Recibí recientemente una invitación del Centro de Investigación CIEIC Perú para participar en una ponencia relacionada con la Perforación Horizontal Dirigida. Se trata de una organización sin ánimo de lucro que se centra en la ciencia, la tecnología y la ingeniería.
La conferencia se transmitirá en directo a través de Facebook Live y Zoom. Tendrá lugar el lunes 12 de abril de 2021, a las 3.00 p.m. (hora Perú) / 10:00 p.m. (hora España). La participación es gratuita y se puede solicitar la inscripción en el siguiente enlace: https://cutt.ly/GcF3C1I
En España es habitual el empleo de la gravacemento en las capas de base de los denominados firmes semirrígidos. También se puede emplear bajo pavimentos de hormigón, aunque su función es diferente respecto al caso anterior. El artículo 513 del PG3 define gravacemento como una mezcla homogénea de áridos, cemento, agua y eventualmente adiciones que, convenientemente compactada, se utiliza en la construcción de firmes de carretera. Su origen se corresponde a las mezclas de granulometría gruesa utilizadas en California.
Figura 1. Gravacemento. https://www.promsa.com/es/productos/p/grava-cemento
Los áridos utilizados serán naturales o procedentes del machaqueo y trituración de piedra de cantera o grava natural. Serán limpios, sólidos y resistentes, de uniformidad razonable, exentos de polvo, suciedad, arcilla y otros materiales extraños. El desgaste de Los Ángeles debe ser inferior a 30 y el equivalente de arena mayor a 30. Los husos granulométricos deben ser estrictos (GC-1 y GC2). El contenido en cemento en masa varía entre el 3% y el 5%. Se exige una resistencia a compresión a los 7 días de 4,5 MPa y, a largo plazo, que supere los 8 MPa. Si el contenido de cemento supera el 5-7%, entonces se puede hablar de gravacemento de altas prestaciones.
Las características del cemento empleado para la gravacemento se recogen en el artículo 202 del PG3. Su clase resistente es 32,5N. En el caso de existir sulfatos solubles en el suelo, se deberá emplear un cemento sulforresistente. El principio del fraguado debe ser posterior a las 2 horas. El contenido de agua se selecciona mediante un Proctor Modificado, de forma que la humedad óptima proporcione la densidad máxima. No obstante la humedad suele ser un 0,5% inferior a la óptima para alcanzar la máxima resistencia. Se utilizan retardadores de fraguado para ampliar la trabajabilidad del material, siendo obligatorio cuando la temperatura durante la extensión de la mezcla supera los 30ºC.
El cemento proporciona resistencia a la capa resultante. Se exige una densidad superior o igual al 98% del Proctor Modificado, y una resistencia mínima de 4,5 MPa a siete días. La resistencia máxima a siete días será de 7,0 MPa en calzada y 6,0 MPa en arcenes. Estas resistencias son medias sobre, al menos tres probetas de la misma amasada.
Figura 2. Descarga de gravacemento en obra. https://conorsa.es/catalog/gravacemento/
La mezcla del material se realiza en central, se transporta en volquetes y se extiende con extendedoras. Las extendedoras proporcionan una mayor regularidad que las motoniveladoras, que se podrían emplear si la mezcla presentan suficiente trabajabilidad. La fabricación en central permite un porcentaje homogéneo y controlado de humedad y cemento.
El proceso de ejecución será el siguiente:
Preparación de la superficie
Fabricación de la mezcla
Transporte de la mezcla
Vertido y compactado de la mezcla
Ejecución de las juntas
Curado
La terminación de la capa debe presentar una textura uniforme, exenta de segregaciones y ondulaciones. La rasante no superará la teórica en ningún punto y no debe quedar por debajo de la teórica en más de 15 mm. La anchura de la capa no será inferior a la definida en planos, ni superarla en más de 10 cm. El espesor no deber ser, en ningún punto, menor al previsto. En tiempo caluroso se aconseja no solo un retardador de fraguado, sino un riego con emulsión bituminosa de rotura rápida para garantizar el curado. Por otra parte, aunque se aconsejan varios días para permitir la circulación de vehículos sobre la gravacemento, parece ser que solo sería necesaria una protección superficial.
