El gánguil, también llamado pontón o barcaza, es una embarcación plana, con una cántara o depósito donde se almacena el material dragado y que sirve para transportarlo hasta el lugar de vertido.
Presenta una capacidad entre 50 y 2000 m³. Pueden ser autopropulsados (mar abierto) o remolcados (aguas poco profundas).
Según el modo de descarga, los gánguiles se pueden clasificar en:
Gánguil cerrado: descarga por medios mecánicos auxiliares
Gánguil de compuerta de fondo: descarga por la apertura de una compuerta giratoria
Gánguil de charnela: vaciado por apertura longitudinal del casco
Gánguil de volcado lateral
Vamos a ver en un par de vídeos varios ejemplos de cómo funciona esta máquina de transporte. En el primer vídeo veremos un gánguil de 57 m de eslora y 11,20 m de manga, con una capacidad de transporte de 1400 toneladas de escollera.
En el segundo, podremos ver el sistema de apertura de cántara de doble sentido y de velocidad controlable.
[politube2]65110:450:384[/politube2]
Referencias:
CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.
Figura 1. Máquina para hincado silencioso. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Silent_piler.jpg
La hinca por presión, también llamada hinca silenciosa, introduce el pilote o la tablestaca en el terreno mediante una fuerza estática vertical aplicada con gatos hidráulicos. En este caso se mide la capacidad portante del pilote directamente con el manómetro del gato, por lo que la hinca de cada pilote se comporta en realidad como un ensayo de carga correspondiente a un rechazo deseado. Es un procedimiento útil cuando no se permiten vibraciones o no hay espacio para los martillos. Su uso es habitual en el recalce de cimentaciones, donde la propia estructura sirve de reacción a los gatos. Sin embargo, es un procedimiento que presenta bajos rendimientos y tiene un campo de actuación reducido a suelos suficientemente blandos. Las secciones empleadas con este sistema deben desplazar el terreno fácilmente, como sería el caso de tablestacas o pilotes de hormigón pretensado y sección tubular sin tapa. La hinca por presión provoca un menor asentamiento del terreno, siendo eficiente en suelos arcillosos, pero menos en terrenos cohesivos densos. A veces se les provee a estos equipos de un equipo de chorro a presión (jetting) para mejorar la hinca. En la Figura 1 puede verse el procedimiento de hinca silencioso de tablestacas, donde se puede observar cómo la máquina utiliza la reacción procedente del rozamiento negativo del grupo de tablestacas ya hincadas para hincar la nueva tablestaca. En este caso, la prensa es del tipo “japonés”, pues la máquina se ha diseñado para “caminar” sobre las tablestacas ya instaladas, sin necesidad de una grúa, que serían prensas del tipo panel, o bien de una estructura de soporte móvil (Figura 2).
Figura 2. Prensa autónoma tipo panel. Fuente: https://www.liebherr.com
Aquí os dejo una explicación, no solo de la hinca por presión, sino también de otros métodos como la hinca por inyección de agua y prebarrenado.
Os dejo a continuación algunos vídeos para que veáis el funcionamiento del sistema.
En este otro vídeo podéis ver la hinca a presión de pilotes prefabricados.
La excavación de un muro pantalla suele realizarse con una cuchara bivalva acoplada a una retroexcavadora. La profundidad de la excavación es variable y los taludes se estabilizan con bentonita, que se va añadiendo según va avanzando la excavación, por lo que hay que tener relacionado el caudal de aportación de bentonita con la velocidad de avance de la excavadora.
La tubería desde la instalación de la bentonita hasta la excavación es de acoplamiento rápido y están en contacto mediante un código de señales acústicas. La profundidad de la excavación se controla por medio de una cadena media, una vez que la excavación está a cota. Hay que esperar 20 o 30 minutos para la sedimentación, pasado este tiempo se procede a la limpieza del fondo quedando lista la excavación para recibir la ferralla. Los productos de la excavación se retiran a vertedero con camiones.
Normas de seguridad:
Antes de posicionar la máquina se habrá vallado el entorno, quedando aislada la zona de trabajo, de forma que impida el paso de personas ajenas.
El itinerario de los camiones debe estar indicado de forma clara y concreta.
