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Recomendaciones para el vertido del hormigón

Figura 1. Vertido del hormigón. https://constructivo.com/noticia/siga-estos-pasos-para-llevar-a-cabo-un-correcto-proceso-de-vibrado-en-la-fundicion-de-concreto-1582900765

Una vez que el hormigón se encuentra en el lugar de colocación, se procede a su puesta en obra, la cual se realizará de acuerdo con el tipo de hormigón y las condiciones del espacio y los medios de colocación disponibles. El método más sencillo de colocación consiste en verter el hormigón directamente desde el dispositivo de transporte al encofrado, al molde o al lugar designado. En ocasiones, el acceso del transporte al punto de colocación puede resultar difícil; en estos casos, el bombeo resuelve el problema y, además, proporciona un flujo continuo de hormigón, lo que aumenta la eficiencia del trabajo.

Antes del vertido, es necesario prever la ubicación de las juntas de hormigonado. Asimismo, es fundamental verificar si los encofrados podrán resistir las presiones generadas por el hormigón fresco, considerando la consistencia del hormigón, el tipo de cemento utilizado, la altura del hormigonado, la temperatura ambiente, entre otros factores. La velocidad de colocación debe ser lo suficientemente alta como para evitar la formación de juntas frías, pero no tanto como para provocar segregación excesiva ni generar presiones elevadas sobre los encofrados. Las juntas frías se producen cuando una capa de hormigón se ha fraguado antes de que se vierta otra capa sobre ella, lo que da como resultado una unión débil entre ambas capas.

El vertido puede considerarse la operación final del transporte del hormigón, previa a su colocación definitiva. Al llegar a la obra, el punto de vertido puede encontrarse al mismo nivel del terreno o a mayor altura. En ambos casos, lo más conveniente es que la descarga se realice directamente desde el medio de transporte utilizado, como camiones hormigonera, camiones abiertos o autobombas. Sin embargo, en ocasiones es necesario verter el hormigón en recipientes auxiliares para luego acercarlo y dirigirlo mediante tolvas o canaletas hasta el molde o el encofrado. En cualquier caso, como norma general, debe procurarse que el punto de descarga esté lo más cercano posible al punto de colocación, evitando operaciones innecesarias que puedan aumentar la segregación del hormigón fresco.

El ritmo de vertido debe ser uniforme y compatible con el equipo y con los trabajadores presentes en el proceso de colocación y acabado. Cuando exista la posibilidad de una interrupción en el vertido del hormigón, se debe considerar el aprovisionamiento de un equipo de apoyo.

Para garantizar la calidad y la uniformidad del hormigón durante el vertido, es fundamental evitar su segregación. Además, se debe tener cuidado para no desplazar las armaduras, las vainas del pretensado o el atado de los encofrados, para lo cual se deben adoptar las medidas oportunas. El hormigón se debe verter verticalmente, lo más cerca posible de su posición definitiva, sin obstáculos que tamicen el flujo y evitando desplazamientos laterales una vez colocado. Además, nunca se deberán verter masas que acusen el principio de fraguado, la segregación o la desecación.

A continuación, se presentan recomendaciones para las operaciones de vertido.

El material no debe verterse desde una gran altura (como máximo 2 m de caída libre). Se debe procurar que la dirección de caída sea vertical, evitando desplazamientos horizontales de la masa. Durante el vertido, el hormigón debe dirigirse para impedir que choque libremente con el encofrado o con las armaduras. Para lograrlo, se utilizarán canaletas que permitan encauzar el hormigón como si se tratara de un embudo. Por ello, la carga de cubas, carretillas y tolvas no debe realizarse directamente desde la amasadora.
El hormigón se debe colocar en capas horizontales de espesor inferior al que permita una buena compactación de la masa (generalmente entre 20 y 70 cm), facilitando así el «cosido» de las capas. Las distintas capas se consolidarán sucesivamente, uniendo cada una a la anterior mediante el medio de compactación elegido (normalmente un vibrador), sin que transcurra mucho tiempo entre ellas para evitar que la masa se seque o empiece a fraguar, a menos que esté prevista una junta de hormigonado. Por ello, el espesor de la capa debe ser inferior a la longitud del elemento vibrador, de modo que este atraviese todo el espesor de la capa y se introduzca lo suficiente en la siguiente.
No se debe arrojar el hormigón con pala ni a gran distancia ni distribuirlo con rastrillos o vibradores que provoquen su disgregación. No se debe avanzar más de un metro de hormigón dentro de los encofrados.
En el hormigonado de superficies inclinadas, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
- El hormigón fresco tiende a correr o deslizarse hacia abajo, especialmente bajo el efecto del vibrado.
- Se produce segregación debido a la distinta velocidad de los áridos en la superficie inclinada.
- Es preferible hormigonar de abajo hacia arriba, colocando una superficie que contenga el hormigón y lo encauce a modo de embudo. Si se utiliza vibrado, su acción debe ser lo más breve posible.
- Para minimizar los efectos del vibrado, también es recomendable hormigonar de abajo hacia arriba, en secciones cuyo volumen y la distancia a la parte compactada sean tales que el hormigón ocupe su lugar tras una breve acción de vibrado.
- Hay que ajustar la velocidad de vertido al espesor de las capas, a los períodos de vibración necesarios y a las juntas de hormigonado previstas.

A continuación, se recogen algunas figuras que permiten identificar malas prácticas en la colocación incorrecta del hormigón.

Figura 2. Cargas y descargas en vertical y centradas

Figura 3. Las compuertas inclinadas de las tolvas son en realidad canaletas con un final sin control que origina segregación al llenar las carretillas

Figura 4. El empleo de una cacera elimina los riesgos de segregación al vaciar una hormigonera

Figura 5. Falta de control al final de la cinta. La pantalla simplemente cambia la dirección de la segregación

El hormigón no debe presentar restricciones antes de colocarlo en el encofrado. Si se vierte la masa en la parte superior mediante una tubería flexible de caída o un tubo central, se evita la segregación y los encofrados y las armaduras se mantienen limpios hasta que el hormigón los cubre (Figura 6).

Figura 6. Hormigonado en la parte superior con un tubo central.

Cuando se utiliza una lámina de plástico que se enrolla al vertir el hormigón, se obtiene un efecto similar (Figura 7). No se debe permitir que el faldón se sumerja más de 500 mm en el hormigón para facilitar su extracción.

Figura 7. Hormigonado en la parte superior con láminas de plástico.

No se debe permitir que el hormigón choque y rebote contra el encofrado y las armaduras, pues ello origina la segregación y la formación de nidos de grava en el fondo (Figura 8).

Figura 8. Vertido incorrecto del hormigón

Como se puede comprobar en la Figura 9, en las losas conviene que el avance del frente de hormigonado abarque todo el espesor. En estas superficies horizontales, la colocación del hormigón debe realizarse contra la masa ya colocada. El vertido correcto se produce cuando el operario coloca el hormigón retrocediendo, aunque resulta algo incómodo. De esta forma, atraviesa solo una capa, amortigua la viscosa y se produce cierta compactación.

Figura 9. Recomendación de vertido contra el hormigón

En la Figura 10 se observa que, en caso de detectarse segregación, es posible añadir el árido grueso al hormigón y mezclarlo con una pala. Es importante no añadir mortero ni hormigón al árido grueso.

