maquinaria archivos - Página 7 de 51 - El blog de Víctor Yepes

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.

Pincha aquí para descargar

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.

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, 452 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.

Nomogramas para el bombeo de hormigón

Roermond, the Netherlands, – August 08, 2019. Construction of a new highway tunnel in the center of the city.

En un artículo anterior explicamos cómo calcular la presión y la potencia en el bombeo de hormigón. Aquí presentamos un par de nomogramas que hemos desarrollado junto a los profesores Pedro Martínez Pagán y Daniel Boulet. Además, se incluye la resolución completa de un problema mediante estos nomogramas.

Para los que estéis interesados en ampliar vuestros conocimientos, os recomiendo un libro de 300 problemas resueltos sobre Maquinaria y Procedimientos de Construcción. El libro ofrece una completa colección de 300 problemas resueltos, abarcando aspectos relacionados con la maquinaria, medios auxiliares y procedimientos de construcción. Su contenido se enfoca en la mecanización de las obras, costos, disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, estudio del trabajo, producción de maquinaria, sondeos y perforaciones, técnicas de mejora del terreno, control y abatimiento del nivel freático, movimiento de tierras, equipos de dragado, explosivos y voladuras, excavación de túneles, instalaciones de tratamiento de áridos, compactación de suelos, ejecución de firmes, maquinaria auxiliar como bombas, compresores o ventiladores, cables y equipos de elevación, cimentaciones y vaciados, encofrados y cimbras, fabricación y puesta en obra del hormigón, organización y planificación de obras. Es un libro, por tanto, muy enfocado en los ámbitos de la ingeniería de la construcción, tanto en el de la edificación como en el de la minería o en el de la ingeniería civil. Además, se incluyen 26 nomogramas originales y 19 apéndices para apoyar tanto a estudiantes de ingeniería o arquitectura, como a profesionales que enfrentan desafíos similares en su práctica diaria en obra o proyecto. La colección se complementa con un listado de referencias bibliográficas que respaldan los aspectos teóricos y prácticos abordados en los problemas. Estos problemas son similares a los abordados en las clases de resolución de casos prácticos de la asignatura de Procedimientos de Construcción del Grado en Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València (España). Por tanto, el libro resulta adecuado tanto para estudiantes de grado como para cursos de máster relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas.

Podéis conseguir el libro en el siguiente enlace: https://www.lalibreria.upv.es/portalEd/UpvGEStore/products/p_376-7-1

A continuación, facilitamos un nomograma propio para el cálculo, que he elaborado junto con los profesores Martínez-Pagán y Boulet.

Os dejo un problema resuelto con estos nomogramas.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

RODRÍGUEZ-LÓPEZ, A.J. (2015). Determinación automática de la eficiencia volumétrica y otros parámetros de operación de bombas alternativas de hormigón mediante análisis de los pulsos de presión en su salida. Tesis doctoral. Universidad Politécnica de Madrid.

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.

Colocación del hormigón mediante bombeo

Figura 1. Bombeo de hormigón. https://www.balcellsintegralservice.com/bombeo-hormigon-barcelona-autobomba-sobre-camion.html

El bombeo del hormigón depende de la capacidad del equipo utilizado, del control y la homogeneidad de todos los ingredientes de la mezcla, de la dosificación y el mezclado, así como de los conocimientos y la experiencia del personal involucrado. La selección de equipos para el bombeo en condiciones óptimas depende de diversos factores específicos de cada obra. Para obtener información más detallada y concreta, se puede consultar la documentación técnica proporcionada por los fabricantes de bombas y las referencias bibliográficas disponibles. Se recomienda ponerse en contacto con el fabricante para determinar el tipo de bomba adecuado, pues los precios de alquiler aumentan en función de la capacidad del equipo. Es importante buscar una solución que sea razonable y eficiente.

Para que una operación de bombeo sea satisfactoria, es necesario un suministro constante de hormigón con las características adecuadas. Al igual que el hormigón convencional, requiere un buen control de calidad, una distribución homogénea de áridos, una granulometría adecuada y materiales dosificados y mezclados de manera uniforme. A continuación, se ofrecen algunas pautas generales sobre el proceso de bombeo de hormigón.

El proceso de colocación de hormigón por bombeo se basa en la bomba, la tubería y, en su caso, el sistema de distribución a la salida. La bomba debe estar diseñada para aspirar y empujar el volumen de hormigón requerido a través de la tubería hasta el punto de colocación. El tamaño máximo del árido viene determinado por los diámetros de los orificios de aspiración y de los cilindros de bombeo. Se recomienda que el diámetro del canal de aspiración sea al menos tres veces mayor que el tamaño máximo del árido.

Figura 2. Bomba de hormigón. https://ittcanarias.com/bombas-de-hormigon-putzmeister/

El tamaño máximo del árido grueso de forma angular se limita a un tercio del diámetro interior más pequeño de la tubería y, en el caso de áridos bien redondeados, debe ser inferior a dos quintos de este diámetro. El tamaño máximo del árido (TMA) influye significativamente en el volumen o cantidad de árido que puede utilizarse de manera eficiente. La cantidad de árido grueso debe reducirse considerablemente a medida que disminuye el TMA, pues la mayor superficie del árido de menor diámetro requiere más pasta para cubrir todas las superficies, lo que reduce la cantidad de pasta disponible para lubricar la línea de la tubería. Los áridos finos o arenas juegan un papel mucho más importante en la proporción de las mezclas bombeables que los áridos gruesos. Junto con el cemento y el agua, proporcionan el mortero que conduce en suspensión los sólidos o áridos gruesos, permitiendo así que una mezcla sea bombeable.