Se estudiará el emplazamiento de las máquinas, observando detenidamente el radio de acción en todas las posiciones, muy especialmente altura de pluma, contrapesos y movimientos de la cuchara. Esta operación la hará el encargado del tajo y el maquinista.
Los servicios habrán sido desviados y perfectamente señalizados los próximos a la excavación.
El maquinista revisará diariamente los cables, ganchos, perrillos, contrapesos, los principales elementos de la cuchara (bielas, cuñero, dientes, patín guía, etc.), poniendo en conocimiento de su jefe los defectos que haya encontrado o parando los trabajos ante el menor obstáculo imprevisto.
Se hará el mantenimiento a las máquinas que indique los respectivos manuales de entretenimiento.
La cuchara no se guiará con las manos para emboquillarla entre los muretes guías, esta ocupación (si hay que hacerla) se hará por medio de alargaderas que impida la aproximación del ayudante al borde de la excavación.
La conducción de la bentonita de tubos será de acoplamiento rápido y buena estanqueidad.
El operador de la instalación de bentonita estará protegido contra el polvo que desprende el abastecimiento de la tolva.
La bomba de extracción de lodos, estará sujeta a puntos fijos o móviles del exterior de forma que pueda ser fácilmente recuperada del fondo de la zanja.
La toma de corriente de la bomba de lodos y demás herramientas eléctricas estará protegida por disyuntor diferencial de alta sensibilidad y puesta a tierra de los cuadros.
La línea de alimentación desde el cuadro general, que estará normalmente en la instalación de bentonita, hasta los cuadro de obra será aérea y sustentada por poste de madera.
En la instalación de esta línea se prestará la máxima atención a los gálibos en los puntos de cruce y posicionamiento de las máquinas excavadoras, si no está enterrada.
Se estudiará con los vecinos las salidas y entradas a sus inmuebles y negocios durante la ejecución de la excavación.
El personal que trabaje en la excavación y en las proximidades usará además de la ropa de trabajo, botas de goma y guantes.
No se dejará, bajo ningún concepto, excavación o hueco alguno sin tapar con mallazo o proteger con barandillas rígidas colocadas a 0,90 m de altura.
Los conductores de los camiones utilizarán el casco cuando abandonen la cabina de su vehículo.
Las cajas de los camiones irán provistas de sus correspondientes trampillas para evitar pérdidas de carga durante el transporte.
El vertedero estará acondicionado y los conductores advertidos del peligro que supone levantar el volteo en terreno mal nivelado o que pueda ceder por exceso de humedad.
Está prohibido circular con el volteo levantado.
A continuación os dejo algunos vídeos ilustrativos de esta fase del procedimiento constructivo de un muro pantalla.
La velocidad máxima a la que se puede desplazar una máquina depende de la resistencia a la rodadura del suelo, de forma que no se produzca deslizamiento. Esta fuerza, a partir de la cual se produce el deslizamiento, se denomina rimpull utilizable. Se calcula multiplicando el peso que llega al eje tractor por el coeficiente de adherencia o factor de tracción que depende tanto del tipo de superficie como del tipo de rueda u oruga.
Sin embargo, el rimpull disponible, definido como la fuerza de tracción aplicada entre las llantas de las ruedas tractoras y el suelo, depende directamente de la potencia del motor y del coeficiente de rendimiento total del sistema de transmisión, e inversamente proporcional a la velocidad del vehículo. La potencia del motor se debe corregir en función de las condiciones de trabajo reales (altitud, temperatura y humedad en el ambiente). El rimpull utilizable debe ser mayor al disponible para que las ruedas no deslicen.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia.
Llamada en cierta bibliografía excavadora “ladder ditcher”, consiste en una serie de cangilones o cuchillas montados generalmente sobre orugas, que excavan en la dirección del eje de avance de la máquina y vierte las tierras, sobre una cinta transportadora dispuesta en dirección transversal a la excavadora. La tierra excavada se deposita en un cordón lateral o se carga en las unidades de transporte.
Sus elementos esenciales son:
El brazo de cangilones, móvil mediante cilindros hidráulicos hasta una inclinación máxima de 55º respecto a la horizontal, que tienen montados cangilones con cuchillas para terrenos no rocosos, dientes cónicos o picas en terrenos rocosos y dientes cuadrados en terrenos congelados.