Figura 10. Forma correcta de añadir árido grueso al hormigón

En artículos anteriores hemos explicado con cierto detalle la puesta en obra del hormigón para casos especiales como el hormigonado en tiempo caluroso, hormigonado en condiciones de viento, hormigonado de pilares y muros, hormigonado mediante bombeo, grandes vertidos de hormigón, hormigonado bajo el agua o el hormigonado en tiempo frío, entre otros. Dejo los enlaces para los lectores interesados.

El artículo 52.1 del Código Estructural establece las condiciones para el vertido y la colocación del hormigón.

«En ningún caso se tolerará la colocación en obra de masas que acusen un principio de fraguado.

En el vertido y colocación de las masas, incluso cuando estas operaciones se realicen de un modo continuo mediante conducciones apropiadas, se adoptarán las debidas precauciones para evitar la disgregación de la mezcla.

No se colocarán en obra capas o tongadas de hormigón cuyo espesor sea superior al que permita una compactación completa de la masa.

No se efectuará el hormigonado en tanto no se obtenga la conformidad de la dirección facultativa, una vez que se hayan revisado las armaduras ya colocadas en su posición definitiva.

El hormigonado de cada elemento se realizará de acuerdo con un plan previamente establecido en el que deberán tenerse en cuenta las deformaciones previsibles de encofrados y cimbras».

Los comentarios de este artículo son los siguientes:

«El vertido en grandes montones y su posterior distribución por medio de vibradores noes, en absoluto, recomendable, ya que produce una notable segregación en la masa del hormigón.

Se tendrá especial cuidado en evitar el desplazamiento de armaduras, conductos de pretensado, anclajes y encofrados, así como el producir daños en la superficie de estos últimos, especialmente cuando se permita la caída libre del hormigón.

El vertido del hormigón en caída libre, si no se realiza desde pequeña altura (inferior a dos metros), produce inevitablemente la disgregación de la masa, y puede incluso dañar la superficie de los encofrados o desplazar éstos y las armaduras o conductos de pretensado, debiéndose adoptar las medidas oportunas para evitarlo.

El empleo de aditivos superplastificantes y el elevado contenido de finos en hormiones de alta resistencia, los hace muy fluidos, permitiendo unas tongadas de mayor espesor que en un hormigón convencional, si bien resultas necesaria una mayor energía de compactación».

He grabado un vídeo explicativo de estos aspectos de la obra.

Os dejo una Guía de Aplicación para la puesta en obra del hormigón de consistencia fluida en edificación, según el Código Estructural.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 434 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Hormigoneras con inversión de marcha y eje horizontal

Figura 1. Hormigonera de eje horizontal e inversión de marcha. https://www.linosella.com/es/producto/modelo-hopper-s-1500-22

Las hormigoneras de eje horizontal presentan ventajas significativas frente a las hormigoneras de tambor basculante. Su capacidad puede ser considerablemente mayor y el hormigón que producen suele ser de mejor calidad. Estas máquinas pueden ser fijas o móviles; las móviles se montan sobre un chasis de dos ejes con ruedas neumáticas.

Estas hormigoneras cuentan con una cuba de gran diámetro, de forma cilíndro-cónica y con eje horizontal, que posee dos bocas opuestas. Una de las bocas es de carga, que recibe el material cuando la cuba gira en sentido contrario, lo que facilita el amasado de la mezcla. La otra, para la descarga, a diferencia de las hormigoneras de tambor basculante, que solo tienen una boca.

En su interior, la cuba incluye una cámara central de trabajo equipada con paletas helicoidales, inclinadas y fijas, que garantizan un buen mezclado. La salida del hormigón generalmente se realiza mediante una inversión rápida del giro de la máquina. Estas máquinas tienen una capacidad de hasta 5 m³, con una producción de 250 m³/h. El tiempo mínimo de amasado, en segundos, para una hormigonera de diámetro D, en metros, se calcula con la siguiente fórmula: t = 90 √D. La velocidad de giro de la cuba, en r. p. m., se determina aproximadamente mediante la fórmula N = 20 / √D.

Las hormigoneras de eje horizontal suelen tener una velocidad de descarga lenta, lo que en ocasiones puede provocar la segregación del hormigón. Este problema es especialmente frecuente cuando se utilizan áridos grandes, pues el mortero mezclado con los áridos de tamaño intermedio tiende a salir primero, dejando los áridos gruesos para el final. Este problema también puede presentarse en las hormigoneras de eje basculante.

La carga de los componentes de la mezcla se realiza generalmente de forma mecánica mediante un skip. Este dispositivo recibe los materiales y los sube por unas guías inclinadas hasta que encajan en la tolva de descarga. A continuación, se abre una compuerta ubicada en el fondo de la cuba y se introducen los materiales en la hormigonera.

El tambor está montado sobre dos aros de rodadura que se apoyan en cuatro rodillos situados en el bastidor que lo sostiene. El giro en un sentido u otro se logra mediante la acción de un piñón de ataque, montado en un grupo motorreductor, que actúa sobre una corona dentada alrededor de la cuba. Los sistemas de arrastre incluyen:

Un conjunto de corona, atornillado al tambor, y un piñón de ataque acoplado al motor.
Un sistema de fricción en el que unos rodillos con bandaje de goma arrastran el tambor, impulsados por el motor. Estas ruedas están montadas sobre dos ejes y transmiten el movimiento de un motorreductor mediante ruedas dentadas y cadenas.

El equipo de la hormigonera se completa con un armazón metálico montado sobre un eje, una tolva de fondo abatible para el llenado, enganchada al cable de un torno eléctrico, que se desplaza a lo largo de unos carriles inclinados (skip). Todos los movimientos se controlan de forma remota mediante pulsadores.

El amasado se produce mediante el giro del tambor, complementado por la acción de las paletas que impulsan el material hacia el centro de la cuba. Un inconveniente frecuente de estas hormigoneras, incluidas las de eje inclinado, es que durante la primera amasada, parte del mortero del hormigón queda adherida a las paredes. Esto hace que la primera mezcla sea de menor calidad que las siguientes y que deba desecharse. Para evitar este problema, se debe realizar una ligera amasada del mortero antes de iniciar la producción de hormigón. Parte de este mortero recubrirá las paredes de la hormigonera, eliminando el exceso y mejorando la calidad de las mezclas siguientes.

La descarga puede realizarse de varias formas, dependiendo del modelo:

Cambiando el sentido de giro del tambor. Al invertir el sentido de la marcha, la mezcla llega a los álabes del cono y se evacúa al exterior. Antes de invertir el sentido de giro del motor eléctrico, es necesario detenerlo. El cambio de polaridad permite la inversión. Al utilizar un motor diésel, se requiere un inversor-reductor para cambiar el sentido de giro del tambor.
A través de una canaleta que se introduce por la boca de descarga de la cuba, o cambiando el ángulo de las paletas, aunque estos dos métodos están en desuso.

Os dejo un par de vídeos explicativos que espero os resulten de interés.

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Comunicaciones presentadas al 28th International Congress on Project Management and Engineering AEIPRO 2024

Durante los días 3 y 4 de julio de 2024 tiene lugar en Jaén (España) el 28th International Congress on Project Management and Engineering AEIPRO 2024. Es una buena oportunidad para debatir y conocer propuestas sobre dirección e ingeniería de proyectos. Nuestro grupo de investigación, en el marco del proyecto HYDELIFE, presenta varias comunicaciones. A continuación os paso los resúmenes.

