maquinaria archivos - Página 47 de 48 - El blog de Víctor Yepes

El motor diésel de cuatro tiempos

En 1892, el ingeniero alemán Rudolf Diesel patenta el primer motor de encendido de compresión, que fue construido con éxito en 1897. Desde 1945, el motor diésel rápido, perfeccionado paulatinamente con reducciones de las relaciones peso/potencia e importantes mejoras en los sistemas de inyección, ha desplazado al de gasolina, cuyo uso se limita a motores ligeros de menos de 5 CV. Existen motores diésel de dos tiempos (llamados de acción simple) y de cuatro tiempos (más habituales). Los primeros presentan un barrido defectuoso, por lo que requieren mejores sistemas de engrase y refrigeración.

Una primera clasificación de estos motores atiende a su velocidad:

Motores de baja velocidad (w<350 r.p.m.): se usan normalmente en instalaciones estacionarias de gran potencia.
Motores de media velocidad (w aprox = 350 r.p.m.): su empleo habitual es en generadores de corriente de media y baja potencia.
Motores de alta velocidad (w>350 r.p.m.): en máquinas de movimiento de tierras.

El motor diésel de cuatro tiempos presenta similitudes con el de gasolina. Se pueden establecer las siguientes fases del ciclo:

Admisión: En esta fase entra aire en el cilindro (sin mezcla de combustible) que es succionado por el pistón en su movimiento de descenso.
Compresión: Después de alcanzar el pistón el extremo inferior, y una vez se cierran las válvulas de admisión, el cilindro inicia su ascenso comprimiendo el aire hasta llegar al punto más alto de la carrera. La relación de compresión varía entre 14 y 22.
Encendido, combustión y expansión: La elevación de la temperatura (440 °C) que acompaña la compresión permite la combustión espontánea al inyectar el combustible. Con las válvulas cerradas, la expansión del gas obliga al pistón a descender hasta el punto muerto inferior (PMI).
Escape: Al llegar el pistón al PMI las válvulas de expulsión se abren y los gases se expulsan al exterior.

El ciclo real y teórico presentan diferencias:

La inyección no coincide exactamente con el punto muerto superior (PMS). Asimismo, las válvulas de escape se abren instantes antes de que el pistón alcance el PMI.
Aunque en el ciclo teórico se supone que la combustión se produce a volumen constante, en realidad solo una parte lo hace. El resto de la combustión se realiza a presión constante, de modo que se aproxima al ciclo de Otto.

Solo en los motores diésel muy lentos, la combustión se desarrolla aproximándose al ciclo teórico.

Os dejo algunos vídeos donde podréis ver el funcionamiento del ciclo diésel y sus más importantes características. Espero que os gusten.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

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

El compactador estático de patas apisonadoras

También llamados rodillos autopropulsados de impactos o de zapatas, son la réplica moderna a las de pata de cabra. En artículos anteriores ya comentamos aspectos relacionados con la curva de compactación, los tramos de prueba o las recomendaciones de trabajo en la compactación. En este nos centraremos en los compactadores estáticos de patas apisonadoras.

Compactador autopropulsado de patas apisonadoras. Fotografía de Víctor Yepes

Están formados por cuatro rodillos con patas de forma truncada y acabada en doble bisel, lo que permite no sacar el material al salir de la penetración en el terreno. La longitud no supera los 20 cm y el número de patas por rodillo varía entre 50 y 65. Se les suele acoplar una hoja empujadora para facilitar el extendido del material. La potencia oscila entre 50 y 300 kW.

Su chasis está articulado y puede girar hasta 45°. El ancho de la máquina puede alcanzar los 3,50 m. El peso total oscila entre 8 y 40 toneladas. Son apisonadoras que pueden trabajar con velocidades máximas de 20-25 km/h, por lo que se las llama compactadoras de alta velocidad. Las velocidades de trabajo son más lentas en las primeras pasadas y más rápidas en las últimas.

Combinan el esfuerzo estático con el amasado del terreno, debido a la forma de los salientes, el efecto dinámico producido por la presión a gran velocidad y cierto efecto de semivibración originado por el gran número de impactos próximos en un área tan reducida. Compactan casi todos los suelos con buenos rendimientos, salvo los muy arcillosos o los con un gran porcentaje de rocas grandes. También pueden utilizarse complementándose con pasadas de neumáticos en el caso de grava-cemento cuya curva tenga un alto contenido de finos.