Nivelador de fondo, con el que se consiguen zanjas de fondo limpio, llevando una zapata en su estructura que impide a la máquina excavar a más profundidad de la requerida.
Transportador de descarga, situado transversalmente al eje longitudinal, y consiste en una cinta transportadora con altura de descarga regulable.
La máquina empieza excavando sin moverse, descendiendo el brazo de cangilones hasta la profundidad deseada, posteriormente avanza y mantiene una velocidad compatible con la naturaleza del terreno, al igual que la velocidad de los cangilones.
Zanjadora utilizada en la segunda fase del postrasvase den Villena. Fuente: http://www.diarioinformacion.com/elda/2010/03/22/monstruo-terreno/991803.html
De las zanjadoras, el de tipo de brazo inclinable es el que permite cavar la trinchera más ancha. Con cangilones normales, esta anchura llega hasta 0,90 m y con los dientes desbordantes, alcanza 1,45 m. El radio de las curvas que pueden abordarse sin levantar el brazo es de unos 25 a 50 m. En zanjas estrechas no se usa esta máquina.
Una de las zanjadoras más grandes del mundo se ha empleado en Villena para acelerar las obras del post-trasvase Júcar-Vinalopó. Es una máquina de 180 t, con una longitud de 4 m de ancho y 9 m de largo. Con esta máquina se pueden abrir de 100 a 120 m de zanja al día.
Os dejo a continuación varios vídeos que explican el funcionamiento de esta máquina.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.
Quizás sea pertinente insistir en la necesidad que tenemos de conservar nuestras infraestructuras. De este tema ya hablamos en su momento en un post denominado «la crisis de las infraestructuras«. Hoy vamos a seguir la línea abierta comentando el reciclaje de firmes. Se trata de una simple pincelada de lo que nuestros alumnos aprenden con mayor profundidad en la asignatura de Procedimientos de Construcción en nuestra escuela de ingenieros de caminos de Valencia.
El reciclado del asfalto no es algo nuevo. El pavimento de una carretera está sujeto a un envejecimiento progresivo debido a la acción del tráfico, la meteorología y del propio material. Sin embargo, volver a calentar el asfalto para regenerarlo producía un material seco y grumoso que conservaba poco de los aceites del hormigón asfáltico original. A menudo, el asfalto se volvía a calentar de forma estática, sin agitarlo ni mezclarlo durante el proceso. Esto daba como resultado temperaturas desiguales que producían resultados dispares; una parte estaba muy caliente, otra parte estaba demasiado fría y otra a la temperatura justa. Hoy día, donde los costos del petróleo crecen y los presupuestos son escasos, la recicladora de asfalto es una forma económica de mantener las superficies asfaltadas sin dañar el medioambiente, reciclando los productos de hidrocarburos en lugar de desecharlos y utilizar material nuevo en reemplazo. El reciclaje de asfalto tiene numerosas ventajas. Una de ellas es que permite emplear el 100% del pavimento dañado, lo que disminuye los costos de mantenimiento vial en más de 40%.
Para reciclar el asfalto, se pueden usar diversas técnicas. Todas ellas se basan en la reutilización de los materiales del firme defectuoso, a los que se pueden añadir otros materiales. Los tipos habituales, sin considerar el reciclado en planta, son los siguientes:
Reciclado «in situ» en caliente: Se reutilizan todos los materiales del firme mediante una aportación de calor que se realiza en la misma obra. El firme se calienta con unos quemadores y se fresa en un grosor determinado. A este material se añaden agentes rejuvenecedores. La nueva mezcla se extiende y compacta mediante medios convencionales.
Reciclado templado «in situ»: En este caso la temperatura de fabricación es menor a la anterior, lo cual presenta ventajas desde el punto de vista medioambiental. Se utilizan para ello emulsiones bituminosas.
Reciclado «in situ» en frío con cemento: Se fresa en frío un cierto espesor del firme y se mezcla con un conglomerante hidráulico (normalmente cemento). La mezcla se extiende y compacta.