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; GUAYGUA, B.; VILLALBA, P.; YEPES, V. (2024). Ingeniería de proyectos basada en modelos de análisis multivariante. Aplicación al dimensionamiento de losas planas aligeradas. 28th International Congress on Project Management and Engineering, AEIPRO, 3-4 de julio, Jaén (Spain)

Esta investigación propone una metodología para dimensionar losas innovadoras de hormigón armado sin vigas que permiten un uso eficiente de los materiales. Utilizando un enfoque estadístico y modelos de regresión lineal, se proporcionan criterios para calcular el espesor de la losa aligerada con esferas o discos plásticos presurizados, minimizando el número de variables. Este espesor puede estimarse a partir de la luz principal entre apoyos, de la altura del disco o del diámetro de la esfera, así como del uso previsto del edificio. El modelo final ajustado logra explicar el 98% de la variabilidad del espesor de la losa para luces comprendidas entre 5 m y 16 m. Este tipo de forjado contribuye a la reducción del consumo de hormigón y acero, lo que resulta en una disminución del peso y de las cargas aplicadas. Esto impacta directamente en los costos y mejora los indicadores ambientales frente a los sistemas tradicionales. Se presenta como una alternativa eficiente para edificaciones, permitiendo combinar parámetros estructurales, constructivos y sostenibles.

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; SAIZ, D.; YEPES, V. (2024). Ingeniería de proyectos en Modernos Métodos de Construcción: El caso de edificios con losas planas mediante elementos aligerantes multiaxiales. 28th International Congress on Project Management and Engineering, AEIPRO, 3-4 de julio, Jaén (Spain)

Los métodos modernos de construcción (Modern Methods of Construction, MMC), o como algunos la llaman “construcción inteligente”, constituyen alternativas a la construcción tradicional. Esta nueva forma de construir implica necesariamente un cambio en la forma de dirigir los proyectos, que pasan a ser industrializados, en los que la eficiencia estructural y constructiva, así como la sostenibilidad ambiental y social, son protagonistas. El objetivo del artículo es identificar los aspectos característicos de estas construcciones innovadoras que influyen en la ingeniería de proyectos, integrando a grupos multidisciplinares como arquitectos, ingenieros estructurales y empresas constructoras. Para ello, se realizará un estudio sobre el caso de edificios construidos con losas planas aligeradas mediante elementos aligerantes multiaxiales. Los resultados muestran que estos diseños permiten integrar el proyecto, la fabricación de elementos y el procedimiento constructivo. El proyecto de estas construcciones permite aligerar y reducir las cantidades de hormigón y acero en las zonas de las losas donde la capacidad portante es insignificante. Además, se ha comparado este diseño con otros tradicionales, destacando una reducción de costes y un aumento de la sostenibilidad a lo largo del ciclo de vida.

YEPES-BELLVER, L.; MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Análisis del predimensionamiento de tableros óptimos de puentes losa pretensados aligerados y su incidencia en el proyecto estructural. 28th International Congress on Project Management and Engineering, AEIPRO, 3-4 de julio, Jaén (Spain)

El proyecto estructural suele basarse en la experiencia del proyectista. En ocasiones, dicha experiencia se plasma en fórmulas de predimensionamiento que, si bien ofrecen buenos resultados, en ocasiones arrastran ineficiencias cuando se comparan con técnicas actuales de optimización que tengan en cuenta las dimensiones económicas y ambientales. En este artículo se comparan reglas de dimensionamiento previo de estructuras basadas en la experiencia con técnicas de optimización. Se aplica al caso del proyecto de tableros de puentes tipo losa pretensados aligerados. El resultado de la investigación resalta la importancia de aplicar métodos basados en la optimización heurística y en metamodelos para actualizar la experiencia de los proyectistas y proponer nuevas fórmulas de predimensionamiento más ajustadas a la optimización económica y ambiental. Además, en el trabajo se ofrecen nomogramas de predimensionamiento, con el mínimo número de datos posible, que pueden ser de utilidad al proyectista en sus diseños previos.

Os paso el vídeo de presentación del congreso.

Hormigonado en tiempo caluroso

Figura 1. https://www.carboncure.com/es/esquina-del-concreto/las-mejores-practicas-para-trabajar-con-el-concreto-en-climas-calidos/

Las altas temperaturas del hormigón y del ambiente, la exposición solar, el viento fuerte y la baja humedad del aire son factores que, individualmente o en combinación, provocan una rápida evaporación. Este fenómeno incrementa considerablemente la probabilidad de que la superficie del hormigón se agriete debido a la retracción plástica. En climas más húmedos, este riesgo se reduce y la alta temperatura del hormigón deja de ser un factor tan determinante en la formación de estas fisuras.

El éxito del hormigonado en climas cálidos depende de una planificación minuciosa tanto de los procesos internos de la planta como de los procedimientos externos en el lugar de trabajo. Con suficiente antelación, se deben planificar todas las operaciones para mitigar los efectos del calor y evitar la improvisación. Es crucial que el personal de obra sea consciente de los daños que el calor puede causar en el hormigón. Se recomienda contar con datos climáticos registrados, como temperaturas, insolación, vientos y evaporación, para estimar las condiciones a las que estará expuesto el hormigón y adoptar las medidas oportunas, tanto para el hormigón fresco como para el sistema de colocación en obra. Dado que el hormigón se endurece más rápidamente en condiciones calurosas, las operaciones que deben realizarse con el hormigón aún fresco o poco endurecido, como el corte y la preparación de juntas o la aplicación de retardadores superficiales, son más críticas. Por lo tanto, estas operaciones deben estar cuidadosamente previstas y planificadas.

En condiciones de calor, es fundamental asegurarse de que el hormigón no se coloque en los encofrados a un ritmo superior al que permita su correcta compactación y el acabado final. Durante el vertido en forjados y elementos superficiales, es necesario trabajar en frentes reducidos. Los encofrados metálicos y las armaduras expuestas a la radiación solar pueden alcanzar temperaturas elevadas, lo que provoca un endurecimiento rápido del hormigón antes de su correcta compactación. Por esta razón, antes del vertido, se deben humedecer los encofrados sin permitir que el agua se condense sobre las armaduras ni que se forme un charco en la parte inferior. En caso de hormigonar directamente sobre el terreno, es crucial que la explanación esté húmeda, pero sin formar láminas de agua ni charcos. Se recomienda utilizar pulverizadores que generen una fina nube de agua para enfriar el aire circundante, los encofrados y las armaduras, y así evitar la rápida evaporación en la superficie del hormigón. Sin embargo, debe evitarse una pulverización excesiva que pueda lavar la superficie del hormigón fresco.

Sin la pulverización adecuada antes y después de las operaciones de acabado, especialmente cuando la humedad es baja, el agua de la superficie puede evaporarse más rápido que la difusión del agua desde el interior del hormigón hacia la superficie en proceso de secado. Esto genera tensiones crecientes en la superficie, que con frecuencia se traducen en fisuras por retracción plástica. Cuando estas fisuras aparecen antes de que el fraguado esté completo, pueden cerrarse con una llana para alisar la superficie a ambos lados de las fisuras.

Para evitar que el hormigón eleve su temperatura antes de colocarlo en el encofrado, es fundamental protegerlo del sol. Las unidades de transporte, como cintas, bombas y tuberías de bombeo, deben mantenerse a la sombra y pintarse de blanco. Las tuberías pueden enfriarse cubriéndolas con arpilleras húmedas y regándolas con mangueras u otros medios auxiliares.