A continuación os paso un Polimedia para describir brevemente este tipo de máquinas. Espero que os guste.

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.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

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Producción de áridos

Los áridos son materiales indispensables para el sector de la construcción. La producción de áridos consiste básicamente en triturar y clasificar piedras según su tamaño. Sin embargo, en la práctica, el proceso es mucho más complejo, pues se deben obtener áridos homogéneos y de tamaños normalizados.

El proceso de tratamiento de los áridos permite obtener productos terminados aptos para el consumo. Se trata de un proceso muy automatizado y tecnológicamente complejo. Sin embargo, en cuanto a su principio básico, puede decirse que es sencillo, pues consiste en triturar el todo-uno procedente de la explotación para obtener tamaños menores y clasificarlos con el fin de almacenar por separado cada granulometría. En algunos casos, es necesario lavar el material para mejorar sus propiedades.

De forma sintética, el proceso de producción de áridos pasa normalmente por una serie de etapas características:

Descubierta de las capas no explotables (cubierta vegetal, estériles y rocas alteradas)
Extracción de los materiales, consolidados (mediante explosivos normalmente) o sin consolidar (por vía seca o húmeda)
Transporte a la planta de tratamiento (cintas transportadoras, camiones, etc.)
Tratamiento de los áridos (trituración, clasificación, limpieza)
Almacenamiento y envío

Como toda actividad extractiva, la producción de áridos está condicionada por factores geológico-mineros en el marco territorial. En el caso de los áridos, además, su explotación, no admite, en términos generales, grandes distancias a los centros de consumo (el precio de transporte se duplica cada 50 kilómetros) lo que implica que con frecuencia las explotaciones de áridos se encuentren próximas a áreas con alta densidad de población, aunque ubicadas en zonas rurales de escasa densidad.

Os aconsejo que visitéis la página web de la Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos (ANEFA) para obtener información adicional.

A continuación, os paso un par de vídeos sobre la producción de áridos que espero os gusten.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia, 74 pp.

VÁZQUEZ GARCÍA, A. (1998). Plantas fijas para el tratamiento de áridos, en LÓPEZ JIMENO (ed.): Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, pp. 313-331.

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Demolición de un puente mediante martillo rompedor

En la industria de la construcción, siempre se presenta la necesidad de romper materiales y, como resultado de esto, deben ser utilizados equipos como martillos demoledores hidráulicos, robots de demolición y pinzas hidráulicas de demolición.

Un puente no solo puede demolerse con explosivos. A veces no hay más remedio que hacerlo con un martillo rompedor. Os dejo este enlace de Pep Lloveras sobre el tema. Otro enlace interesante es este pequeño proyecto sobre la retirada y demolición de un puente, que os podéis descargar en el siguiente enlace: http://www.oviedo.es/upload/contratos/docs/PROY_demolPTrubia.pdf

También os adjunto un vídeo para que veáis cómo se ha desmantelado un paso superior con maquinaria de demolición. En este caso, se trata de una estructura sobre la autopista 101 del sur de California, que en apenas 5 horas fue demolida. El vídeo es de Anthony Plasencia. Espero que os guste.

Os paso otro vídeo, cuyo enlace ha facilitado Moisés de la Llave. En mayo de 2010 fue demolido mediante varios equipos hidráulicos dotados de mandíbulas (cizallas) en una primera fase y, posteriormente, mediante martillo rompedor, el puente de la autovía A-42 sobre la N-400 en Toledo (entre Santa Bárbara y el Polígono), cuya estructura presentaba un peligroso deterioro y que sería posteriormente reemplazado por un nuevo puente.

Otro vídeo trata de la demolición del viejo Puente Chartershall en Escocia, donde había sido golpeado por camiones en numerosas ocasiones. Se encuentra en la autopista M9, al norte de la salida 9, M9/M80 en Pirnhall Interchange. El proceso de demolición y construcción del nuevo puente duró 3 noches y tuvo un coste superior a 1 millón de euros.