Reciclado «in situ» en frío con emulsiones bituminosas (RFSE): Tras el fresado, se mezcla el material envejecido con emulsiones y otros aditivos. Se extiende, compacta y cura la capa
Si queréis ampliar información, os dejo el enlace a la página de ANTER (Asociación Nacional Técnica de Estabilizados de Suelos y Reciclado de Firmes): http://www.anter.es/. A continuación os dejo varios vídeos para que veáis la maquinaria y la forma de realizar el reciclado de asfalto. Espero que os gusten.
En este vídeo podemos ver cómo se emplea la técnica del reciclado en frío.
En 2023 fue publicada la nueva orden circular (que sustituye a la OC 40/2017), en la que se recogen las especificaciones técnicas que deben cumplir estos materiales. Esta Orden Circular es la OC 2/2023 REUTILIZACIÓN DE CAPAS DE FIRMES Y PAVIMENTOS BITUMINOSOS. En la misma ya no se habla de reciclado sino de reutilización, otorgando una mayor jerarquía al empleo de estos materiales existentes en las carreteras. Os dejo a continuación.
El reciclado es una técnica cuyo objetivo principal consiste en transformar un firme degradado en una estructura homogénea y adaptada al tráfico que debe soportar. Se trata de reutilizar sus materiales para la construcción de una nueva capa portante, lo que permite claras ventajas medioambientales y económicas.
Para ampliar los conocimientos sobre este tema, os dejo una videoconferencia proporcionada por Structuralia sobre aplicación del cemento en la conservación de carreteras. El ponente es Jesús Díaz Minguela, Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y Director Técnico de IECA. Espero que os sea de utilidad.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.
El sistema de compactación por centrifugación se basa en el aprovechamiento de la fuerza centrífuga a la que los propios componentes del hormigón son sometidos al aplicarles un movimiento de rotación. Por su fundamento físico, el sistema de centrifugación resulta apropiado para fabricar piezas huecas de hormigón de forma cilíndrica (tubos, pilotes huecos, etc.).
Para ello, se utilizan moldes giratorios completamente impermeables, en cuyo interior se introduce el hormigón. Los moldes giran horizontalmente, bien solidariamente a un eje horizontal, o apoyados sobre un sistema de rodillos, con una velocidad proporcionada a la dimensión del tubo y progresivamente mayor a medida que avanza el proceso.
a) Masa de hormigón introducida en el cilindro, b) arrastre de la masa, c) la masa de hormigón queda adherida a la superficie interior del cilindro
Durante el giro (ver figura) sobre cada punto actúan el peso del material P = mg y la fuerza centrífuga Fc = m rω2
En el caso en que m rω2< mg en la posición M el propio peso del material lo hará caer hacia la parte inferior del molde, de manera que solo se producirá la compresión del hormigón, cuando:
m rω2> m g
Así, el cuadrado de la velocidad de rotación debe ser inversamente proporcional al radio de la pieza y, además, para que el proceso de compactación sea efectivo, su valor ha de ser netamente mayor que el valor mínimo g/r.
Fuerzas que actúan sobre el hormigón
Como se observa en la figura anterior, la resultante de las fuerzas que actúan sobre el material son variables en función de su posición: máxima en N y mínima en M. Pero en la práctica esto no afecta a la compactación, dada la velocidad de giro que desplaza al material durante el proceso de fabricación a una velocidad lineal de 10 a 25 m/s.
Durante todo el tiempo que gira la pieza, especialmente en piezas de gran tamaño, la velocidad no se mantiene constante. Al principio, mientras se carga el hormigón, la velocidad se reduce (≈ l/10 de Vmáx) y, una vez terminada la distribución del material, se va acelerando poco a poco hasta alcanzar la máxima velocidad. El tiempo de giro de la pieza (entre dos y veinte minutos) debe ajustarse al espesor del tubo, sin exceso, para evitar la segregación en el hormigón. Con este fin, si los tubos son de gran espesor, la compactación suele realizarse en capas sucesivas.
La impermeabilidad del molde debe ser la máxima posible para evitar la fuga del agua de amasado durante la centrifugación. Con la pérdida de agua se pierde también una parte de finos que puede afectar a la estanqueidad y al buen acabado superficial que es característico de las piezas compactadas por este sistema.