El uso de una autobomba suele estar limitado por una longitud máxima equivalente (L), calculada con la fórmula L = H + 3·V + 10·C₁ + 5·C₂, donde L debe ser menor o igual a 350 mm. En esta fórmula, H representa la distancia horizontal, V el desnivel vertical, C₁ el número de codos a 90º y C₂ el número de codos a 135º.

En el proceso de impulsión del hormigón, el parámetro principal es la máxima presión que puede generar la bomba. Generalmente, las autobombas utilizan una tubería corta que coincide con la longitud de la pluma de distribución, lo que implica que requieren una presión de bombeo menor en comparación con las bombas estacionarias. Estas últimas pueden bombear a distancias mayores con rendimientos similares. Por ejemplo, una presión de 7 MPa puede ser suficiente para las autobombas, incluso en casos de grandes caudales. Sin embargo, las bombas estacionarias necesitan alcanzar presiones de hasta 20 MPa para distancias horizontales de 1000 m o verticales de 500 m, lo que ilustra la diferencia en los requerimientos de presión entre ambos tipos de bombas.

La presión requerida para el bombeo varía en función de diversos factores, como la longitud, el diámetro y la cantidad de codos en la tubería, el caudal, la consistencia del hormigón y la altura. Los fabricantes de los equipos suelen proporcionar nomogramas que permiten estimar la presión necesaria para un caudal específico. En este enlace tenéis cómo realizar el cálculo de la presión y del caudal de bombeo.

Figura 3. Nomograma de presión hormigón-rendimiento. Fuente: Bombas de hormigón estacionarias, Putzmeister

Durante el proceso de bombeo, el hormigón se transporta a través de tuberías metálicas de distintos espesores, diámetros y longitudes, y mediante diversos sistemas de acoplamiento. Los diámetros de estas tuberías suelen oscilar entre 80 mm y 150 mm, con espesores habituales de entre 4 mm y 7 mm. La selección de estas variables está directamente relacionada con la presión de bombeo. Además, las longitudes típicas de los tramos individuales de tubería oscilan entre 1 m y 3 m.

La definición de los distintos aspectos geométricos de la tubería, junto con las características de su diseño en planta y alzado, es crítica para el proceso de bombeo. Además, el sentido del bombeo, ya sea ascendente o descendente, también es fundamental. Los sistemas de acoplamiento entre tramos individuales de tubería dependen de estas características geométricas del diseño.

Se recomienda ubicar la bomba lo más cerca posible de la zona de colocación del hormigón, utilizando una manguera flexible o un dispositivo articulado. En caso de emplear una tubería fija, se aconseja iniciar el hormigonado desde el punto más alejado de la bomba. Esto permite lubricar toda la tubería al principio y luego desmontar secciones de la tubería y conectar la manguera de descarga en la parte final. Para este procedimiento, es necesario limpiar la tubería de hormigón con agua o con aire a presión.

Al iniciar los trabajos, se recomienda lubricar el interior de la tubería con una mezcla de mortero de cemento y arena. Una proporción de una parte de cemento por dos de arena es suficiente para lograr una consistencia fluida. Este mortero no solo lubrica la tubería, sino que también rellena posibles cavidades en las juntas del empalme. Aunque el método de lubricación con agua, seguido del paso de hormigón, puede funcionar con dosificaciones especialmente diseñadas para el bombeo, existe el riesgo de obstrucciones en la tubería. En función de la naturaleza del material utilizado para la lubricación, este podrá emplearse o no en la colocación. Una vez que el flujo de hormigón comience a través de la tubería, la lubricación se mantendrá mientras el bombeo continúe con un diseño de mezcla adecuado y consistente.

Un problema habitual en el proceso de bombeo es la obstrucción del hormigón en la tubería. Por lo general, el operador de la bomba detecta la obstrucción al observar un aumento de la presión indicada. Los bloqueos pueden resolverse mediante ciclos que alteran la dirección de la presión, especialmente eficaces en conductos verticales. Sin embargo, este procedimiento no debe repetirse más de tres o cuatro veces. Si el bombeo no vuelve a la normalidad, es crucial identificar y eliminar la obstrucción en el punto donde se produjo.

Los atascos suelen producirse en el reductor, a la salida de las válvulas, y pueden detectarse cuando el manómetro registra una subida rápida de la presión. Cuando esto ocurre, es necesario desmontar y limpiar el reductor. No se debe forzar nunca la bomba y, si es preciso, se debe desmontar el tramo de conducción afectado. Si la presión no aumenta tan repentinamente, la obstrucción puede estar en el codo, el reductor o la manguera de descarga. Al observar la tubería e invertir la presión, se puede identificar la ubicación del atasco por las vibraciones que se producen. Normalmente, estos tapones no superan los 30 cm de longitud y pueden desatascarse desmontando un tramo de tubería.

