se requerirá ajustes en la dosificación de hormigón a fin de que la adición de fibras no conlleve una disminución de las características de este así como que la distribución de estas sea uniforme. Para que un hormigón de alta resistencia tenga una buena dosificación se debe considerar que [18], [28]: Cemento: La dosificaciones de cemento suelen ser altas, entre 400 y 500 kg/m³. Por otra parte los cementos normalmente utilizados son del tipo CEM I 42.5R/SR y CEM I 42.5 R. Relación agua/cemento: Las últimas investigaciones recomiendan una relación que no exceda de 0,35, por lo general los valores suelen estar entre 0,30 y 0,35. Áridos: El tamaño de los áridos en los hormigones con fibras no debe ser muy grande a fin de evitar alteraciones en su correcta distribución. Por otra parte dada la importancia de la composición granulométrica de los áridos, esta se recomienda que sea una composición de áridos continua, incorporando distintas fracciones granulométricas. Se suele utilizar un grueso de 12 mm y una arena con un módulo de Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 84 de 126 finura comprendido entre 1 y 5 mm. Una arena con un módulo de finura cercano a 3 mm suele ser adecuada. Aditivos: En los hormigones de alta resistencia se utilizan proporciones mucho mayores de superplastificante que las empleadas que el hormigón convencional. La dosificación normalmente empleada para la fabricación de HAR está entre 5 y 20 l/m³, además que debe cumplir la normativa vigente por la cual no debe exceder de 50 g/kg de aditivo-cemento. Humo de Sílice: Las cantidades normalmente utilizadas suelen oscilar entre un 5 y 10 %. Los criterios para determinar la dosificación, se basaron en obtener un hormigón homogéneo, de adecuada consistencia, dócil y elevada resistencia a la compresión. El método empleado en la dosificación de los ensayos de hormigón fue el de Faury, a través de la cual se fabricaron 11 hormigones de prueba con el objetivo de buscar la relación perfecta entre los distintos componentes (ver Ilustración 18). Los estudios de las distintas dosificaciones, así como su caracterización se realizaron en el Laboratorio de Materiales de la Construcción del Departamento de Ingeniera Civil-Construcción de la Universidad Politécnica de Madrid. Ilustración 18: Dosificaciones de hormigones de prueba Fuente: [18] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 85 de 126 Finalmente tras diversas pruebas y ensayos en donde se comprobó la resistencia a la tracción compresión y punzonamiento, se llegó a la conclusión de que el más idóneo para utilizar de acuerdo a los resultados obtenidos es el correspondiente a la muestra 3 cuyas características más detalladas se muestran a continuación. A. Cemento Tabla 11: Propiedades del cemento Fuente: [18] B. Áridos Propiedades Arena Densidad de la muestra seca (g/cm³) 2,22 Coeficiente de absorción (%) 0,82 Densidad de la muestra saturada (g/cm³) 2,24 Humedad (%) 0,73 Módulo granulométrico 4,59 Tabla 12: Propiedades de los áridos Fuente: [18] C. Grava Propiedades Grava Densidad de la muestra seca (g/cm³) 2,5 Coeficiente de absorción (%) 0,87 Densidad de la muestra saturada (g/cm³) 2,52 Humedad (%) 1,84 Módulo granulométrico 6,35 Tabla 13: Propiedades de la grava Fuente: [18] Cemento CEM I 42.5R/SR (%) Composición potencial del clinker C₃S 71,9 C₂S 4,3 C₃A 0 C₄AF 18,8 Finura (cm²/g) 4.000 ± 250 Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 86 de 126 D. Fibras metálicas El contenido de fibras metálicas utilizadas en los moldes de hormigón será de 60 kg/m³ Marca Ref Tipo de fibra Encoladas Extrem. Confor. Longitud ᵩ I/D fᵤ (N/mm²) Dramix