Velas de sombra en colegios: por qué una lona necesita cálculo, postes y zapatas

Con veranos cada vez más largos, muchos colegios e institutos quieren sombra en el patio. La solución más rápida es una vela tensada: una lona entre cuatro postes que se monta en un par de días. Parece un toldo grande, pero es una estructura, y como tal hay que calcularla.

Este otoño hemos calculado varias para patios de colegios e institutos de l’Alacantí, la Marina Alta y la Vega Baja: el modelo de cálculo, los postes, las zapatas, los anclajes y la memoria que pide Conselleria para autorizar la instalación. Esto es lo que hay detrás de esa sombra.

Una lona de 21 kilos que aguanta 4.600

Una vela de 10 × 8 m tiene unos 61 m² de tejido. El tejido pesa 340 gramos por metro cuadrado: la lona entera, unos 21 kg. Con ese peso cuesta pensar que pueda pasar nada.

El problema es el viento. Cuando sopla, entra por debajo de la vela y tira de ella hacia arriba, como si fuera el ala de un avión. El Código Técnico (CTE DB SE-AE) da la presión que hay que considerar según la zona, la altura y el entorno. En un colegio de l’Alacantí, por ejemplo, sale una succión de cálculo de 0,74 kN/m². Multiplicada por la lona, son unos 4.600 kg tirando de ella, que acaban repartidos en las cuatro esquinas.

Y no es un reparto sencillo. Una lona no tiene rigidez: solo trabaja a tracción y se deforma con el viento hasta encontrar su nuevo equilibrio. Por eso no basta con dividir entre cuatro. Las fuerzas en cada esquina las sacamos con un análisis de la membrana deformada, el método que recoge la especificación europea para estructuras de membrana tensada (CEN/TS 19102), y luego las metemos en el modelo de los postes con su valor y su dirección reales.

El poste trabaja como una caña

Cada poste es una ménsula: está empotrado abajo y libre arriba. La vela tira de la cabeza y todo ese esfuerzo baja hasta la base, donde se acumula. En un poste de 5 m, la esquina de la vela tira con unos 12 kN (como colgar 1.200 kg), de los que unos 7 kN empujan la cabeza en horizontal. En la base eso se convierte en un momento de unos 60 kN·m de cálculo.

Con esos números se elige el tubo. Los croquis de las instaladoras llegan a veces con postes de 165 mm. Para una vela con un poste de 5 m, el cálculo dice esto:

• Tubo de 219,1 × 6 mm: no cumple (trabajaría al 115 % de su capacidad).
• Tubo de 244,5 × 5 mm: no cumple (109 %).
• Tubo de 244,5 × 6 mm: cumple (92 % en el poste más alto).

Ponemos el mismo tubo en los cuatro postes, el del más cargado: es más fácil de fabricar, de montar y de explicar, y el patio queda ordenado. Y siempre buscamos el diámetro más pequeño que cumpla con un espesor razonable, porque un poste más fino estorba menos en un patio.

La zapata trabaja por peso

Aquí está la parte que más sorprende. El terreno de un patio aguanta de sobra lo que le transmite una vela: en el caso de l’Alacantí, la presión máxima bajo la zapata era de 0,13 MPa, muy por debajo de lo que admite el suelo. Lo que manda no es que la zapata se hunda, sino que no vuelque ni la arranque el viento.

Y eso solo se consigue con peso. Una zapata de 1 × 1 × 1 m no llegaba al equilibrio frente al vuelco. La solución fue una de 1,20 × 1,20 × 1,20 m: 1,73 m³ de hormigón armado, unos 4.300 kg por poste. Preferimos zapatas más profundas que anchas: pesan lo mismo, ocupan menos patio y se excavan con menos destrozo del pavimento.

Para una instalación tan ligera, el CTE permite justificar el terreno sin un estudio geotécnico completo, con la cartografía geológica oficial (el mapa MAGNA del IGME) y una condición: reconocer el fondo de cada excavación antes de hormigonar. Si aparece relleno, tierra blanda o agua, se profundiza o se hace un estudio. Ese paso no es un trámite: es donde se comprueba que lo calculado es verdad.

La cabeza: un anillo, un grillete y un tensor

La vela no se ata al poste de cualquier manera. En la cabeza va soldado un anillo de chapa de 12 mm con taladros; de ahí cuelga un grillete, un tensor y otro grillete que coge la esquina de la lona. Todo de acero inoxidable A4, con una carga de trabajo de al menos 1,5 toneladas. El tensor sirve para dar a la lona la tensión justa y para retensarla con el tiempo.

La esquina de la lona lleva refuerzo de varias capas cosidas, porque es donde se concentra el esfuerzo. Y el tejido no resiste igual en las dos direcciones: en una aguanta más de tres veces lo que en la otra. Por eso indicamos cómo orientar la lona, con su dirección fuerte siguiendo la diagonal que más tira.

En el pie, el poste se suelda a una placa de 500 × 500 × 25 mm con cuatro rigidizadores y ocho pernos de 20 mm con patilla, embebidos en la zapata. La placa queda enrasada con el pavimento, sin pernos ni resaltos a la vista.