Tabla 1. Localización de la obstrucción de una bomba

Subida de presión	Localización de la obstrucción
Brusca	Bomba o principio de la tubería
Lenta	Más alejado de la zona anterior (en la propia tubería)

Los conductos deben limpiarse al finalizar el trabajo o ante una interrupción importante. El tiempo de espera no debe exceder media hora en climas cálidos y 1 hora en condiciones normales. La limpieza puede realizarse drenando el hormigón con agua o aire y, a continuación, bombeando una esponja húmeda en dirección opuesta para crear un vacío. Para limpiar las tuberías, existen dispositivos de limpieza de diversas rigideces que deben utilizarse con cuidado para evitar accidentes.

Al realizar un pedido de hormigón preparado a un proveedor y solicitar que sea bombeado, se debe proporcionar la siguiente información, además de la resistencia característica o la consistencia: especificar que el hormigón debe ser apto para el bombeo y que se ajuste a las condiciones de la especificación de la puesta en obra. También se debe informar sobre la cantidad y el caudal a bombear, las distancias horizontal y vertical, el tiempo de funcionamiento de la bomba y los posibles tiempos de espera. Además, es importante indicar si se contará con personal para asistir en las operaciones de lubricación y limpieza de las tuberías.

Aquí tenéis un vídeo ilustrativo del bombeo del hormigón.
https://www.youtube.com/watch?v=_VGtI5yHnx8https://www.youtube.com/watch?v=P3TLyBiuzcM

Os dejo un catálogo de bombas de hormigón estacionarias de la marca Liebherr, por si os resulta de interés.

Pincha aquí para descargar

Y otro de la casa Putzmeister.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

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

ACI COMMITTEE 304. Placing Concrete by Pumping Methods (ACI 304.2R-17). American Concrete Institute.

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

Transporte del hormigón en tiempo frío

El transporte del hormigón en tiempo frío debe realizarse con mayor cuidado para evitar interrupciones y retrasos en su puesta en obra. El calor generado en el interior de la cuba, si se trata de una amasadora, por el rozamiento del hormigón con las paredes y las palas, evita que el agua de amasado se congele, siempre y cuando el tiempo de permanencia no sea muy prolongado y las temperaturas ambientales no sean extremadamente bajas. De lo contrario, sería necesario adoptar medidas especiales de aislamiento de las cubas. El suministro debe estar sincronizado con la puesta en obra para evitar esperas, tanto en el hormigón ya colocado y desprotegido como en los camiones pendientes de descarga. Se recomienda que el tiempo de transporte desde la planta hasta la obra sea el más breve posible.

Se pueden evaluar las pérdidas de temperatura del hormigón durante el transporte, expresadas en °C/h, considerando el tiempo transcurrido entre el amasado y la colocación. Estas pérdidas se expresan como un porcentaje de la diferencia entre la temperatura prevista del hormigón en el momento de su colocación y la temperatura ambiente. El porcentaje de pérdida depende del tipo de transporte: 25 % en camiones hormigoneras, 20 % en camiones o en recipientes abiertos y 10 % en camiones o en recipientes cubiertos.

Las bajas temperaturas ambientales en las que se transportará el hormigón afectan especialmente a los camiones hormigonera. Estos vehículos, con su tambor metálico y su sistema de paletas, así como la canaleta, pueden estar extremadamente fríos, especialmente los primeros camiones de la mañana después de una noche de temperaturas gélidas y formación de hielo. En algunas regiones, se implementan medidas para contrarrestar estos efectos, como el uso de resistencias externas que generan calor en el tambor, el lavado con agua caliente o el estacionamiento de los camiones en espacios interiores.

En el caso del transporte por cinta, especialmente si es muy larga, se debe proteger el hormigón de la acción del viento para evitar su enfriamiento y su desecación. Además, si se emplea una relación agua/cemento muy baja, se debe proteger de la deshidratación.

En el caso del transporte por bombeo, si la tubería es muy larga, se recomienda aislarla para evitar el enfriamiento del hormigón.

Referencias:

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

ACI COMMITTEE 306. Cold wheather concreting (ACI 306R-16). American Concrete Institute.

AENOR (2022). UNE 83151-1 IN Hormigonado en condiciones climáticas especiales. Parte 1: Hormigonado en tiempo frío. Madrid, 27 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.

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.

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.

Carretillas manuales o a motor para la colocación del hormigón

Figura 1. *Buggy* para colocación de hormigón. https://www.concretehireandsales.com/hire-old/concrete-power-buggies/

Las carretillas manuales o motorizadas (buggies) se utilizan habitualmente en obras pequeñas debido a su rendimiento limitado y a la alta demanda de mano de obra que requieren. Deben circular sobre superficies rígidas y lisas para evitar la segregación del hormigón y hay que prestar atención al tipo de mezcla (volumen de finos, relación agua/cemento y aditivos) para minimizar la pérdida de homogeneidad durante el transporte.