En los firmes semirrígidos, la capa de gravacemento es estructural, absorbiendo la mayor parte de las tensiones del tráfico. El principal problema a resolver es el agrietamiento por retracción, que puede reflejarse a través del pavimento bituminoso en función de los gradientes termohigrométricos y el espesor del pavimento. Por dicho motivo, el espesor del pavimento para tráfico pesado no suele bajar de 12-15 cm. Las grietas pueden solucionarse conjuntas en fresco, antes de la compactación, separadas unos 3 m. También se pueden interponer capas o membranas que absorban las tensiones concentradas.
Cuando la capa de gravacemento sirve de apoyo a un firme rígido, los requerimientos estructurales pasan a segundo plano, siendo más importante la formación de una buena plataforma de trabajo y de apoyo estable a largo plazo. En este caso, la gravacemento puede apoyarse directamente sobre una zahorra natural o sobre la propia explanada si ésta es de cierta calidad. Basta en este caso que la capa de gravacemento presente un ancho mínimo constructivo de 15 cm.
Os dejo un vídeo de la profesora Ana María Pérez, de la Universitat Politècnica de València, que explica las características más relevantes del gravacemento utilizado en las capas de base de las carreteras.
En esta ponencia, Amaia Lisbona, de Tecnalia, explica cómo fabricar suelocemento y gravacemento a partir de áridos reciclados procedentes de los residuos de la construcción y demolición.
Os dejo a continuación el artículo 513 del PG3 donde se regulan los materiales tratados con cemento (suelocemento y gravacemento).
KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.
YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.
Es habitual mezclar los suelos con cemento, cal o aglutinantes para estabilizarlos («Soil Mixing Methods«). En un relleno, la mezcla se puede hacer antes o después de su colocación, pudiéndose compactar en su caso. Es frecuente estabilizar los suelos «in situ» con cemento o cal utilizando máquinas específicas para ello. Son técnicas adecuadas que mejoran y refuerzan los suelos blandos como arcillas, limos, arenas sueltas, etc. La mezcla consigue mayor estabilidad, capacidad portante, resistencia al corte, menor compresibilidad y permeabilidad que el terreno original.
Dentro de estas técnicas destacan aquellas que consiguen la estabilización en profundidad, las llamadas mezclas profundas de suelos («Deep Soil Mixing«, DSM»). Se obtienen así una serie de inclusiones en forma de columna, elementos lineales, pantallas o secciones rectangulares de un material mejorado del tipo suelo-cemento. Se trata de una técnica desarrollada en Japón y en países escandinavos en los años 70 del siglo pasado. Estos sistemas están evolucionando rápidamente en cuanto a su aplicabilidad, rentabilidad y ventajas medioambientales.
Figura 1. Fases de ejecución de la mezcla profunda de suelos (Deep Soil Mixing). https://menardoceania.com.au/technique/soil-mixing/
Dentro de las técnicas de mejora profunda de suelos podrían incluirse las inyecciones y el Jet Grouting, pero son procedimientos que difieren del DSM en la forma de desestructurar el terreno. En efecto, en el caso que nos ocupa, la deconstrucción es mecánica, con un ligante hidráulico que facilita la reacción química entre el suelo y el agua. Se usa el cemento, la cal y la bentonita como ligantes habituales, aunque es posible usar yesos, cenizas y aditivos específicos para mejorar el terreno.
Se utilizan diferentes medios mecánicos para romper, batir y mezclar el suelo con el ligante. Pueden ser cadenas y cangilones, tambores giratorios con elementos cortantes, ejes con aletas y otros mecanismos similares, que son más complicados a medida que aumenta la finura y la rigidez del terreno. El ligante se puede aportar por vía seca o por vía húmeda.