Distribución de los áridos por efecto de la fuerza centrífuga
Los áridos deben ser de la misma composición y de tamaño inferior a 15 mm. La propia fuerza centrífuga, proporcional al peso de los áridos, da lugar a su clasificación por capas: los más gruesos son impulsados con mayor fuerza hacia el exterior y los más finos se sitúan en el interior. El efecto de este reparto es que, en el exterior del tubo, el hormigón adquiere una mayor resistencia, mientras que, en el interior, la abundancia de finos proporciona una excelente impermeabilidad.
El hormigón debe verterse en el molde antes de iniciar su fraguado, con una consistencia plástica o blanda; no es conveniente que sea más fluido, ya que, además de reducir la resistencia, la compresión del material durante la centrifugación es menor. Al final del proceso, la consistencia es seca.
La impermeabilidad del molde debe ser la máxima posible para evitar la fuga del agua de amasado durante la centrifugación. Con la pérdida de agua también se pierde una parte de finos, lo que puede afectar la estanqueidad y el buen acabado superficial característico de las piezas compactadas por este sistema.
Os dejo algunos vídeos explicativos sobre el tema.
También os dejo un vídeo en el que se explica la fabricación de pilotes de sección circular.
[politube2]65098:450:358[/politube2]
Referencia:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014).Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
PROBLEMA. Calcula el máximo caudal de hormigón fresco que suministrará una cinta transportadora que tiene 30 m de longitud y tiene que salvar una cota de 6 m. Otros datos:
– El coeficiente de fricción entre cinta y rodillos es µ=0,10
– La densidad del hormigón fresco durante su transporte es de 2,0 t/m3
– El coeficiente de transmisión del motor es η=2/3
– La potencia del motor es de 50 C.V.
Respuesta:
El motor de la cinta transportadora debe de disponer de potencia suficiente para desplazar el hormigón fresco sobre la cinta, superando sus rozamientos y, además, para elevar el hormigón a la cota prevista.
La potencia mecánica se define como la rapidez con que se realiza un trabajo, o lo que es lo mismo, el producto de la fuerza resultante aplicada por la velocidad. La potencia necesaria para vencer el rozamiento de la cinta y rodillos µ, es el producto de la fuerza normal sobre la cinta por el coeficiente de rozamiento. Dicha fuerza se desplaza a la velocidad de la cinta.
Siendo p el peso del hormigón fresco por metro lineal de cinta, la potencia P1 necesaria para desplazar a una velocidad v el peso, teniendo en cuenta el rendimiento del motor η, sería la siguiente:
En la expresión anterior, el producto de la velocidad v por el peso por metro lineal p, se sustituye por el producto del peso específico γ del hormigón fresco por el caudal Q transportado por la cinta.
Por otra parte, la potencia necesaria para vencer el desnivel es el producto del peso del material por la velocidad de ascensión, que es v·senα, quedando la siguiente expresión:
Por tanto, la potencia necesaria total será la suma de P1 y P2. Se puede calcular mediante la siguiente expresión:
De esta expresión se puede despejar el caudal Q:
Expresando todas las unidades en el Sistema Internacional (1 C.V. = 735,498 W; 1 t = 9807 N), la expresión queda como sigue:
El motor de la cinta transportadora debe de disponer de potencia suficiente para desplazar el hormigón fresco sobre la cinta, superando sus rozamientos y, además, para elevar el hormigón a la cota prevista.
Os dejo también un nomograma que permite resolver este mismo problema. Lo he desarrollado junto con el profesor Pedro Martínez Pagán, de la Universidad Politécnica de Cartagena. En este caso, se ha resuelto el ejercicio con otros datos de partida. Espero que os sea útil.
A continuación os dejo un vídeo donde se explica el transporte del hormigón fresco mediante cinta transportadora. Espero que os sea de interés.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014).Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València.
La Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 indica claramente la necesidad de planificar y prevenir aspectos relacionados con los procedimientos constructivos, con la seguridad, con los impactos ambientales, con la trazabilidad de los materiales, entre otros. Se trata de evitar imprevistos durante la ejecución de las estructuras de hormigón. Hay que tener presente que el propio procedimiento constructivo (descimbrado, pretensado, etc.) pueden inducir acciones que pueden superar incluso las solicitaciones que tendrá la estructura durante su vida de servicio. Os dejo un objeto de aprendizaje donde explicamos brevemente este tipo de cuestiones. Espero que os sea de interés.