La guía ACI 304R proporciona directrices específicas y recomienda que los buggies circulen sobre pasarelas rígidas y lisas con entablado empalmado (no solapado) para minimizar la segregación durante el movimiento. Establece distancias horizontales máximas de 60 m para carretillas manuales y de 300 m para buggies motorizados, según las condiciones operativas. Advierte que los vibradores no deben usarse para desplazar el hormigón lateralmente, sino que deben insertarse verticalmente para lograr una consolidación efectiva. También sugiere asegurar una descarga controlada para evitar el desplazamiento lateral del hormigón y homogeneizar las cargas del tambor de las mezcladoras con al menos 30 revoluciones antes de vaciarlas.

Figura 2. Carretilla a motor para colocar hormigón. https://www.concretehireandsales.com/hire-old/concrete-power-buggies/

Una ventaja significativa de estas carretillas es su capacidad para acceder a lugares muy estrechos a los que otros medios (bombas, cintas, etc.) no pueden llegar sin obras adicionales. Para realizar la descarga, deben situarse por encima de las armaduras y respetar las condiciones de seguridad y de separación indicadas en la normativa aplicable. En cuanto a las distancias prácticas, las recomendaciones varían según la fuente: mientras algunas guías prácticas citan distancias horizontales máximas de hasta 60 m en determinados casos, otras referencias y fabricantes recomiendan distancias mucho menores para carretillas manuales (por ejemplo, 7 m en trayectos con frecuentes manipulaciones) o mayores para buggies motorizados, siempre y cuando se cumplan las condiciones de consistencia del hormigón y posibilidad de reposicionamiento rápido.

Las carretillas manuales tradicionales tienen una capacidad aproximada de 80 litros. No obstante, las carretillas manuales comerciales tienen una capacidad de entre 50 y 80 litros y un rendimiento práctico muy bajo (aproximadamente 0,5 m³/h, dependiendo del terreno y la frecuencia de descarga), por lo que están indicadas para obras pequeñas o maniobras puntuales.

En el caso de los carros de dos ruedas, la capacidad oscila entre 0,20 m³ y 0,30 m³, con una capacidad de colocación que varía entre 3 m³/h y 5 m³/h. Se recomienda que las ruedas sean de goma o neumáticas de baja presión, ya que así se amortigua el movimiento durante el transporte y, por tanto, se reduce la segregación. Los fabricantes especifican neumáticos que «no dejan marcas» para superficies delicadas y aconsejan modelos con suspensión o amortiguación al trabajar con mezclas muy fluidas.

Un buggy para hormigón es un vehículo motorizado (de ruedas u orugas) diseñado para transportar hormigón y otros materiales de construcción, con tolvas de entre 0,30 y 0,45 m³ de capacidad. Está equipado con una gran cuchara o tolva montada sobre un chasis, lo que facilita el traslado de grandes volúmenes sin esfuerzo manual. Según las fichas técnicas de los fabricantes, las capacidades de las tolvas oscilan entre 0,30 y 0,45 m³, las cargas máximas entre 900 y 1100 kg, las potencias motoras entre 6 y 15 kW, y los límites de pendiente entre el 7 % y el 15 %, dependiendo del modelo.

Los carritos motorizados están disponibles en tamaños de 0,30 a 0,40 m³ y tienen una capacidad de colocación que puede variar entre 14 y 18 m³/h en condiciones óptimas y con trayectos relativamente cortos y continuos. No obstante, estas cifras dependen en gran medida de la configuración de la obra (distancia, maniobras, pendientes y tiempo de carga/descarga). Para distancias largas o en obras con elevadas restricciones de accesibilidad, se recomiendan medios alternativos, como bombas o cintas transportadoras, ya que el coste operativo y el tiempo por metro cúbico pueden ser mayores.

En condiciones muy particulares (mezcla fluida, transporte continuo y control de reposición), la distancia horizontal máxima recomendable para el transporte con buggies motorizados puede llegar a 300 m, pero la práctica habitual en obra impone distancias mucho menores o el uso de medios de transporte alternativos si se supera cierto umbral (por ejemplo, el uso de bombas si hay transporte horizontal continuo y la distancia supera 100 o 200 m). En cualquier caso, conviene contrastar siempre con la normativa del proyecto y con las recomendaciones de la dirección facultativa.

Los buggies de hormigón están diseñados para su uso en obra y cuentan con características como cucharas de gran capacidad para manipular el material de forma eficaz, neumáticos que no dejan marcas para su uso en superficies delicadas, control de velocidad variable para conducir con precisión, mandos sencillos de utilizar y una estructura resistente que garantiza un rendimiento duradero. Muchos fabricantes también ofrecen opciones adicionales, como cucharas basculantes con control hidráulico, cubetas de polímero para evitar adherencias, sistemas de rascado y limpieza, protecciones de emergencia y sistemas antipolvo, que facilitan la logística y el mantenimiento, y conviene evaluarlas según las condiciones de la obra.

Os dejo algunos vídeos al respecto.

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.

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.

Silos fijos de cemento

Figura 1. Silo de cemento atornillado. https://www.machinio.es/anuncios/80213364-silo-de-cemento-vertical-de-200-toneladas-silo-de-hormigon-en-esmirna-turquia

Durante mucho tiempo, el cemento se ha suministrado en sacos de papel. Sin embargo, en la actualidad, en la mayoría de los casos, se transporta a granel en camiones cisterna y se almacena en silos herméticos que forman parte integral de las centrales. Los silos se pueden clasificar según su movilidad en fijos y móviles. En este artículo se describen las principales características de los silos fijos.