Como medidas adicionales, se puede utilizar agua fría e incluso hielo picado durante el amasado del hormigón. El uso de agua fría es muy eficaz, ya que su calor específico es cinco veces mayor que el del cemento y de los áridos, y su temperatura es más fácil de controlar. Sin embargo, debido a su baja proporción en la masa del hormigón, su influencia no es muy significativa. Por otro lado, el uso de hielo picado resulta mucho más ventajoso, ya que aprovecha el calor latente de fusión del hielo (334 kJ/kg). El hielo se utiliza para sustituir parte del agua en el amasado.

Para garantizar una colocación rápida del hormigón, es importante contar con equipos de gran capacidad y en perfecto estado. Si se utiliza una grúa con cubas, estas deben tener una boca ancha y paredes muy inclinadas para facilitar la descarga rápida y completa del contenido. Es crucial establecer una comunicación efectiva entre el personal que carga las cubas y el que coloca el hormigón, para evitar que el hormigón permanezca en las cubas sin colocarse. En caso de utilizar bombas, estas deben estar adecuadamente dimensionadas para bombear el hormigón de la clase especificada a lo largo de toda la línea, a la velocidad requerida.

La compactación del hormigón también debe realizarse lo más rápidamente posible. Para lograrlo, es necesario contar con un número adecuado de equipos de compactación y suficiente personal. Además, se debe contar con agujas vibradoras de respaldo y generadores de emergencia para prevenir problemas derivados de cortes de electricidad. Puede ser conveniente colocar el hormigón en capas más delgadas, de manera que la capa inferior todavía responda a la vibración cuando se coloque la siguiente capa.

Las operaciones de acabado deben comenzar tan pronto como el hormigón esté listo, sin retrasos. Las fisuras producidas por la retracción plástica son difíciles de reparar, ya que extender pasta sobre ellas no funciona bien y tienden a reaparecer. Una posible solución es revibrar el hormigón antes de que alcance su fraguado final, aunque esta técnica no es recomendable en condiciones de calor, ya que puede dañarlo si el hormigón ya ha comenzado a endurecer. Otra opción es golpear la superficie con una llana a ambos lados de la fisura. Después, se debe volver a fratasar el área afectada para nivelar el acabado y protegerla de inmediato, evitando la evaporación.

En la Figura 2, cuyos datos provienen de la norma ACI 305, se muestran las temperaturas del hormigón que pueden ser críticas para la fisuración plástica en función de distintos niveles de humedad relativa del aire ambiente. No obstante, se remite al lector al nomograma de Menzel para una mejor aproximación a este efecto.

Figura 2. Temperaturas del hormigón potencialmente críticas para la retracción plástica, para diversas humedades relativas.

En la Figura 3 se resumen las precauciones que deberían adoptarse al hormigonar en tiempo caluroso.

Figura 3. Precauciones a tomar al hormigón en tiempo caluroso. https://hormigonaldia.ich.cl/recomendaciones-tecnicas/hormigonado-en-tiempo-caluroso/

El Código Estructural, en su artículo 52.3.2, establece las condiciones para el hormigonado en tiempo caluroso.

“Cuando el hormigonado se efectúe en tiempo caluroso, se adoptarán las medidas oportunas para evitar la evaporación del agua de amasado, en particular durante el transporte del hormigón y para reducir la temperatura de la masa. Estas medidas deberán acentuarse para hormigones de resistencias altas.

Para ello, los materiales constituyentes del hormigón y los encofrados o moldes destinados a recibirlo deberán estar protegidos del soleamiento.

Una vez efectuada la colocación del hormigón se protegerá este del sol y especialmente del viento, para evitar que se deseque.

Si la temperatura ambiente es superior a 40 °C o hay un viento excesivo, se suspenderá el hormigonado, salvo que, previa autorización expresa de la dirección facultativa, se adopten medidas especiales”.

Los comentarios a este artículo dicen lo siguiente:

«Del contenido de este artículo se desprende que debe entenderse por tiempo caluroso, aquel en que se produzca cualquier combinación de altas temperaturas, baja humedad relativa y alta velocidad del viento, que tiendan a empeorar la calidad del hormigón o que puedan conferir propiedades no deseadas.

Las propiedades del hormigón pueden verse influidas de manera desfavorable en tiempo caluroso. Las temperaturas elevadas del hormigón fresco aceleran el fraguado, aumentan la velocidad de hidratación y la exigencia de agua, y conducen a una resistencia final más baja. Además, se dificultan las condiciones de puesta en obra y aumenta la aparición de fisuras de retracción plástica.

En consecuencia, debe tratarse de asegurar que la temperatura del hormigón en el momento del vertido sea inferior a 35ºC en el caso de estructuras normales, y menor que 15ºC en el caso de grandes masas de hormigón.

Se recomienda tomar medidas especiales para evitar retracciones plásticas cuando exista peligro de evaporaciones superficiales superiores a 1 kg/m2/h, lo que puede producirse cuando concurren circunstancias meteorológicas indicadas en la tabla 52.3.2.»

Tabla 52.3.2 Condiciones atmosféricas para riesgo de retracción plástica

Temperatura atmosférica (°C)	Velocidad del viento (km/h)	Humedad relativa
40 ºC	10	≤ 35 %
	25	≤ 45 %
	40	≤ 55 %
35 ºC	25	≤ 25 %
35 ºC	40	≤ 35 %

Os dejo algunos vídeos al respecto:

Referencias:

AA. VV. (2002). Hormigones de ejecución especial (seis tipos). Colegio de Ingenieros de Caminos, Madrid, 114 pp.

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Hormigoneras de tambor basculante y eje inclinado

Figura 1. Hormigonera de tambor basculante. https://www.archiproducts.com/es/productos/lino-sella-world/hormigonera-hidraulica-con-tambor-basculante-skipper-s-360_652525

Las hormigoneras de tambor basculante y de eje inclinado son las más habituales en obras pequeñas, ideales para producir hormigón plástico de calidad media. En el mercado hay una amplia variedad de modelos, desde los más pequeños, con una capacidad inferior a 60 litros, hasta las de gran capacidad. No obstante, los modelos más frecuentes tienen capacidades que oscilan entre un cuarto y un tercio de metro cúbico. Estas hormigoneras están compuestas por una cuba o tambor que gira alrededor de su eje, con una parte superior troncocónica y otra inferior cilíndrica.

La cuba está fabricada con chapa de acero soldada, reforzada en la boca de carga. En su interior, lleva atornilladas unas paletas deflectoras cuya función es arrastrar hacia el centro de la cuba los componentes más pesados de la mezcla, que tienden a situarse en la periferia debido al movimiento centrífugo. El conjunto generalmente está montado sobre un chasis principal provisto de un eje con dos ruedas neumáticas y de una lanza de tiro para facilitar su remolque por carretera.

El tambor puede ajustar su inclinación según la operación en curso, ya sea el llenado, el amasado o la descarga. Tanto el llenado como la descarga del aparato se realizan a través de una única abertura centrada en el eje de rotación del tambor. No obstante, hay ciertos modelos con dos aberturas: una para el llenado y otra para la descarga. En posición de amasado, el eje del tambor es horizontal y la descarga por gravedad se realiza al inclinar la cuba. Para la descarga, la cuba se inclina alrededor de un eje horizontal con la ayuda de un volante o de un motor. Este volante hace girar la cuba y su abrazadera mediante un mecanismo de piñones dentados. El principio del tambor basculante permite una alimentación rápida y un vaciado completo. Este sistema también facilita una limpieza adecuada al finalizar la jornada laboral.