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Fabricación de hormigones

El objetivo del diseño y fabricación del hormigón es obtener una mezcla que posea un mínimo de determinadas propiedades, tanto en estado fresco como en estado endurecido, al menor costo de producción posible. Es muy importante conseguir la mezcla óptima con las proporciones precisas de áridos de distintos tamaños, cemento y agua. Sin embargo, no existe una mezcla óptima que sirva para todos los casos. Para establecer la dosificación adecuada en cada caso, se deben tener en cuenta la resistencia mecánica, los factores asociados a la fabricación y la puesta en obra, así como el tipo de ambiente al que estará sometido.

Las materias primas, tras haber sido sometidas a los controles de calidad pertinentes, se almacenan en silos y tolvas especialmente diseñados. La dosificación de estas materias primas se realiza automáticamente. La unidad central transmite las órdenes a los sistemas de pesaje, que dosifican el material en las proporciones adecuadas según su aplicación. Esto permite garantizar la homogeneidad entre los distintos pedidos de hormigón suministrados. Una vez determinada la dosificación más adecuada, en la planta de hormigón hay que medir los componentes: el agua en volumen, mientras que el cemento y los áridos se miden en peso.

El amasado del hormigón puede realizarse con amasadoras fijas o móviles. Este amasado se podrá realizar de alguna de las siguientes maneras: totalmente en amasadora fija, iniciado en amasadora fija y terminado en amasadora móvil o bien iniciado en amasadora fija y terminado en amasadora móvil antes de su transporte.

El proceso de fabricación de hormigón en una central puede ser de dos tipos:

Fabricación en amasadora. En esta modalidad, las materias primas que constituyen el hormigón se pesan en seco en básculas y se introducen en la amasadora, donde se mezclan con el agua y se homogeneiza la pasta. A continuación, se vierte en el camión hormigonera que se encargará de transportarlo hasta la obra.

Dosificación en planta y mezcla en camión hormigonera. En este caso, las materias primas se pesan y se vierten directamente en la cuba del camión hormigonera, que es responsable de mezclar los componentes y homogeneizar la masa, así como de su transporte hasta la obra.

Según el proceso empleado, las materias primas se introducen en la amasadora o en el camión hormigonera y se mezclan y homogeneizan mediante el movimiento giratorio de las aspas de la amasadora o de la cuba del camión. El mezclado debe realizarse de manera que se garantice la homogeneidad del hormigón. Se recomienda el uso de hormigoneras para obras pequeñas y solicitarlas a una planta de fabricación de hormigón para obras medianas y grandes. Si se realiza manualmente, hay que extremar las precauciones durante su elaboración. El agua debe dosificarse por volumen y el cemento y los áridos por peso. Para el transporte hasta el lugar de empleo se emplean medios que no alteren la calidad del material ni experimenten una variación sensible en sus características recién amasadas. El tiempo transcurrido desde el amasado no debe superar la hora y media.

Para aclarar algunos de estos aspectos, os dejo un vídeo del profesor Antonio Garrido sobre la fabricación de hormigón. Ha sido realizado por el servicio Polimedia de la Universidad Politécnica de Cartagena. Espero que os guste.

Os dejo también otros vídeos sobre el tema:

Referencias:

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

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.

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.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 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.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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¿Qué es una trituradora de impactos?

La trituradora de impacto es una máquina que aprovecha la energía de un impacto o golpe para romper el material. En general, estas máquinas proporcionan curvas mejor graduadas que las de las machacadoras de mandíbulas, así como un buen factor de forma. No son adecuadas para material abrasivo, salvo que este sea muy blando, ni para materiales duros, salvo que tengan una textura estratificada.

Existen dos tipos fundamentales de machacadoras de impacto: las de barras de choque y las de martillo. En las primeras, el elemento percutor son barras alargadas, fijas y paralelas al rotor, de sección rectangular. En las segundas, el elemento de percusión es una colección de martillos dispuestos a lo largo de varios ejes en la periferia del rotor.

Aunque son varios los modelos existentes, básicamente estas trituradoras constan de una carcasa más o menos cúbica y una cámara de trituración, que se ve cruzada por un eje que se apoya en rodamientos en dos caras laterales opuestas. Alrededor del eje se encuentra el rotor, donde se alojan los elementos de percusión, que golpean y lanzan el material dentro de la cámara de impacto contra las placas de choque, situadas en la cara superior y frontal.