Los silos fijos de cemento suelen ser depósitos cilíndricos metálicos que terminan en la parte inferior con un cono en el que se encuentra la base de salida. La extracción en los silos de cemento se realiza por gravedad, con un ángulo de inclinación del cono inferior de aproximadamente 50 grados. Este diseño asegura un flujo eficiente del material, lo que permite que el cemento se desplace de forma constante y sin obstrucciones hacia la salida del silo. El conjunto se apoya en una estructura de perfiles de altura variable, por lo que es muy importante construir cimientos sólidos para evitar la caída de silos.

Estas instalaciones ofrecen varias ventajas en comparación con el almacenamiento tradicional en sacos, especialmente cuando la producción horaria de hormigón debe superar los 10 m³:

Ahorro en la compra de cemento: se puede obtener una reducción de costes del 10 % al 15 %.
Reducción de pérdidas de material: se evita el desperdicio de cemento por sacos rotos o mojados.
Dosificación precisa: permite dosificar en cualquier cantidad, incluidos múltiplos de 50 kg e incluso de 25 kg.
Incremento de la productividad: el cemento está disponible de inmediato, lo que mejora la eficiencia operativa de la planta.
Reducción de los costes de manipulación: se reducen los costes de descarga, almacenamiento y manipulación del cemento.

Los inconvenientes son relativamente pocos. Aunque los silos suelen tener un costo inicial bajo, su precio aumenta considerablemente cuando se les equipan con los dispositivos necesarios para su funcionamiento (chimenea filtrante, sistemas antibóveda, indicadores de nivel, etc.). No obstante, las ventajas económicas y la eficiencia operativa que ofrecen superan con creces estas desventajas frente al método de almacenamiento en sacos.

El material principal para fabricar el silo de cemento es el acero de diversos grados, adecuado a las condiciones del área de instalación, y está recubierto con un compuesto protector anticorrosivo. El espesor de las partes del silo varía entre 6 y 10 mm. En las áreas con bajas temperaturas invernales, el silo se aísla externamente para mantener el cemento en condiciones óptimas.

Para capacidades entre 25 y 40 t, los silos se construyen de una sola pieza, con un diámetro máximo de 2,50 m, lo que permite su transporte por carretera en camión. También pueden fabricarse con un diseño telescópico, de modo que una sección del silo se inserta dentro de otra, lo que permite su transporte en un solo camión y alcanzar capacidades de hasta 60 t. Para capacidades superiores, el transporte supone un problema, por lo que los silos se construyen de forma desmontable. Estos silos están divididos en secciones ensambladas longitudinalmente mediante bridas y se atornillan en su ubicación en la obra. De esta manera, se pueden alcanzar capacidades de 200, 500 y hasta 1000 t.

La carga se realiza a través de un tubo de 3 o 4 pulgadas para el llenado neumático y cuenta con un respiradero o un filtro en la parte superior que permite la salida del aire durante el vaciado o el llenado. Los silos suelen estar equipados con un sistema de fluidificación para evitar la formación de bóvedas en su interior. Este sistema consta de boquillas que inyectan aire a una presión no superior a 200 kPa.

En la parte inferior, los silos disponen de un cierre de tajadera o de mariposa que permite cerrar la salida de cemento cuando sea necesario realizar una reparación.

Es obligatorio que los silos estén equipados con una escalera con protecciones para acceder a la parte superior, y que también cuenten con barandillas de seguridad. En algunos casos, los silos de cemento están equipados con indicadores de nivel que muestran su grado de llenado. Además, es importante tener en cuenta que cada tipo de cemento debe almacenarse en silos separados, designados específicamente para un tipo y una procedencia determinados. Se deben tomar las precauciones necesarias para evitar cualquier tipo de mezcla.

Os dejo algunos vídeos que, espero, os resulten de interés.

También os paso algunas instrucciones de seguridad para los silos.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

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

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.

MORILLA, I. (1992). Plantas de fabricación de hormigón y grava-cemento. Monografías de maquinaria. Asociación Española de la Carretera, Madrid.

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.

Trompas de elefante para la colocación del hormigón

Las trompas de elefante, también denominadas tubos de caída, son conducciones de sección circular que se alimentan mediante un embudo y están concebidas para transferir el hormigón en dirección vertical, evitando así la segregación que se produciría si la mezcla impactara directamente contra las armaduras, los encofrados u otros elementos de la estructura. Se utilizan principalmente cuando es necesario descargar hormigón a distintos niveles. Deben instalarse de forma firme y perfectamente alineada para garantizar que la caída sea estrictamente vertical. Estas tuberías resultan especialmente útiles en proyectos de edificación en altura, en hormigonados bajo el agua y en estructuras de pequeño espesor y gran desarrollo vertical, como muros y pilares, donde es esencial evitar que la caída libre del hormigón supere los 2 m.

Las velocidades de colocación habituales oscilan entre 0,5 y 3 m de altura de hormigonado por hora y se recomienda colocar una tubería cada 30 m² de superficie o con un radio de influencia de entre 4 y 5 m. En casos de baja congestión de armaduras, estas distancias pueden aumentarse, siempre que se garantice una distribución adecuada de la mezcla.