El movimiento de la cuba se produce mediante el engranaje de un piñón motor, cuyo eje coincide con el de la cuba, y de una corona dentada. El conjunto motor, que puede ser eléctrico o térmico, y los elementos de reducción de velocidad están montados en una carcasa lateral. Los motores de gasolina se usan con capacidades de 80 a 150 litros, mientras que los diésel se usan para capacidades mayores. La mezcla de los elementos se optimiza al reducir la inclinación del eje de la cuba respecto de la horizontal. No obstante, esta inclinación no debe exceder de 15 a 20 grados. Superar estos valores puede reducir el volumen del tambor, lo que aumenta su capacidad útil; sin embargo, aunque disminuye el precio de compra, empeora la calidad del amasado. Por lo tanto, el ángulo de inclinación es uno de los factores principales que el comprador debe considerar.

Este problema también ocurrirá si la pared interior del tambor no tiene paletas. Inicialmente, los materiales se acumulan en el fondo de la cuba y se arrastran hasta el inicio del amasado debido a la fricción generada por el giro. Sin embargo, después de algunas vueltas, especialmente si se ha añadido mucha agua, la mezcla se vuelve muy plástica y se desliza por la pared de la cuba en lugar de subir y caer de nuevo. En este caso, no se puede considerar un verdadero amasado. La presencia y la disposición de las paletas facilitan la elevación de los materiales y permiten una agitación adecuada de los componentes. Además, la fijación de las paletas al tambor debe diseñarse cuidadosamente para garantizar un impulso constante durante el amasado.

Un inconveniente frecuente de estas hormigoneras y de las de eje horizontal es que parte del mortero del hormigón queda adherida a las paredes durante la primera amasada, lo que hace que esta primera mezcla sea de menor calidad que las siguientes y que deba desecharse. Para evitar este problema, se debe realizar una pequeña amasada de mortero antes de comenzar a producir hormigón. Parte de este mortero recubrirá las paredes de la hormigonera y el exceso se eliminará. Para facilitar el amasado, se debe introducir el árido grueso en último lugar. Si se introduce primero, la mezcla resultará deficiente y el hormigón corre el riesgo de ser heterogéneo. El tiempo mínimo de amasado, en segundos, para una hormigonera de este tipo y diámetro D, se calcula mediante la fórmula t = 120 √D.

Estas hormigoneras pueden estar equipadas con un cargador elevable para el suministro de materiales y con dispositivos de suministro de agua, como depósitos, dosificadores o contadores de agua. Se embraga para subir el cargador y este baja por gravedad al desembragar. El cargador puede ser de los siguientes tipos:

Basculante mediante cilindro hidráulico. Sin cargador para capacidades de 120 a 200 litros, con cargador para 250 a 500 litros.
Skip, accionado por cable, que se enrolla en un cabrestante, accionado por el mismo motor que impulsa la hormigonera, con su correspondiente embrague. Al activar el embrague, el cargador se eleva y al desactivarlo, desciende por gravedad.
Radio rascante con un conjunto de cangilones de alimentación continua.

He grabado un vídeo explicativo sobre esta máquina.

Os dejo algunos vídeos sobre esta hormigonera.

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

El amasado del hormigón en tiempo caluroso

https://hormigonaldia.ich.cl/recomendaciones-tecnicas/hormigonado-en-tiempo-caluroso/

El proceso de amasado no difiere del realizado en condiciones normales. Es importante amasar durante el tiempo necesario para obtener una mezcla homogénea, pero no más, para evitar el calor generado por el rozamiento del hormigón con la cuba y las palas. Para lograr un mezclado eficaz en poco tiempo, se debe asegurar que la amasadora esté libre de adherencias y que las paletas de los camiones amasadores estén en buen estado. Una vez obtenido un hormigón homogéneo, la rotación debe mantenerse a la velocidad mínima de agitación de la unidad. No obstante, no es conveniente detener la cuba durante largos periodos, pues existe el riesgo de un falso fraguado del hormigón.

Proteger la amasadora de la luz solar directa ayuda a evitar un aumento innecesario de la temperatura. Pintar la superficie de blanco también reduce el efecto de la radiación solar. Además, cuando se utiliza un aditivo retardante, su efecto será mayor si se añade al final del amasado en lugar de al principio.

Es importante controlar cuidadosamente la fluidez del hormigón a la salida de la amasadora para asegurar que llegue a la obra en las condiciones necesarias para su uso. También es posible enfriar el hormigón en la amasadora mediante la evaporación de un producto inerte, aunque se trata de una instalación compleja.

Si bien no es una práctica habitual, para retrasar el fraguado del hormigón se pueden dosificar los materiales sólidos en planta y premezclarlos, añadiendo el agua y los aditivos líquidos en la obra, y realizar un mezclado posterior en el camión de suministro. Sin embargo, esto puede provocar una pérdida de uniformidad en las amasadas. Dado que es complicado controlar la dosificación de líquidos y el mezclado en obra, es necesario preparar adecuadamente todo el proceso si se elige este método.

Cuando se utilizan aditivos plastificantes, superplastificantes y retardadores, su efecto es más prolongado si se introducen al final del amasado, mezclados con una pequeña cantidad del agua de amasado. Los superplastificantes pueden añadirse parcialmente en la planta para obtener la fluidez necesaria para la carga y el transporte del hormigón, y el resto en la obra para compensar la pérdida de asiento durante el transporte. Para un control preciso, el aditivo puede dosificarse previamente en recipientes. Es necesario un amasado posterior en el camión antes de verter el hormigón en el encofrado o en el sistema de colocación en obra.

Es esencial fabricar el hormigón conforme a las especificaciones requeridas para evitar rechazos que provoquen la formación de juntas de hormigonado o problemas en el acabado. Por ello, se recomienda realizar una inspección previa al transporte. En la planta, el hormigón puede inspeccionarse visualmente durante la descarga. En el caso de utilizar un camión amasador, se recomienda realizar un amasado inicial en la planta y verificar el asiento antes de proceder al transporte.

Referencias:

AA.VV. (2002). Hormigones de ejecución especial (seis tipos). Colegio de Ingenieros de Caminos, Madrid, 114 pp.

ACI COMMITTEE 305. Guide to Hot Weather Concreting. ACI 305R-10.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

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Hormigonado en condiciones de viento

Se deben tomar medidas de precaución especiales al hormigonar en condiciones de viento, ya que puede causar problemas graves durante el proceso. Al igual que ocurre en condiciones de calor, especialmente cuando ambas se combinan, el viento aumenta la tasa de evaporación del agua superficial del hormigón por convección, más allá de la cantidad necesaria para el endurecimiento del material, lo que acelera su fraguado. Esto provoca un curado inadecuado, mayores retracciones plásticas, fisuración superficial y una reducción de la resistencia a largo plazo. Como se aprecia en la Figura 1, la velocidad del viento, junto con la temperatura del hormigón y la humedad relativa del aire, influye en la cantidad de agua evaporada del hormigón.

La fisuración plástica se produce durante las primeras horas del fraguado del hormigón, cuando aún se encuentra en estado plástico. Se debe a la disminución de volumen que experimenta la pasta de cemento durante su hidratación. Esta hidratación natural puede verse agravada por la rápida evaporación del agua de la mezcla (retracción hidráulica) durante la fase plástica del hormigón. El viento provoca que la superficie del hormigón se seque antes que el interior, lo que genera gradientes de humedad que incrementan las tensiones superficiales y provocan grietas tempranas.