Se han desarrollado procedimientos registrados por las diferentes empresas como es el sistema Trenchmix, el sistema Cutter Soil Mixing (CSM-Geomix), o las columnas de suelo-cemento (CSC-Springsol). El método CSM emplea un cortador para formar paredes, proporcionando un a solución rentable y rápida en la construcción de pantallas mediante la mezcla de suelo «in situ» con una lechada de cemento/lechada de bentonita. Trenchmix se vale de herramientas de corte para excavar zanjas en aplicaciones estructurales o pantallas impermeables.
En la Figura 2 se observan las fases constructivas con un equipo Trenchmix. Consta de una zanjadora diseñada especialmente para no extraer el terreno, permitir la incorporación del ligante y efectuar la mezcla in situ. Este ligante puede introducirse en polvo o mediante una lechada. La profundidad de la pantalla se limita a la longitud de la sierra, hasta unos 8 m. El espesor de la pantalla varía entre 400 y 600 mm.
Figura 2. Fases de ejecución de una pantalla con el sistema Trenchmix. https://www.rodiokronsa.es/exclusivas/trenchmix/
A continuación os dejo un vídeo donde se puede ver la mezcla profunda de suelos mediante una fresadora.
En este otro caso se observa la mezcla profunda de suelos mediante Trenchmix.
En este otro vídeo se observa la técnica de Deep Soil Mixing mediante un cabezal rotatorio.
Figura 1. Rodillo compactador vibratoria hidráulico de un solo tambor LSD216H. http://changlin.es/3-2-6-hydraulic-road-roller.html
Son los equipos más versátiles usados en obras de tierra, con una gran polivalencia. Permite su uso en la compactación de tierras, gravas, arenas, aglomerados asfálticos, etc. Con preferencia son adecuados para terrenos granulares, aunque dependiendo del peso su aplicación puede llegar a suelos plásticos. Sus cargas son menores que los remolcados, pero son maniobrables, permitiendo el trabajo en ambos sentidos de marcha.
El elemento vibrante lo constituye un tambor en cuyo interior gira un eje provisto de masas excéntricas. El cilindro está montado en el eje delantero sobre un bastidor que se une mediante una articulación central al resto de la máquina, lo que le permite giros de hasta 45º con la dirección de avance, y de hasta 15º en ambos sentidos en vertical. El radio de giro puede llegar a 3,00 m en algunos modelos.
Consta, en su eje trasero, de dos neumáticos de gran agarre. Allí descansa el peso de la cabina, órganos de dirección y motor.
El ancho del rodillo oscila entre 1,70 y 2,50 m, suponiendo una amplitud de máquina que, incluido el bastidor, entre 2,00 y 2,80 m. El diámetro del cilindro varía de 1,30 a 1,50 m.
El peso de estos equipos varía entre 8 y 18 toneladas. Normalmente trabajan con dos intervalos de frecuencia: de 25-30 Hz la primera y de 32-38 Hz la segunda, siendo las amplitudes nominales de 1,2-2,0 mm y 0,4-0,8 mm, respectivamente.
Aunque pueden desplazarse a 20 km/h, en trabajo pueden llegar a 8 km/h. Algunos modelos incorporan tracción también al cilindro vibrante, con lo cual se pueden vencer pendientes incluso del 50%.
Os dejo a continuación algunos vídeos respecto a este compactador.
Referencias:
ABECASIS, J. y ROCCI, S. (1987). Sistematización de los medios de compactación y su control. Vol. 19 Tecnología carreteras MOPU. Ed. Secretaría General Técnica MOPU. Madrid, diciembre.
ROJO, J. (1988): Teoría y práctica de la compactación. (I) Suelos. Ed. Dynapac. Impresión Sanmartín. Madrid.
Figura 1. https://www.noticiasmaquinaria.com/nuevos-modelos-de-la-serie-de-rodillos-tandem-de-hamm-en-conexpo/
Existe una amplia variedad de equipos capaces de compactar, pero la naturaleza del terreno y su humedad condicionarán la máquina y el método empleados. La elección también depende de la función que cumpla el relleno compactado.
La compactación en obra se basa en hacer circular cargas elevadas sobre capas de suelo el número de veces necesario para alcanzar la densidad especificada. Los esfuerzos transmitidos son máximos bajo la aplicación de la carga y disminuyen con la profundidad. Los medios mecánicos usados para este menester combinan, en general, cuatro esfuerzos elementales: vertical estático, de amasado, de impacto y vibratorio.