Las trompas pueden fabricarse en acero, caucho o materiales plásticos resistentes y están compuestas por tramos ensamblables, lo que permite variar su longitud con facilidad y adaptarlas a las condiciones de la obra. Para los vertidos subacuáticos o de gran profundidad (método tremie), se prefieren los tubos metálicos rígidos por su estanqueidad y resistencia, mientras que para los vertidos en altura en edificaciones, son frecuentes los tramos flexibles, ya que son más sencillos de maniobrar.

En cuanto a su dimensionamiento, se recomienda que el diámetro interior de la trompa sea, al menos, ocho veces el tamaño máximo del árido en la parte superior. En la parte inferior, esta relación puede reducirse a 6 veces, siempre que se eviten los atascos. En la práctica, se recomiendan diámetros interiores mínimos de 150 mm, que pueden alcanzar los 300 mm en aplicaciones de gran volumen o de gran profundidad.

Es fundamental mantener las trompas en posición vertical y sujetas correctamente, para que el vertido se realice con precisión y seguridad. Las uniones deben ser estancas y resistentes para evitar fugas de mortero o infiltraciones de agua en el caso de los hormigonados subacuáticos. En el caso de las trompas flexibles, se recomienda tensarlas y anclarlas para reducir las vibraciones y los desplazamientos que puedan interferir con las armaduras.

Figura 2. Trompa de elefante. https://shop.kuhlman-corp.com/deslauriers-8-wide-concrete-mini-hopper-with-6-long-elephant-trunk-and-chains/p3517/

El embudo que alimenta estas tuberías debe ser amplio y tener paredes inclinadas para facilitar una descarga continua y sin obstrucciones. Se recomienda mantener un flujo constante de hormigón para evitar interrupciones en la alimentación que podrían provocar segregación. La coordinación con camiones hormigonera o bombas de impulsión es fundamental para garantizar una descarga homogénea.

En vertidos a gran altura, cuando la caída vertical excede los límites recomendados, es preciso emplear trompas o canales que reduzcan la altura libre de caída. En casos extremos, se debe disponer de un cojín inicial de lechada de cemento o aplicar técnicas de descarga escalonada.

En aplicaciones subacuáticas, como cimentaciones profundas o pilotes, el procedimiento tremie exige que el extremo de descarga permanezca siempre sumergido en la masa de hormigón ya colocada para impedir el contacto con el agua y evitar el lavado de la pasta. El vertido suele iniciarse con un tapón o culote que impide la entrada de agua en el interior del tubo y, posteriormente, se mantiene un flujo continuo hasta la finalización de la colocación.

Figura 3. Cuándo se utiliza una trompa de elefante

Os dejo algunos vídeos ilustrativos.

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.

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

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

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.

Compactación del hormigón con regla vibrante

Figura 1. Regla vibrante. https://esfactory.mennofolk.org/content?c=regla+vibradora+para+hormigon&id=27

Las reglas o maestras vibrantes son máquinas diseñadas para alisar o dar acabado a superficies de hormigón, lo cual resulta especialmente útil en la construcción de soleras y pavimentos. Principalmente, constan de un elemento vibrador acoplado a una regla metálica de 3 a 5 m de longitud. Esta regla tiene, en cada uno de sus extremos, dos elementos de arrastre desmontables, entre los cuales suele ubicarse el interruptor de arranque y de parada del vibrador. El vibrador suele ser rotatorio y de contrapesos, accionado por motor eléctrico o de combustión en los equipos más ligeros y por neumático en los más pesados. Las vibraciones se transmiten a través del entramado o de la placa mientras se desliza sobre el hormigón, lo que permite la compactación y el alisado simultáneos de la superficie.

Estas máquinas se utilizan para nivelar el hormigón en superficies extensas, como locales industriales, aceras, garajes, calles y carreteras. A excepción de algunos equipos autoportantes más pesados, el entramado suele ser ligero para facilitar su manejo y reducir la presión sobre el hormigón. Además, la vibración vertical se amortigua rápidamente. Por lo tanto, cuando el espesor de la solera supera los 20 cm, es necesario realizar una compactación previa mediante vibradores de inmersión.

Su uso elimina el trabajo manual pesado de las maestras y aumenta la eficiencia sin requerir esfuerzo adicional. La acción vibratoria corrige las irregularidades superficiales, dejando el suelo perfectamente liso.

Existen dos tipos principales de reglas vibrantes: las de un solo larguero y las de dos largueros. Las reglas vibrantes de doble larguero constan de un conjunto vibrante y de dos largueros o vigas. El conjunto vibrante está equipado con un motor, ya sea eléctrico o de gasolina, que acciona un vibrador con amplitud de vibración variable. Este vibrador está montado en un bastidor provisto de grapas que permiten fijar los largueros o vigas de tubo rectangular, ajustándose a las longitudes requeridas según el ancho de la solera, con un máximo de 4 m. Para anchos mayores, se pueden montar dos elementos vibrantes sobre las vigas. La frecuencia de vibración oscila entre 50 y 100 Hz, con aceleraciones de 5 a 10 g.