D 80/60 HC 80/60 High carbon si si 60 0,80 75 200 Tabla 14: Propiedades de las fibras Fuente: [18] E. Superplastificante Propiedades Sikament 500 Aspecto Líquido marrón Densidad (kg/l) 1,14 pH (aprox) 6,5 Tabla 15: Propiedades del superplastificante Fuente: [18] F. Humo de sílice Las características químicas exigidas al humo de sílice para su uso en hormigones, morteros y pastas de cemento están incluidas en la Norma UNE 83-460-94. El humo de sílice utilizado en los ensayos se presenta en forma de polvo densificado y es suministrado por la firma FERROATLANTICA. Tabla 16: Propiedades del humo de sílice Fuente: [18] Propiedades Resultado Área superficial (m²/g) 21,73 Densidad relativa (g/cmᵌ) 2,26 Densidad de conjunto (g/cmᵌ) 0,648 Retenido 45 μm (%) 0,5 Contenido de SiO₂ (%) 93,5 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 87 de 126 G. Dosificación Por metro cubico de hormigón Tabla 17: Dosificación del HAR Fuente: [18] Componentes Dosificación Cemento kg 500 Tipo I Humo de sílice (kg) (%) 50 (10) Arena (0-5) (kg) 630 Gravilla (5-20) (kg) 990 Agua (Litros) 150 Superplastificante (%) kg 7,5 % 1,5 Relación A/C 0,30 Relación A/C+Kf K=2 0,25 Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 88 de 126 ANEXO E-CARACTERÍSTICAS DE LOS PROYECTILES EMPLEADOS EN LOS ENSAYOS Y CÁLCULOS. A continuación adjunto alguna de las características más importantes de los proyectiles empleados. A. Calibre 7,62 mm Nombre 7,62 x 51 NATO o 308 WINCHESTER Marcas culote CUÑO NATO/FNM/23-75 Uso Perforante Proyectil Características Longitud del cartucho 70,7 mm Longitud de la vaina 51 mm Diametro del proyectil 7,88 mm Diámetro vaina 11,94 mm Peso del proyectil 9,43 g Velocidad teórica en boca 830 m/s Energía teórica en boca 3.000 J Tabla 18: Calibre 7,62 mm Fuente: [18], [Elaboración propia] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 89 de 126 B. Calibre 12,70 mm Nombre 12.70 x 99 o 50 BROWNING Marcas culote 12,70 x 99/SB 96 Uso Perforante-Incendiario Proyectil Características Longitud del cartucho 138,05 mm Longitud de la vaina 98,95 mm Diámetro del proyectil 12,93 mm Diámetro vaina 20,3 mm Peso del proyectil 41,783 g Velocidad teórica en boca 830 m/s Energía teórica en boca 14.211 J Tabla 19: Calibre12,70 mm Fuente: [18], [Elaboración propia] Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 96 de 126 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 97 de 126 Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 98 de 126 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 99 de 126 Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 100 de 126 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 101 de 126 Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 102 de 126 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 103 de 126 Apéndice 2-Resumen de los datos balísticos Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 104 de 126 CAC. Alejandro Magán Debesa Página 105 de 126 ANEXO G-PUERTA BLINDADA En el siguiente anexo se muestran las características de la puerta blindada utilizada en la planta baja, la cual ha sido obtenida de la empresa TECKENTRUP (ver Ilustración 21 e Ilustración 22). Ilustración 21: Datos técnicos de la puerta Fuente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studio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 114 de 126 Ilustración 31: Cuantías del armado y encofrado Fuente: [Elaboración propia], [CYPE] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 115 de 126 ANEXO K-SISTEMAS DE ELEVACIÓN Este Anexo muestra los diferentes elementos utilizados para la elevación de los distintos elementos de la torre