Si la vela se ancla a la fachada

A veces una esquina no va a un poste, sino a la pared del edificio. Es cómodo, pero esa pared pasa a recibir el tiro de la vela, y no todas pueden. En un instituto de la Vega Baja con anclajes a la fachada a 3,50 m de altura, el cálculo incluye el tiro que llega a cada anclaje, y en obra hay que comprobar el muro y el anclaje químico. Un antepecho, un muro de bloque hueco o un revestimiento no son un punto de anclaje.

Lo que pide Conselleria

Para autorizar una vela en un centro público, Conselleria pide un expediente técnico. Esta es la lista y quién aporta cada cosa:

• Fotografías del emplazamiento. Las aporta el centro.
• Marcado CE del tejido o del toldo (UNE-EN 13561). Lo aporta el fabricante.
• Certificado de reacción al fuego del tejido. Lo aporta el fabricante.
• Ficha técnica con la protección solar. Del fabricante, recogida en la memoria.
• Memoria técnica firmada por técnico competente, con los materiales, los anclajes, la cimentación y los cálculos de estados límite últimos y de servicio.
• Planos acotados con distribución, replanteo, cimentación, placas, anclajes y soldaduras.

Seguridad en un patio con niños

El Código Técnico también tiene algo que decir sobre el uso (CTE DB SUA). En un patio lo resolvemos así:

• Postes redondos, sin aristas ni salientes, de un color que contraste con el suelo y fuera de los recorridos principales.
• El punto más bajo de la vela, contando la curva de sus bordes, a no menos de 2,20 m.
• Grilletes, tensores y tirantes por encima de 3 m, fuera del alcance de los alumnos.
• Placas enrasadas con el pavimento y sin pernos a la vista.
• Montaje con plataforma elevadora y, si puede ser, fuera del horario lectivo.

Mantenimiento: lo que nadie cuenta

Una vela no es para siempre ni se olvida. Esto es lo que dejamos escrito en la memoria:

• Después de un temporal: revisar tejido, costuras, herrajes y tensores, y retensar si hay bolsas o arrugas.
• Una vez al año: apretar tuercas, comprobar grilletes y pasadores y el estado de la pintura o el galvanizado.
• Con aviso naranja o rojo por viento: retirar la lona, que es desmontable.
• En los meses sin sol fuerte: se puede quitar, y dura más.
• Cada cinco años: revisión de la estructura y las cimentaciones por un técnico.

Y una norma para el patio: no se cuelga nada de la vela ni de los tirantes, y no se trepa a los postes.

Cómo trabajamos con las instaladoras

1. Nos mandáis un croquis. Medidas en planta, altura de cada esquina y dónde se puede excavar. A mano y en una foto nos vale.
2. Calculamos. Las cargas reales de la lona y el modelo de postes y zapatas en CYPE 3D, buscando el poste más fino y la zapata más pequeña que cumplan.
3. Os entregamos la documentación. La memoria técnica con todo lo que pide Conselleria y siete planos: distribución, replanteo, cimentación y placa, vista 3D, acciones, soldaduras y anclaje de la vela.
4. Montáis. La instaladora ejecuta y emite el certificado de montaje. Si el centro lo necesita, también firmamos la memoria y hacemos la dirección de obra.

Preguntas frecuentes

¿Una vela necesita licencia?

En un centro público, la autorización de Conselleria con la documentación técnica de arriba. Además, según el ayuntamiento, puede pedirse una declaración responsable o una licencia de obra menor, porque hay cimentación. Conviene preguntarlo antes de empezar.

¿Y en una casa o un restaurante?

El razonamiento es el mismo: el viento no distingue. En una vivienda no hay que pasar por Conselleria, pero los postes y las zapatas tienen que estar calculados igual, y si se ancla a la fachada hay que comprobar el muro. Una vela mal anclada es un riesgo para quien está debajo y para el vecino.

¿Por qué no vale con hormigonar el poste en un agujero?

Porque lo que hay que resistir es el vuelco y el arranque, y eso depende del peso y la forma de la zapata y de cómo se une el poste a ella. Un dado de hormigón «a ojo» puede aguantar años y fallar el primer día de viento fuerte.

¿Qué lona conviene?

Un tejido de polietileno de alta densidad (HDPE) microperforado, con clasificación de reacción al fuego española, que bloquee entre el 90 y el 96 % de la radiación ultravioleta. Al dejar pasar algo de aire, el viento le afecta algo menos y en verano da una sombra más fresca.

Tenéis más información en nuestra página para profesionales. Podéis escribirnos desde contacto o por WhatsApp al +34 633 39 85 44.

Foto de portada: Eduard Pretsi en Unsplash. Los dibujos son de Unité arquitectura, a partir de cálculos reales de este otoño; las cifras corresponden a una vela de 10 × 8 m en un colegio de l’Alacantí.

Para saber más

• Código Técnico de la Edificación: DB SE-AE (acciones; viento en el anejo D), DB SE-A (acero), DB SE-C (cimientos) y DB SUA (seguridad de utilización).
• Código Estructural (Real Decreto 470/2021): hormigón armado y acero estructural.
• UNE-EN 13561: toldos exteriores, prestaciones y marcado CE.
• UNE-EN 13501-1: clasificación de reacción al fuego de los productos de construcción.
• CEN/TS 19102: diseño de estructuras de membrana tensada.