El esfuerzo estático vertical produce, fundamentalmente, tensiones verticales que comprimen el suelo.
El esfuerzo de amasado provoca tensiones en al menos dos direcciones.
El esfuerzo de impacto alcanza una mayor profundidad que el estático, al propagar una onda de presión hacia abajo.
El esfuerzo vibratorio supone una sucesión rápida de impactos, lo que reduce el rozamiento interno entre las partículas y favorece la densificación.
El tipo de esfuerzo aplicado influye en la estructura de las partículas del suelo. Estas se encontrarán menos «floculadas», es decir, más orientadas y ordenadas, en orden creciente según el esfuerzo estático, vibratorio, de impacto y de amasado. La orientación de las partículas aumenta con las deformaciones de corte a las que ha sido sometido el terreno, y este será más resistente si la energía de compactación se utiliza para disminuir huecos y no para desarrollar deformaciones de corte.
La norma UNE-EN ISO 6165:2006 define al compactador como la «máquina autopropulsada o remolcada sobre ruedas, rulo o masa diseñada para aumentar la densidad de los materiales por: peso estático, impacto, vibración, amasado (presión dinámica) o combinación de estos efectos».
Figura 2. http://www.wikivia.org/wikivia/index.php?title=Equipos_de_compactaci%C3%B3n
Estos equipos, que junto a las motoniveladoras pueden considerarse máquinas de acabado de movimiento de tierras, se emplean para otros materiales, tales como aglomerados asfálticos, grava-cemento, hormigón seco u otros.
Los equipos de compactación pueden clasificarse de varias formas. Atendiendo al modo en que se trasladan, se dividen en:
Compactadores remolcados.
Compactadores de conducción manual.
Compactadores autopropulsados.
Atendiendo al principio básico de trabajo, estos equipos se clasifican en:
Apisonadoras estáticas.
Rodillos vibratorios.
Compactadores de impactos.
A su vez, los compactadores pueden utilizar como herramienta de trabajo, en diversas combinaciones:
Rodillo liso.
Rodillo de patas apisonadoras o de tacos.
Ruedas neumáticas.
Bandeja vibrante.
Martinetes.
Pisones.
Atendiendo a su arquitectura, estos equipos pueden ser:
Tipo triciclo.
Tipo tándem.
De chasis articulado.
Monocilíndrico.
Mixto.
De esta forma, podemos tener un rodillo vibratorio autopropulsado articulado con rodillos lisos, o bien un compactador autopropulsado estático tipo tándem de ruedas neumáticas. Las combinaciones son variadas.
Os dejo un vídeo explicativo que he preparado, en el que explico brevemente estas ideas básicas.
Otros vídeos explicativos son los siguientes:
https://www.youtube.com/watch?v=I7bH3PVbKE4
Referencias:
ABECASIS, J. y ROCCI, S. (1987). Sistematización de los medios de compactación y su control. Vol. 19 Tecnología carreteras MOPU. Ed. Secretaría General Técnica MOPU. Madrid, diciembre.
ROJO, J. (1988): Teoría y práctica de la compactación. (I) Suelos. Ed. Dynapac. Impresión Sanmartín. Madrid.
YEPES, V. (1995). Equipos y métodos de compactación. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-797. 102 pp. Depósito Legal: V-1639-1995.
Figura 1. Rodillo de tiro vibrante pata de cabra. https://www.facebook.com/maquinariaescobal/photos/pcb.1645756895554174/1645756845554179
Son de características similares a los lisos en cuanto a dimensiones, peso y vibración, y se montan incluso en el mismo bastidor. Las formas de las patas varían según los modelos. Se utilizan fundamentalmente en arcillas, limos arcillosos, arcilla limosa y grava con aglutinantes arcillosos, es decir, suelos cohesivos y muy cohesivos, especialmente en terrenos con humedad excesiva. No obstante, este tipo de compactador está casi en desuso, fundamentalmente por su baja velocidad de trabajo (2 km/h) y el gran número de pasadas (6-8 como mínimo).