La boca de entrada se sitúa en la parte superior, en un lateral, a unos 45° respecto de la vertical, y la boca de salida se encuentra en la parte inferior. Las placas de choque, de acero al manganeso, se desgastan de forma desigual, por lo que se diseñan simétricas para invertirlas y aprovecharlas mejor. Suelen ser dentadas para facilitar la fractura del material.

Suelen abrirse las máquinas a un plano horizontal, a la altura de los soportes de los rodamientos del eje. En los laterales de la carcasa se sitúan puertas de registro para la inspección y el mantenimiento.

Trituradora de impacto de eje vertical. https://www.sotecma.es/equipos-trituracion-molienda/trituradora-impactos/

La trituradora de martillo permite un mayor número de impactos por unidad de tiempo sobre la piedra que en el triturador de barras, ya que al haber varios martillos en línea, cada uno de ellos puede golpear independientemente la misma piedra en la misma revolución. Estos martillos giran libremente sobre su eje incrustado en el rotor. El esfuerzo de percusión se limita por la velocidad del rotor y la masa del martillo. Se caracterizan por una capacidad de reducción muy alta, entre 20 y 30.

Os paso a continuación varios vídeos explicativos de estas máquinas. Espero que os gusten.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165.

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

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Transporte de grandes vigas de hormigón

Cuando se trata de construir un puente con vigas prefabricadas, uno de los problemas a resolver es el transporte por carretera de dichos elementos. Debido a las características técnicas de la carga, que exceden en dimensiones, masa y carga por eje las máximas autorizadas, se requiere una Autorización Complementaria de Circulación que expedirá el Organismo competente en materia de tráfico. Las unidades de transporte son camiones semirremolques, habitualmente denominados «dollys».

A continuación, os paso varios vídeos explicativos y un vídeo tutorial de Javier Luque en el que se aplica el concepto de Centro Instantáneo de Rotación para el cálculo de velocidades lineales en función de los condicionantes iniciales de la velocidad angular. Un buen problema de física que se aplica al transporte de vigas de gran tamaño. Espero que os sean útiles los vídeos.

¿Pasará o no pasará la viga?

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Retroexcavadoras

https://www.teknodidaktika.es/oferta-formativa/12/retroexcavadora

El cazo está colocado de forma que los dientes se orientan hacia la excavadora y, tras introducir la cuchara en el frente de excavación, lo recorre de arriba hacia abajo si dicho frente está situado por encima del plano de la máquina y de forma inversa si está por debajo de dicho plano, como suele ser habitual.

Este equipo es más adecuado para excavar por debajo del plano de apoyo de la máquina. Sus aplicaciones abarcan la excavación de trincheras, zanjas y cimientos estrechos y profundos, así como cualquier trabajo de excavación subterránea en el que el espacio limite los movimientos horizontales. Permite la excavación con carga directa al transporte, que puede estar al mismo nivel que la excavadora o en planos distintos. En este último caso, el método permite trabajar con ángulos reducidos (30°) y se obtiene un mayor rendimiento.

La profundidad de excavación conseguida por esta máquina es superior a la de equipo frontal, y su fuerza de arranque es mayor, ya que en las retroexcavadoras la reacción de desplazamiento se produce en sentido vertical al suelo, y en las frontales, en dirección horizontal.

El siguiente vídeo explicativo os aclarará mucho las partes y el funcionamiento de la máquina.

A continuación, os paso algunos vídeos en los que se muestra el funcionamiento de esta máquina en diversos tajos. Espero que os gusten.

Carga de camión con retro:

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Grúa derrick

La grúa Derrick es una grúa formada por un mástil de estructura de celosía sujeto por vientos, un brazo de la misma estructura unido al mástil por un extremo inferior y sujeto al mismo mediante cables por su extremo superior, un cabrestante situado en el suelo y un cable que se reenvía a través de poleas situadas en el brazo. Sobre este sencillo modelo, existen muchas variaciones, siendo la más corriente la grúa cuya base lleva ruedas y se mueve sobre ellas.