Entre los casos de fisuración plástica se incluyen las fisuras en «piel de cocodrilo» en losas y forjados, que se caracterizan por la acumulación de pequeñas grietas sin dirección dominante, y las fisuras en elementos alargados (losas, forjados y zapatas corridas) que son perpendiculares a su lado más largo y pueden llegar a cortar por completo su sección transversal.

Para evitar la aparición de fisuras, es esencial:

Solicitar un hormigón con un contenido bajo de finos y de agua, aunque ello suponga una reducción de su trabajabilidad.
Humedecer generosamente los encofrados o soportes (terreno natural) que recibirán el hormigón.
Proteger el elemento hormigonado inmediatamente después del vertido con lonas, mallas de sombreo o cubiertas húmedas para evitar la evaporación excesiva, especialmente en condiciones de altas temperaturas y viento fuerte.
Iniciar las tareas de curado lo antes posible, aplicando métodos como la nebulización de agua, la colocación de mantas húmedas o la aplicación de productos de curado líquido que reduzcan la pérdida de humedad superficial.
En condiciones de frío extremo, el viento puede favorecer la congelación por efecto adiabático, lo que aumenta el riesgo de daños por heladas prematuras.

Otras recomendaciones técnicas incluyen:

Ajustar el tiempo de fraguado con aditivos retardantes si se prevé viento constante durante la colocación.
Controlar la tasa de evaporación mediante el nomograma de Menzel (Figura 1), que combina la temperatura del aire y del hormigón, la humedad relativa y la velocidad del viento, para planificar el curado adecuado. De este modo, se puede estimar la tasa de evaporación y planificar el curado adecuado. Si la tasa de evaporación supera 1,0 kg/m²·h, es necesario aplicar medidas de control de la evaporación.
Se deben evitar los vertidos en días de viento muy intenso (superior a 6-8 m/s) en elementos finos o expuestos.

Os dejo un vídeo en el que se explican algunas de estas patologías.

Referencias:

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

MENZEL, C.A. (1954). Causes and Prevention of Crack Development in Plastic Concrete. Proceedings of the Portland Cement Association, Vol. 130:136.

LERCH, W. (1957). Plastic shrinkage. ACI Journal, 53(8):797-802.

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Vertido y compactación de hormigón en soportes de sección reducida

Figura 1. Hormigonado de un pilar. https://docplayer.es/61072005-Protecciones-en-obras-de-construccion-fases-de-obra.html

El vertido y la colocación del hormigón en soportes de sección reducida, como un pilar, deben realizarse de manera que se eviten la disgregación de la mezcla y los desplazamientos de las armaduras o de los encofrados. También debe evitarse la formación de juntas, coqueras o planos de debilidad. Antes de iniciar el hormigonado, se monta un caballete o un andamio, según corresponda, para facilitar el acceso de los operarios a la parte superior del pilar. Para alturas superiores a 2 m y cuando no se utiliza una bomba de hormigón ni es posible ejecutar el pilar en dos fases, se emplea un embudo metálico con manguera para evitar caídas libres superiores a 1,50 m. Durante el vertido, el hormigón debe dirigirse mediante trompas de hormigonado u otros dispositivos para evitar que golpee directamente el encofrado o la armadura.

El hormigón se coloca de forma continua o en capas, cuidando de que no se formen juntas frías. Se espera que cada capa esté en estado plástico al colocar la siguiente. La compactación del hormigón se realiza con vibradores de aguja, que introducen la aguja verticalmente en la masa de hormigón de forma rápida y profunda. Posteriormente, se retira lentamente y de forma constante hasta que la lechada fluya a la superficie. El vibrador debe estar siempre en el fondo del encofrado antes de verter la primera capa de hormigón. Esta primera capa es la más crítica, pues debe adherirse al hormigón endurecido. Una compactación inadecuada puede provocar la aparición de coqueras, una permeabilidad excesiva o la formación de una capa superficial débil.

El método óptimo para colocar y compactar hormigón en columnas pequeñas consiste en verterlo de forma continua, a una velocidad que permita al vibrador realizar la compactación, mientras se retira lentamente y a velocidad constante. La velocidad de vertido no debe superar los 300 mm en 30 segundos. Para una columna de 25 cm x 25 cm de sección y 3 m de altura, esto equivale a un tiempo total de aproximadamente 5 minutos. Si las circunstancias no lo permiten, es necesario limitar el espesor de cada capa a unos 300 mm. La aguja del vibrador se introduce entre 10 y 15 cm en la capa inferior.

El vertido desde tolvas móviles solo está permitido si el operador puede controlar el inicio y la parada de la descarga, asegurando que no se viertan más de tres cubetas por soporte. Si no se puede garantizar este control, es preferible verter el hormigón sobre una plataforma situada sobre el soporte y distribuirlo cuidadosamente con una pala. También se puede utilizar un balde, aunque este método puede resultar más lento.

Para asegurar una buena compactación en secciones pequeñas al trabajar con columnas, un vibrador de 40 mm de diámetro es suficiente, siempre que haya espacio para insertarlo en el centro. El vibrado debe extenderse hasta los vértices, las aristas y los fondos. Es fundamental asegurarse de que el vibrador no entre en contacto con las armaduras. Se recomienda sumergir el vibrador en diferentes puntos cercanos durante períodos cortos (de 5 a 15 segundos), en lugar de prolongar la vibración en puntos más distantes. Al verter capas de 300 mm de espesor, es crucial garantizar que cada una esté completamente compactada antes de pasar a la siguiente. Además, se recomienda verificar la superficie del hormigón para asegurar su visibilidad; de lo contrario, se aconseja utilizar una fuente de luz adecuada.

Si se utiliza una bomba para verter el hormigón, la manguera flexible debe llegar hasta el fondo y retirarse al mismo tiempo que el vibrador. Es fundamental reducir la velocidad de descarga de la bomba para permitir una compactación adecuada mediante el vibrador. Para obtener un acabado superficial de calidad, se recomienda volver a vibrar los últimos 450 mm media hora después del vertido. Si la caída es libre desde la parte superior del encofrado, el mortero se adhiere parcialmente al encofrado y a las armaduras, lo que altera la dosificación del hormigón que llega a la base.

Después del hormigonado, se verifica el aplomado del pilar tras un período aproximado de 30 minutos para asegurarse de que no haya habido desplazamiento alguno. Conviene no olvidar que, durante el fraguado y el primer período de endurecimiento del hormigón, es crucial mantener adecuadamente su humedad mediante un correcto proceso de curado.

Dejo algunos vídeos al respecto.

Os dejo un documento que puede complementar la información que os he ofrecido.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

ACI COMMITTEE 309R-96. Guide for Consolidation of Concrete (ACI 309). American Concrete Institute.

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

MONTERO, E. (2006). Puesta en obra del hormigón. Exigencias básicas. Consejo General de la Arquitectura Técnica de España, Madrid, 750 pp.

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Mesa vibrante de hormigón

Figura 1. Mesa vibrante para compactar hormigón. https://www.eralki.com/maquinas/mesas-compactacion/

Por lo general, una mesa vibrante está compuesta por una superficie rígida, normalmente de acero u hormigón armado, montada sobre un marco de soporte (Figura 1). Tanto la mesa como el marco están aislados de la base mediante resortes de acero, juntas aislantes de neopreno u otros dispositivos similares. Este sistema de aislamiento evita la transmisión no deseada de vibraciones a la estructura de apoyo.