Figura 2. Rodillo de tiro pata de cabra vibrante. https://www.facebook.com/maquinariaescobal/photos/pcb.1645756895554174/1645756838887513
A continuación, os dejo un vídeo explicativo de este compactador remolcado.
Referencias:
ABECASIS, J. y ROCCI, S. (1987). Sistematización de los medios de compactación y su control. Vol. 19 Tecnología carreteras MOPU. Ed. Secretaría General Técnica MOPU. Madrid, diciembre.
ROJO, J. (1988): Teoría y práctica de la compactación. (I) Suelos. Ed. Dynapac. Impresión Sanmartín. Madrid.
YEPES, V. (1995). Equipos y métodos de compactación. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-797. 102 pp. Depósito Legal: V-1639-1995.
Consisten en un bastidor en forma de marco sobre el que se apoya el cilindro mediante amortiguadores, y en el que también se sitúa el motor que genera las vibraciones. Ahora bien, algunos modelos aprovechan la energía vibrante del tractor remolcador para evitar que la vibración perjudique al motor situado sobre el rodillo. Son máquinas aún utilizadas que precisan de un tractor, son difíciles de maniobrar, tienen grandes radios de giro y solo permiten el trabajo en un solo sentido.
Figura 1. Compactador remolcado vibrante de rodillo liso Bomag BW6. https://exarmyuk.files.wordpress.com/2015/09/dsc03804-20150908-153057.jpg
Se puede estimar el esfuerzo necesario en el gancho del tractor T como:
donde:
P = Peso del rodillo remolcado en kg.
% = Pendiente a superar por el rodillo.
e = Espesor de la tongada a compactar en cm.
Sus pesos oscilan entre 3 y 15 t, con una anchura de compactación de unos 2,00 m y un diámetro de cilindro de hasta 1,80 m. Son normales frecuencias entre 25 y 30 Hz y amplitudes nominales del orden de los 2 mm. Su velocidad de trabajo se sitúa entre 2,0 y 5,0 km/h.
Este tipo de rodillo se utiliza cada vez menos, salvo en los pedraplenes más pesados. Tratándose de suelos, las tongadas óptimas para un rodillo de 3-4 t son de 20 a 30 cm. Los rodillos de 10-12 t pueden compactar tongadas de 50-60 cm. En el caso de pedraplenes, se llega a utilizar los de mayor tonelaje sobre tongadas de 60-80 cm, que en ocasiones pueden alcanzar 100-150 cm, aunque en este caso la efectividad es más bien escasa.
A continuación, os dejo algunos vídeos del funcionamiento de este compactador.
Los equipos de compactación presentan un elevado índice de accidentabilidad, materializado en atropellos, colisiones y vuelcos, debido fundamentalmente a la sencillez de manejo, monotonía del trabajo, continuo desplazamiento sobre el mismo circuito y posición relativamente elevada del centro de gravedad de la máquina, lo que los hace muy inestables al tratar de salvar pequeños desniveles.
Figura 1. Peligro por desnivel en compactación. https://www.equipmentworld.com/workforce/safety/article/14953939/how-to-avoid-deadly-roller-compactor-rollovers-on-jobsites-with-slopes-or-embankments
Entre los riesgos directos podemos citar las caídas de los operarios de las máquinas (por ejemplo, a una zanja), la caída del compactador sobre los miembros inferiores, con riesgo de aplastamiento, golpes o cortes, y la quemadura por contacto con partes calientes de la máquina. También se pueden recibir golpes o daño por los fragmentos que se disparan al compactar, irritación de los ojos o de las vías respiratorias por el polvo, sordera por ruido a niveles altos, incendios y explosiones por averías y defectos de la máquina, golpes y atropellos por vehículos dentro de la obra o durante trabajos en vías abiertas y accidentes por falta de dirección o señalización de las maniobras.