de vigilancia. Elevación de la semi-cubierta. La elevación de la cubierta se llevará a cabo mediante la utilización de eslingas de alta resistencia. Debido al peso de la semi-cubierta el cual está en torno a las 2,5 tn será necesario usar dos eslingas cada una de una capacidad portante entre 1.000 kg y 2.000 kg. Reduciendo el ángulo entre la distancia de la eslinga y la horizontal, aumenta el esfuerzo en cada eslinga, aún cuando la carga permanece constante (ver Ilustración 32). Ilustración 32: Elevación de la carga Fuente: [35] Para nuestro caso suponiendo un ángulo que oscila entre 45° y 30° utilizaremos dos eslingas de capacidad portante de 2.000 kg de longitud 7 m (ver Ilustración 33 y Tabla 23). Ilustración 33: Eslinga Fuente: [36] Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 116 de 126 Material de fabricación Europeos de alta resistencia conforme a la norma EN 1492-1 Coeficiente de seguridad 7:1 Tiro directo 2.000 kg Tiro doble 4.000 kg Tiro estrangulada 1.600 kg Ancho 60 mm Color Verde Tabla 23: Características de la eslinga Fuente: [36] Finalmente para nuestra semi-cubierta, la forma de colocación de las eslingas quedaría de la siguiente manera (ver Ilustración 34). Ilustración 34: Colocación de las eslingas en la semi-cubierta Fuente: [Elaboración propia] Elevación de los muros y esquinas Para la elevación de los muros y esquinas será necesario el uso de unas garras para bloques modelo TAG con de alta capacidad de elevación. En nuestro caso nos hemos decantado por el modelo TAG 5.0/170 (ver Ilustración 35 e Ilustración 36) cuyas características se muestran en la Tabla 24 y Tabla 25. CAC. Alejandro Magán Debesa Página 117 de 126 Ilustración 35: Garras para bloques Fuente: [37] Ilustración 36: Medidas de la garras para bloques Fuente: [37] A (mm) B (mm) C (mm) D (mm) E (mm) F (mm) G (mm) H (mm) I (mm) J (mm) K (mm) 354 423 180 155 170 118 620 82 111 32 147 Tabla 24: Medidas del modelo TAG Fuente: [37] Modelo Capacidad (kg) Ancho mordaza (mm) Apertura mordaza (mm) Peso (kg) TAG 5.0/170 5.000 170 80-170 43.8 Tabla 25: Datos técnicos del modelo TAG Fuente: [37] Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 118 de 126 ANEXO L-SISTEMAS DE UNIÓN Este Anexo nos muestras los diferentes elementos utilizados para la unión de los diferentes moldes entre sí, así como la unión de la torre a la losa de hormigón. Tornillo cabeza hexagonal DIN 931 zincado Clase: 8.8 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN Nominal Rm = 800 N/mm2 Mínima Rm = 830 N/mm2 LÍMITE DE ELASTICIDAD Nominal Re = 600 N/mm2 Mínimo Re = 640 N/mm2 Ilustración 37: Tornillo hexagonal Fuente: [38] Tomaremos un longitud para todos los tornillos de L = 235 mm d s k b Paso ϕ rosca llave L > 200 mm mm mm mm mm M 24 36 15,0 73 3,00 Tabla 26: Características del tornillo roscado Fuente: [38] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 119 de 126 Tuerca hexagonal DIN 934-8, zincada Ilustración 38: Tuerca hexagonal Fuente: [39] d s m Paso ϕ rosca llave mm mm mm mm M 24 36 19,0 3,00 Tabla 27: Características de la tuerca Fuente: [39] Arandela DIN 1052, zincada Ilustración 39: Arandela Fuente: [40] Para ϕ rosca d1 d2 s mm mm mm mm M 24 27 105 8 Tabla 28: Características de la arandela Fuente: [40] Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 120 de 126 Tornillo de anclaje a la losa DIN 933 acero Clase 8.8 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN Nominal Rm = 820 N/mm2 Mínima Rm = 800 N/mm2 LÍMITE DE ELASTICIDAD Nominal Re = 700 N/mm2 Mínimo Re = 680 N/mm2 Ilustración 40: Tornillo de anclaje a losa Fuente: [41] d Marca do/tfix L (mm) tfix (mm) h1 (mm) hnom (mm) hef (mm) def (mm) hmin (mm) Tinst (mm) sw M 16 Ø24/25 140 25 130 115 99 26 200 150 24 Tabla 29: Medidas del tornillo de anclaje a la losa Fuente: [41] Ilustración 41: Proceso de instalación del tornillo a la losa Fuente: [41] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 121 de 126 Perfil en L de acero F-36 Para aumentar la sujeción entre la losa y la torre de vigilancia, esta será fijada mediante perfiles en L de acero de alta resistencia F-36 en todo el contorno exterior de la torre. La longitud de las dos alas será de 200 mm, mientras que el espesor será de 20 mm. Cada perfil constará con una serie de agujeros en ambas alas separados 40 mm para poder introducir en ellos los tornillos de fijación a la losa y a las paredes. Las características del acero así como las medidas del perfil se pueden ver en la Tabla 30 e Ilustración 42. Designación Resistencia a la Tracción mínima (MPa) Límite de fluencia mínimo (MPa) Alargamiento de rotura (%) F-36 520 360 22 Tabla 30: Características del acero F-36 Fuente: [42] Ilustración 42: Medidas del perfil en L Fuente: [43] Estudio y posible mejora de las torres de vigilancia en COPs Página 122 de 126 ANEXO M-ANÁLISIS DE COSTES El siguiente Anexo muestra los costes totales por capítulos desglosados en partidas, incluidos costes indirectos, beneficio industrial e IVA. No se incluyen gastos generales. Al no tener una zona de emplazamiento fija, no se ha podido tener en cuenta los costes generales del proyecto (coste de transporte, coste de montaje etc.). Tampoco se incluye el gasto de personal para el montaje de la torre. Piezas de hormigón El coste por metro cúbico de hormigón será de 362,5 € según nos presupuestó la empresa PREHORQUISA en base al pliego de descripciones técnicas del hormigón (ANEXO D, pág. 86 a 88) Tipo Descripción V(m3) nº unidades V(m3) Importe (€) Pared 1 Maciza (planta baja) 0,934 2 1,868 677,15 Pared 2 Con puerta 0,543 1 0,543 196,84 Pared 3 Con ventilación (planta baja) 0,928 1 0,928 329,51 Pared 4 Con ventana 0,656 3 1,968 713,43 Pared 5 Con ventilación (planta alta) 0,698 1 0,698 246,14 Piso intermedio 1 Macizo 0,363 1 0,363 131,59 Piso intermedio 2 Hueco escalera 0,267 1 0,267 70,09 Esquina 1 Planta baja 0,529 4 2,114 766,34 Esquina 2 Planta alta 0,396 4 1,584 574,23 Semicubierta Techo 1,061 2 2,122 769,23 Total - 6,375 20 12,455 4.547,20 Tabla 31: Importe piezas de hormigón Fuente: [Elaboración propia] CAC. Alejandro Magán Debesa Página 123 de 126 Losa de cimentación El precio de la losa de hormigón será calculado mediante el programa CYPE. Hay que recordar que este precio no es real puesto que el programa CYPE genera el presupuesto en territorio español, es solo para hacernos una idea de lo que podría costar una losa de estas características. Losa Unidades Coste ud (€) Importe (€) Superficiales1 4 144,48 643,50 Regularización2 16 9,06 144,96 Total cimentación - - 838,46 Tabla 32: Importe losa de cimentación Fuente: [Elaboración propia] 1. Losa de cimentación de hormigón armado, realizada con hormigón HA30/B/20/IIa fabricado en central y vertido con cubilote, y acero UNE-EN 10080 B 500 S, cuantía 47,4 kg/m³; acabado superficial liso mediante regla vibrante. 2. Capa de hormigón de limpieza HL-150/B/20 fabricado en central y vertido desde camión, de 10 cm de espesor. Elementos de unión Tipo Número de uds Coste (€) Importe (€) Tornillos de unión entre módulos 137 15,60 2.137,72 Tuercas 137 0,56 77,32 Arandelas 274 0,38 104,12 Tornillos de anclaje a la losa 22 13,40 294,80 Tornillos de anclaje para ventana1 27 0,051 1,39 Total - - 2.615,35 Tabla 33: Importe elementos de unión Fuente: [Elaboración propia]