La mesa puede formar parte del molde, aunque lo más habitual es colocar el molde por separado sobre ella. En este caso, se recomienda fijar el molde a la mesa para mejorar la transmisión de las vibraciones y evitar desplazamientos, aunque existen diferentes opiniones al respecto. La vibración se transmite desde la mesa al molde y luego al hormigón y es generada por un motor eléctrico. Estos motores accionan masas excéntricas que, al colocarse en pares y girar en direcciones opuestas, generan una vibración vertical armónica que neutraliza los componentes horizontales que podrían provocar giros no deseados en la mezcla.

El tablero de la mesa debe ser lo suficientemente rígido como para no vibrar. El tamaño de las mesas es muy variable, desde 0,50 m × 0,50 m en la plataforma más pequeña hasta 1,50 m × 6,00 m, con una capacidad máxima de carga de 10 toneladas. En las mesas pequeñas (de hasta 1,50 m de longitud) suele bastar con un vibrador, pero cuando las dimensiones son mayores, es necesario aumentar proporcionalmente el número de vibradores para garantizar una vibración uniforme en toda la superficie.

Normalmente, se prefiere una vibración de baja frecuencia (por debajo de 100 Hz) y alta amplitud (más de 0,13 mm), al menos en mezclas más rígidas. La efectividad de la vibración de la mesa depende en gran medida de la aceleración que transmite al hormigón. Se recomiendan aceleraciones entre 3 g y 10 g (es decir, entre 30 m/s² y 100 m/s²), siendo necesarios valores más altos para las mezclas más rígidas. Además, la amplitud no debe ser inferior a 0,025 mm para las mezclas plásticas ni a 0,050 mm para las mezclas más rígidas. En mezclas muy secas, como las utilizadas en la prefabricación, se recomiendan vibraciones de baja frecuencia y alta amplitud, ya que este régimen resulta más eficaz para asegurar una compactación adecuada.

Se trata de mesas formadas por un tablero rígido, generalmente de acero, que se sostiene de forma elástica sobre una base fija y adecuadamente aislada. La vibración se genera mediante generadores ubicados debajo del tablero. La rigidez estructural de la mesa es esencial para garantizar una transmisión uniforme de las vibraciones.

Estas mesas vibrantes se utilizan tanto en laboratorios como para compactar elementos prefabricados de hormigón. Por tanto, la amplitud y la frecuencia del vibrador deben ajustarse al tipo de hormigón empleado. Es fundamental que la mesa sea completamente rígida para garantizar una transmisión uniforme de las vibraciones a toda la pieza.

Figura 2. Movimiento de las masas excéntricas.

Los vibradores, similares a los vibradores externos de encofrado, tienen dos masas excéntricas que giran en direcciones opuestas y generan fuerzas vibratorias perpendiculares a la mesa. Deben tener una amplitud elevada y una frecuencia baja, ya que los hormigones utilizados en la prefabricación suelen estar secos.

Al igual que los vibradores de encofrado, la fuerza centrífuga de estos vibradores puede estimarse en función del peso del hormigón y del molde mediante la siguiente fórmula:

donde:

PM: peso de la mesa (más el del molde, en caso de que este sea solidario a ella).
Pm: peso del molde (apoyado y fijado correctamente a la mesa).
Ph: peso del hormigón.
k: coeficiente variable que varía de 0,5 a 4 según la rigidez de la mesa.

Esta formulación permite adaptar la fuerza centrífuga a las condiciones reales de trabajo y ajustar la vibración a la rigidez y la masa del conjunto.

Cuando se vibren secciones de hormigón de diferentes tamaños, la mesa deberá contar con una amplitud variable. La frecuencia variable es un beneficio adicional. Si la mesa tiene un elemento vibrante con solo un excéntrico, se genera un movimiento vibratorio circular que transmite una rotación no deseada al hormigón. Esto se puede evitar montando dos vibradores, uno al lado del otro, de modo que sus ejes giren en direcciones opuestas. De este modo, se neutraliza la componente horizontal de la vibración y la mesa queda sujeta a un movimiento armónico simple en la dirección vertical. De esta manera, se pueden obtener amplitudes muy altas.

El vibrado en mesa vibrante puede combinarse con una presión aplicada sobre la superficie del hormigón, lo que da lugar al proceso conocido como vibroprensado. Este método se utiliza en la producción en serie de elementos de hormigón prefabricados y permite obtener piezas con mayor resistencia y densidad. Además, resulta eficaz para lograr una buena compactación en mezclas muy rígidas.

Según Tiktin (1998), se aconseja una relación γ/g de 5 para una consistencia húmeda y de 1 a 2 para una consistencia plástica a seca. Al aumentar la aceleración, se logra una compactación más rápida. Esto confirma la necesidad de ajustar los parámetros de vibración en función de la consistencia del hormigón para evitar la segregación.

Os dejo algunos vídeos sobre mesas vibradoras.

Referencias:

ACI COMMITTEE 309R-96. Guide for Consolidation of Concrete (ACI 309). American Concrete Institute.

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

Cursos:

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Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Vibradores de aguja para compactar el hormigón

Figura 1. Vibrador de aguja. https://www.kiloutou.com/es/c/vibrador-hormigon/

La vibración interna o por inmersión se realiza introduciendo en la masa de hormigón un elemento tubular, conocido como vibrador de aguja. Este dispositivo está compuesto por una cabeza cilíndrica metálica, resistente al desgaste y fácilmente intercambiable, que alberga el mecanismo vibratorio. Estos son los más utilizados en obras de carácter general. En la mayoría de las situaciones, los vibradores internos requieren el efecto refrigerante del hormigón para prevenir el sobrecalentamiento; es decir, el hormigón actúa como refrigerante.

La vibración por inmersión es una forma de compactación eficiente, ya que el vibrador está en contacto directo con el hormigón. Esto permite que el vibrador actúe y cambie de posición según sea necesario, adaptándose al tipo de hormigón. Presentan la ventaja de ser sencillos de manejar y transportar de un lugar a otro. Su efecto se limita a una masa contenida en un tronco de cono, con un diámetro mayor en la superficie que en el fondo, debido a la mayor viscosidad del hormigón en las capas inferiores. Esta situación requiere insertar el vibrador en distintos puntos para que las zonas de acción se superpongan. Por lo general, la separación entre los pinchazos, en centímetros, equivale al tamaño de la aguja en milímetros. La distancia entre los puntos de inmersión también depende de la consistencia del hormigón, de la forma y el tamaño de la pieza, y del tipo específico de vibrador. Además, el radio de acción de un vibrador interno es significativamente menor en el hormigón armado que en el hormigón en masa. Esta reducción puede alcanzar hasta un 50 %.

Los vibradores internos actualmente utilizados son de tipo rotativo. Los impulsos vibratorios se generan desde la cabeza del vibrador en ángulo recto. Este tipo de maquinaria suele funcionar a altas frecuencias (entre 200 Hz y 300 Hz) para producir vibraciones intensas y con un radio de acción suficiente gracias a su peso reducido. Con el paso del tiempo, se ha tendido a emplear vibradores de aguja de diámetros más pequeños y con una frecuencia de vibración más alta para lograr una mayor eficacia. Este cambio también se debe a la demanda de herramientas ligeras y a la construcción de obras con secciones más delgadas y armaduras cada vez más densas.