Figura 2. Accidente de un compactador. https://reinadelaselva.pe/noticias/6511/rodillo-compactador-casi-ocasiona-accidente-en-pedro-ruiz
Normalmente, los riesgos que surgen al manipular los compactadores tienen su origen en la falta de dispositivos de protección de los equipos, en no seguir el manual de instrucciones del aparato y en las distracciones de los trabajadores.
Como normas generales, aplicables a cualquier tipo de máquina, antes de arrancar se comprobarán los niveles y controles, que no existen personas en las cercanías, que la máquina tiene extintor y desconectador de batería para combatir incendios, se eliminará el polvo del parabrisas, se organizará el tráfico, se repararán las pistas, se prohibirá el transporte de personas y se aumentará al máximo la precaución en las maniobras de marcha atrás. Al finalizar el trabajo, se descenderá el equipo al suelo, se detendrá el motor y se estacionará la máquina en el lugar adecuado.
Como normas particulares para evitar situaciones de riesgo, se recomienda la rotación del personal, controlar los períodos de permanencia en su manejo, emplear personal cualificado, dotar al conductor de medios de protección personal y controlar el mantenimiento de la maquinaria.
Figura 3. Accidente provocado por el volcado de un compactador. http://radiolavozbaguagrande.blogspot.com/2012/06/rodillo-compactador-se-voltea-y-chofer.html
En este último aspecto, referido al mantenimiento, se pueden dar las siguientes recomendaciones según el tipo de máquina:
Apisonadores:
Limpiar el filtro de aire una vez al día y examinarlo por si presenta escapes.
Procurar que no entre aire sin filtrar en el motor, ya que perdería compresión y sufriría un daño irreparable.
Limpiar las lumbreras e inspeccionar el silenciador.
Examinar la mezcla de combustible y aceite.
Inspeccionar periódicamente el filtro del combustible.
Apretar los pernos de arado de la zapata e inspeccionar todas las tuercas que sujetan el silenciador.
Utilizar personal cualificado.
Placas vibrantes:
Limpiar el filtro de aire diariamente.
Examinar y cambiar el aceite del motor según las recomendaciones de cada modelo.
Examinar y cambiar el aceite del excitador.
Examinar la tensión de la correa.
Levantar las máquinas con grúas.
Mantener la base de la plancha limpia y libre de tierra adherida.
Rodillo:
Examinar y cambiar el aceite del motor según las recomendaciones de cada modelo.
Figura 4. Accidente de pequeño rodillo. https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29CR.1943-5495.0000144
Os dejo algunos vídeos sobre seguridad en los compactadores.
Figura 1. Compactadores de Suelos Vibratorios de la serie GC de Cat®. Fuente: https://www.cat.com/es_MX/campaigns/npi/Compactadores-de-Suelo-Vibratorios-de-la-SerieGC.html
Son máquinas caracterizadas por transmitir el esfuerzo de compactación al terreno mediante la vibración de una masa, que puede ser un cilindro o un bloque aislado. La primera máquina de este tipo se empleó en Alemania en los años 30: era una bandeja vibratoria autopropulsada.
Estos equipos combinan los esfuerzos estáticos con los dinámicos. Eliminan en gran medida la fricción interna entre las partículas del suelo y mejoran la compactación. El resultado es mejor en terrenos granulares que en terrenos cohesivos. Otro efecto es el despegue del rodillo del suelo debido al impacto que este ejerce por la vibración. Todo ello ha propiciado mayores rendimientos que la compactación estática, pudiendo compactarse tongadas de mayor espesor. La acción de un rodillo vibrante equivale a la de otro estático de mucho mayor peso, según el material a compactar. Como idea orientativa, esta equivalencia es de 12 en gravas y escollera y de 8 en suelos cohesivos.
El número de impulsos ejercidos por unidad de tiempo se denomina frecuencia y se expresa en ciclos por segundo. La distancia máxima que recorre la masa vibrante desde su posición de equilibrio se denomina amplitud.
La energía que el rodillo transmite al suelo depende no solo de su masa, sino también de la amplitud alcanzada por la oscilación. Esta amplitud está relacionada con la frecuencia, y ambas crecen hasta alcanzar la frecuencia natural o de resonancia del sistema suelo-rodillo. Posteriormente, disminuye asintóticamente la amplitud hasta el límite nominal del rodillo.