Figura 2. Regla vibradora. https://emaresarental.cl/wp-content/uploads/2020/06/ficha-alisadora-regla-vibradora.pdf

El esfuerzo de compactación transmitido por la regla vibrante al hormigón es directamente proporcional a la carga estática, a la amplitud y a la frecuencia de vibración, e inversamente proporcional a la velocidad de desplazamiento. La experiencia ha demostrado que es más favorable combinar una alta amplitud con una baja frecuencia que combinar una baja amplitud con una alta frecuencia.

La mayor popularidad de la regla vibratoria doble frente a la de una sola se debe principalmente a su capacidad para ajustar la amplitud de vibración. Esta característica permite seleccionar entre amplitudes bajas, medianas y altas, adaptándose de manera óptima a la profundidad de hormigón que se desee vibrar: 5, 10 y 15 cm, respectivamente. Otra de las características importantes de esta regla es que la primera de las barras recibe dos tercios de la vibración, por lo que vibra en profundidad y nivela el hormigón, y la segunda, que recibe un tercio de la vibración, permite terminar la superficie, expulsando el aire y el agua.

El hormigón no debe tener una cantidad elevada de agua, porque generaría charcos y provocaría desigualdades. Una consistencia demasiado rígida impide una compactación suficiente y deja una superficie porosa; debe ser plástica y presentar un asiento de cono de Abrams entre 5 y 7,5 cm. Cuando se trabaja con mezclas secas, también es posible utilizar reglas vibratorias; sin embargo, en estos casos, se requieren estructuras más pesadas para generar la energía necesaria y compactar el espesor adecuado de la masa de hormigón.

Existen algunos modelos con vibradores múltiples. En este caso, los vibradores están separados por intervalos muy próximos, de unos 50 cm, lo que produce una superficie más plana. La velocidad de desplazamiento debe estar comprendida entre 0,5 y 1 m/min. La regla puede desplazarse mediante tracción desde ambos lados o mediante un cabrestante, cuyo cable está anclado al extremo de la trayectoria de la regla. El cabrestante puede accionarse manualmente o mediante un motor.

Se pueden utilizar varios tipos de reglas de forma secuencial para cumplir funciones complementarias. Por ejemplo, la primera regla puede ser una regla con o sin hélice extendedora, la segunda puede ser una regla para aplicar productos de curado o endurecedores metálicos y la tercera puede ser otra regla para el acabado final. En algunos casos, se prescinde de la segunda regla y se utiliza la tercera para realizar un revibrado. Esta función de revibrado se puede llevar a cabo con la primera regla, realizando una segunda pasada y vibrando en la misma dirección que en la primera ocasión.

Cuando la regla vibrante se automatiza por completo, se desplaza sobre raíles mediante ruedas, que también pueden servir como guías laterales del encofrado, o sobre durmientes. Es crucial mantener un cuidado especial del estado de las ruedas, ya que su estado afecta la uniformidad de la superficie del hormigón una vez compactado. Aunque pueden alcanzar longitudes de hasta 20 m, lo habitual es no exceder los 10 m. La frecuencia de vibración típica es de 60 Hz, con aceleraciones de hasta 6 g. La velocidad de avance suele oscilar entre 0,3 y 2,4 m/min, y el rendimiento de estas máquinas puede superar los 75 m³/h, dependiendo de las condiciones específicas de uso.

Para longitudes mayores, se requieren reglas vibrantes en celosía, que cuentan con elementos metálicos desmontables que permiten alcanzar extensiones de hasta 25 m. Estas reglas están equipadas con sistemas de vibración externa para garantizar un compactado adecuado del hormigón en toda la superficie.

Figura 3. Regla vibrante en celosía. https://interconex.us/es/reglas-vibratorias/

En situaciones donde el uso de reglas vibrantes totalmente automatizadas resulte costoso, también se puede considerar el manejo de reglas vibrantes manuales. Estas reglas suelen consistir en una viga de madera encastrada en un perfil metálico, con vibradores dispuestos cada 2 m aproximadamente. Cuando se utilizan para compactar losas, se colocan transversalmente junto a los costeros laterales que facilitan la nivelación de la losa. Normalmente, son operadas por dos personas, una en cada extremo de la viga, y su longitud típica no supera los 5,5 m. Cuando no están en contacto con el hormigón, estas reglas pueden alcanzar frecuencias de alrededor de 70 Hz, aceleraciones de 5 g o 6 g y amplitudes de aproximadamente 0,35 mm. Sin embargo, al entrar en contacto con el hormigón, tanto la aceleración como la amplitud disminuyen. Por lo general, se utilizan en losas de hasta 20 cm de espesor.

Os dejo algunos vídeos explicativos. Espero que os sean de interés.

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.

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.

Indicadores de nivel en los silos de cemento

Figura 1. Silos de cemento. https://www.machinio.es/anuncios/72938606-silo-de-cemento-en-esmirna-turquia

En grandes instalaciones, los silos de cemento se vacían con rapidez, por lo que es necesario monitorizar constantemente el volumen de su contenido para realizar pedidos y consumir el cemento según una programación predefinida. Al almacenar productos de cemento, la tecnología también debe abordar los desafíos asociados a la humedad. Esta tiende a aglutinar los materiales, lo que provoca problemas como una baja densidad y una constante dieléctrica reducida. Además, en invierno, se puede producir condensación, lo que potencialmente afecta a las mediciones. Para medir el nivel de llenado de los silos, se emplean diversos tipos de indicadores de nivel, como los mecánicos, ultrasónicos y electrónicos, entre otros.