Son máquinas fijas, muy sencillas, de bajo costo y de gran capacidad de carga. El tipo más usual consta de un mástil vertical fijo a una plataforma o zócalo, situado en posición mediante dos tornapuntas o tirantes que forman un tetraedro indeformable. Estas grúas se utilizan cuando hay espacio para colocar la base. En ella se sitúan un motor, los cabrestantes y los contrapesos. Apoyada en la base se encuentra una pluma que puede girar mediante una rótula o corona giratoria, de la cual penden las cargas.

El inconveniente de la disposición anterior es la limitación del giro del mástil a unos 270°, que no puede tropezar con los tirantes. Este inconveniente se elimina sustituyendo los soportes rígidos por 3 o más cables atirantados en forma de paraguas, lo que hace que la pluma tenga una altura inferior a la del mástil.

Existen otras variantes en las que es posible el movimiento completo, en las que el mástil no es completamente vertical. Es bastante frecuente ver diseños de este tipo incorporados a otros modelos de grúas (móviles o de puerto), con gran capacidad de carga. Pueden elevar cargas de hasta 200 t. y tener alcances de hasta 20 m.

Os paso a continuación un vídeo en el que podréis ver en funcionamiento una derrick. Espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

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Dragas dustpan

Las dragas dustpan son un tipo de dragas de succión que recogen material del fondo mediante una bomba de succión. La suspensión de agua y material se genera mediante inyectores o lanzas de agua. Es común que estas dragas descarguen el material directamente en el curso del río para que las corrientes lo lleven, pero también pueden enviarlo a vertederos terrestres mediante una tubería flotante, lo que reduce la libertad de movimiento de la draga. Así se permite el tránsito de embarcaciones de gran tamaño a través de los canales de navegación.

Se trata de un tipo de draga estacionaria de succión, ideada en Estados Unidos, para dragar ríos con corrientes fuertes y fondos compuestos por fangos o limos poco cohesivos y de baja densidad. Estas dragas tienen como característica principal una cabeza ancha y baja reforzada por un sistema de inyección de agua que pone el material en suspensión y permite que la draga lo aspire mediante su corriente de succión.

La cabeza de las dragas dustpan, como se muestra en la Figura 2, está equipada con un rastrillo con orificios de inyección de agua a alta presión, debajo de los cuales se encuentran los orificios de succión. Aunque la cabeza no corta los materiales mecánicamente, la inyección de agua a alta presión permite descompactarlos y fluidificarlos. La cabeza puede tener una anchura de hasta 10 metros y los “jets” de agua se inyectan a una presión de 1,5 atm.

Figura 2. Esquema del conducto de succión de la draga *dustpan* (Bray, Bates y Land, 1997)

Su objetivo principal es limpiar los cauces de navegación y extraer material granular en áreas confinadas. El dragado se realiza a profundidades entre 1,5 y 20 m, con una distancia máxima de vertido de 500 m.

Las dragas dustpan se utilizan ampliamente para dragar materiales sueltos. Gracias a su ubicación cercana a la zona de extracción, se alcanza una producción unitaria elevada. Actualmente, estas dragas siguen empleándose principalmente en Estados Unidos y en algunos grandes ríos de Asia para dragar productos ligeros.

El proceso de trabajo de esta draga consiste en posicionarla aguas arriba de la zona de dragado, anclarla, permitir que la embarcación se desplace hacia aguas abajo hasta el límite de la zona de dragado, descender la tubería y comenzar a succionar el material. Al finalizar el recorrido, la draga regresa al punto de partida y se desplaza paralelamente al trazado anterior mediante los anclajes de babor o de estribor.

La producción diaria depende de la extensión de la superficie por cubrir y del tiempo empleado en desplazarse a las zonas de trabajo. Al utilizar estos equipos para dragar materiales sueltos y tener la zona de descarga cerca, se logra una producción unitaria muy elevada.

Desde una perspectiva económica, la draga dustpan tiene limitaciones en su utilización, como una profundidad mínima de operación de 1,5 m de agua, una profundidad máxima de dragado de 20 m, una velocidad máxima de 0,5 nudos, una profundidad máxima de corte por pasada de 10 m y una distancia máxima de descarga de 500 m.

Os paso un vídeo donde podéis ver la cabeza de la draga y los chorros de agua que pone el material a dragar en suspensión.

Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd edition, Willey, 434 pp.

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.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.

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