Figura 2. Frecuencia-amplitud. A0 : Amplitud nominal del rodillo, fr : Frecuencia de resonancia
Al emplear el mismo compactador, la frecuencia natural aumenta a medida que aumenta la densidad y disminuye la compresibilidad del terreno. Algunas máquinas utilizan este fenómeno para evaluar el grado de compactación. Por ello, a medida que se dan pases del cilindro sobre el relleno, varía la frecuencia de resonancia y, por consiguiente, para seguir compactando en condiciones óptimas se tendrá que modificar en cada pasada la frecuencia de vibración, incrementándola. El asiento aumenta con rapidez al acercarse a la frecuencia natural, y es superior al producido por una carga estática de la misma magnitud que la fuerza vibratoria. Se llama zona crítica de frecuencias a la zona donde se produce el mayor asiento y se extiende normalmente entre 0,5 y 1,5 veces la frecuencia natural.
La fuerza total aplicada sobre el suelo depende de la componente vertical de la fuerza centrífuga de la masa excéntrica, que varía de forma sinusoidal, y del peso del cilindro. Puede “despegar” el rodillo del suelo en determinadas circunstancias y añadir una acción de “impacto” sobre el terreno, consiguiéndose cierto efecto en la “profundidad” de la compactación.
La amplitud de la vibración influye en el reparto de densidades en profundidad. De este modo, las amplitudes bajas dan valores más altos en superficie y las altas, en el fondo.
Como regla válida en un gran número de casos, se puede decir que los materiales granulares se compactan mejor con frecuencia alta y amplitud reducida, mientras que para los cohesivos es preferible mayor amplitud y menor frecuencia.
Estas circunstancias implican que, en un rodillo vibrante, se debe:
Utilizar la máxima amplitud posible, acorde con el tipo de relleno a compactar.
Tener un dispositivo de ajuste de frecuencias para acercarse a la frecuencia de resonancia.
Disponer una suspensión elástica en la máquina que debe aislar al menor costo el chasis del elemento vibrador.
Son idóneos en arenas y gravas sin finos y en terrenos húmedos cohesivos. No son adecuados para limos y arcillas, suelos con un 5% o más de finos, ni para suelos secos.
Generalmente, el efecto en profundidad con los rodillos vibratorios es mayor en el lado húmedo que en el seco, y más importante cuanto más arcilloso es el material.
Os dejo algún vídeo de este tipo de maquinaria.
También les dejo un folleto de la empresa Caterpillar sobre sus compactadores de suelos vibratorios de un solo tambor.
Figura 1. Compactador de neumáticos remolcado. https://www.conquestattachments.com/wobbly-compactors
Los compactadores remolcados de neumáticos no son de uso habitual. Está formando dos ejes de 7 ruedas, 3 delante y 4 detrás. Su peso oscila sobre las 10 t, no superando la presión de inflado las 0,4 MPa.
Un caso especial son los supercompactadores. Consisten en una caja lastrable que puede sobrepasar las 50 t, llegando a las 200 t. Tienen un solo eje con dos o cuatro ruedas de gran tamaño, con una presión de inflado de hasta 1,0 MPa, rellenándose parcialmente de líquido para reducir el peligro de posibles reventones. El sistema de suspensión debe permitir que cada neumático soporte la misma carga, aunque actúen sobre superficies irregulares. Se utilizan en suelos arenosos, gravas y otros ligeramente cohesivos. Son muy robustos y de escaso entretenimiento. Necesitan grandes superficies para ser rentables, por lo que se usan cada vez menos por falta de maniobrabilidad en los tajos, aunque son exigidas por algunas administraciones, especialmente para detectar fallos y recibir obras.
Figura 2. Supercompactador
El PG-3 define en su artículo 304 la prueba con supercompactador. A una velocidad entre 4 y 8 km/h, el supercompactador señala la presencia de zonas inestables, que deben corregirse mediante un escarificado previo y una compactación adicional.