Figura 2. Retirar el vibrador lentamente. https://diariodecolima.com/noticias/detalle/2022-08-30-vibrado-de-concreto-cmo-contribuye-a-la-resistencia-de-una-obra

En cuanto al proceso, el vibrador interno se introduce verticalmente en el hormigón de forma rápida, pero no debe permanecer en funcionamiento durante un periodo prolongado para prevenir segregaciones o exudaciones, especialmente en hormigones fluidos. Debe continuarse la vibración hasta que las burbujas de aire grandes aparezcan esporádicamente y comience a formarse una capa muy delgada de mezcla fina. Los tiempos habituales de vibrado son de 10 a 15 segundos, tras los cuales el vibrador debe retirarse lentamente. Los tiempos de curado excesivos pueden causar segregación, especialmente si el hormigón no está muy seco. Prolongar el tiempo de vibración para eliminar todo el aire más allá de lo necesario no es práctico y, en hormigones mal dosificados, puede provocar efectos nocivos, como la disgregación del material. No obstante, es importante tener en cuenta que un exceso de vibración es menos perjudicial que una vibración insuficiente. La extracción debe ser lenta para que el orificio que se forma se rellene con hormigón y mortero. Es preferible vibrar menos tiempo en muchos puntos, en vez de mucho tiempo en pocos puntos. La Tabla 1 incluye valores orientativos de amplitud y frecuencia, así como el radio de acción y la velocidad de vertido recomendados para diferentes calibres.

Tabla 1. Valores característicos de vibradores de inmersión

Ø vibrador (mm)	Frecuencia (Hz)	Amplitud (mm)	Radio de acción (cm)	Velocidad de vertido (m³/h)
20 – 40	170 – 250	0,4 – 0,8	8 – 15	0,8 -4
30 – 60	150 – 225	0,5 – 1,0	13 – 25	2,5 – 8
50 – 90	130 – 200	0,6 – 1,3	18 – 35	4,5 – 15
80 – 150	120 – 180	0,8 – 1,5	30 – 50	11- 30

En general, se considera que la capa de hormigón debe tener una altura inferior a la longitud de la aguja del vibrador para revibrar la capa inferior al mismo tiempo que se vibra la superior; no obstante, esto puede resultar complicado de lograr. Al compactar en profundidad las sucesivas capas de hormigón, el vibrador debe introducirse entre 10 y 15 cm en la capa anterior para asegurar la unión entre ellas (Figura 3).

Figura 3. 10 cm de penetración del vibrador en la capa inferior del hormigón. https://www.vibrafrance.fr/es/content/6-conseils-techniques

Las diferentes inserciones deben situarse aproximadamente a la vez y media del radio de acción del vibrador interno para generar solapamientos. Como regla práctica, puede decirse que la distancia entre los puntos de inmersión debería ser de 8 a 10 veces el diámetro de la aguja. Normalmente, no debe exceder los 50 cm entre los puntos de inserción (Figura 4).

Durante la vibración, se debe evitar que el vibrador toque el encofrado. Se debería mantener una distancia de unos 10 cm entre el vibrador y las caras verticales de los encofrados para evitar la formación de burbujas superficiales. En cuanto a las armaduras, aunque la norma tradicional recomienda no tocarlas, puede ser beneficioso vibrarlas para lograr una mayor adherencia y una mayor densidad del hormigón en las zonas con mayor concentración de barras. Tampoco se debe distribuir el hormigón con el vibrador de aguja.

El campo de actuación óptimo de estos aparatos se sitúa en relaciones agua/cemento entre 0,4 y 0,6. Con valores inferiores, el hormigón se vuelve muy rígido y, con valores superiores, muy fluido, lo que puede provocar problemas de exudación.

Una vibración inadecuada puede provocar distintos defectos en el hormigón:

Panal de abeja: Se forman bolsas de áridos sin mortero cuando la vibración es incompleta y no sistemática.
Estratos de hormigonado o vetas entre tongadas: Aparecen cuando no se realiza el revibrado y la fusión con la capa anterior, es decir, no se ha llevado a cabo el cosido de capas.
Vetas o regueros de arena en la superficie: Se deben a una mala dosificación del hormigón y a fugas en los encofrados, que permiten la pérdida de lechada por una vibración excesiva.
Aire ocluido no expulsado: Se manifiesta como huecos de aire en la superficie causados por burbujas de aire que no pudieron salir debido a un tiempo insuficiente de vibrado. Los encofrados de madera permiten liberar las burbujas de aire y lograr una mejor apariencia superficial que los encofrados metálicos.
Fugas en los encofrados y en las superficies bombeadas: Se producen por un vibrado excesivo o por encofrados que no son estancos y resistentes a la vibración.

Desde la perspectiva del tipo de energía, existen tres tipos de vibradores internos: eléctricos, hidráulicos (especialmente utilizados en carreteras y presas) y de aire comprimido.

Las agujas eléctricas funcionan a 200 Hz y están diseñadas para vibrar el hormigón en obras de construcción e ingeniería civil. Los vibradores con motor eléctrico integrado en la cabeza han ganado popularidad en los últimos años. Al tener el motor ubicado en la cabeza del vibrador, no se necesitan motores ni flechas separados. Desde la cabeza, sale un cable eléctrico resistente que también sirve como mango. Estos vibradores suelen tener un diámetro mínimo de 50 mm. Este tipo de vibradores está disponible en dos diseños. Uno de ellos utiliza un motor universal y el otro un motor trifásico de 180 Hz (alta frecuencia). En este último caso, la energía generalmente proviene de un motor de gasolina portátil; sin embargo, también puede utilizarse la corriente comercial mediante un convertidor de frecuencia. El diseño con motor de inducción experimenta una ligera disminución de la velocidad al sumergirse en el hormigón. Esto permite que pueda rotar con un peso excéntrico mayor y desarrollar una fuerza centrífuga más alta que la que producen los modelos con motores eléctricos en la cabeza de un diámetro similar. En algunos países, se utilizan motores para vibradores de 150 o 200 Hz.
Los vibradores neumáticos suelen tener el motor neumático típico ubicado en la cabeza del vibrador. El diseño más común emplea aspas que sostienen el motor y los elementos excéntricos sobre apoyos. Sin embargo, existen modelos sin apoyos que requieren menos mantenimiento, así como otros con flecha flexible que sitúan el motor neumático fuera de la cabeza. El uso de vibradores neumáticos presenta ventajas cuando el acceso al aire comprimido es fácil. La frecuencia de vibración depende en gran medida de la presión del aire, que debe mantenerse siempre dentro de los niveles recomendados por el fabricante. En ocasiones, puede resultar conveniente ajustar la presión del aire para obtener una frecuencia distinta. Las agujas neumáticas, aunque presentan características similares a las eléctricas, incluyen modelos que alcanzan 320 Hz y diámetros de hasta 140 mm.
Los vibradores accionados por motor hidráulico se emplean ampliamente en las máquinas de pavimentación. Estos vibradores están conectados al sistema hidráulico de la pavimentadora mediante mangueras de alta presión. La frecuencia de vibración puede ajustarse regulando el caudal del fluido hidráulico que circula por el vibrador. La eficacia del vibrador depende tanto de la presión como del caudal del fluido hidráulico. Por lo tanto, es crucial realizar revisiones periódicas del sistema hidráulico para garantizar su correcto funcionamiento.

Os dejo algunos vídeos que, espero, sean de vuestro interés.

Os dejo esta presentación con consejos interesantes sobre el vibrado interno del hormigón.

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Referencias:

ACI COMMITTEE 309R-96. Guide for Consolidation of Concrete (ACI 309). American Concrete Institute.

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

Cursos:

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Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.