Existe una amplia gama de estos dispositivos, algunos de los cuales son muy sofisticados. Se pueden clasificar en dos categorías principales: los que ofrecen una indicación continua del nivel de llenado y los que operan en un modo de «todo o nada». Estos últimos, además de no proporcionar una medida continua, requieren al menos dos dispositivos para ofrecer dos informaciones clave: si el silo está vacío o lleno. Se pueden colocar en diversas ubicaciones dentro del silo, ya sea en la parte superior, en la inferior, en el cono o en ambas. Los dispositivos de «todo o nada» pueden ser útiles en instalaciones con múltiples silos que contienen el mismo producto (se activa el segundo cuando el primero está vacío), donde el nivel exacto de llenado no es esencial.

Hasta hace algunos años, los procedimientos más comunes eran los dispositivos mecánicos o electromecánicos. Sin embargo, actualmente, estos han ido siendo reemplazados cada vez más por procedimientos electrónicos. Ya sea que se trate de dispositivos mecánicos o electrónicos, todos operan mediante dos métodos: por contacto o sin contacto con el material.

Los dispositivos mecánicos pueden ser los siguientes:

De paletas, aletas y semiesferas giratorias: Estos dispositivos constan de pequeños motores ubicados cerca de las paredes de los silos, que accionan un eje equipado con paletas. Cuando el material desciende y libera las paletas previamente bloqueadas por el cemento, el motor se activa y se enciende un piloto luminoso como aviso.
De contrapeso o palpador: Consiste en un torno que permite descender un peso hasta el nivel del cemento, emitiendo una señal al alcanzar dicho nivel y deteniendo el motor del torno. La longitud del cable proporciona información sobre el nivel de cemento. Una vez conocido, se enrolla nuevamente el cable y se repite el proceso según intervalos programados periódicamente.
De diafragmas presiométricos: En este tipo de dispositivo, el circuito eléctrico permanece abierto cuando el cemento ejerce presión sobre el diafragma. Cuando el nivel de cemento desciende y la presión disminuye, el circuito se cierra, activando un piloto luminoso como indicador.
De péndulo: Estos dispositivos constan de un péndulo de corta longitud que, al entrar en contacto con el cemento durante el llenado del silo, se inclina, abriendo un circuito eléctrico. De manera similar, al vaciarse el silo, el circuito se cierra y se activa un indicador luminoso de nivel, ubicado ya sea en el propio silo o en el panel de control del puesto de mando.

Los dispositivos electrónicos principales comprenden:

Detectores de láminas vibrantes: Estos dispositivos generan vibraciones en horquillas de acero inoxidable mediante una corriente eléctrica. La frecuencia de vibración varía según si las horquillas están libres o están cubiertas de cemento, lo que indica si el nivel del cemento ha superado la altura de las láminas.
Medidores de conductividad: Consisten en una columna vertical en el centro del silo con emisores de impulsos eléctricos distribuidos uniformemente en altura. En la pared del silo, los receptores miden la conductancia o la capacitancia del medio (aire o cemento), lo que permite conocer en todo momento la altura del cemento en el silo.
Medidores de ondas: Estos dispositivos se basan en la propagación y la medición de ondas sónicas, infrasónicas o de isótopos radioactivos. Aunque son precisos, son más costosos y delicados que los electromecánicos, que son menos precisos pero más robustos.
Medidores de ultrasonidos: Utilizan parejas de emisores-receptores ubicados a diferentes alturas en la misma horizontal. Comparando las velocidades ultrasónicas en el aire y en el cemento, es posible determinar la altura del material.
Medidores de ondas sónicas: Funcionan según el mismo principio que los anteriores y pueden tener una disposición similar. También pueden situarse en la parte superior del silo, midiendo el tiempo que tarda la onda sónica emitida por el aparato en reflejarse en el cemento y ser captada nuevamente, lo que proporciona una indicación precisa del nivel de cemento.
Detectores de nivel de ondas radioactivas: Estos dispositivos se basan en la emisión de rayos gamma desde una fuente en la parte superior del silo y en detectores (contadores Geiger) que se activan cuando no están bajo la presión del cemento, lo que indica su nivel.

Os dejo varios vídeos explicativos que, espero, sean de vuestro interés:

Referencias:

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

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.

MORILLA, I. (1992). Plantas de fabricación de hormigón y grava-cemento. Monografías de maquinaria. Asociación Española de la Carretera, Madrid.

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.

Homogeneidad en la fabricación del hormigón

Figura 1. Homogeneidad del hormigón. https://ingeniero-de-caminos.com/hormigon-homogeneidad/

Se considera que un hormigón es homogéneo cuando su composición es uniforme en todos sus puntos. Esto implica que el principio, la parte media y el final de la amasada mantienen la misma calidad. De esta manera, las amasadas sucesivas pueden considerarse idénticas. La homogeneidad se consigue mediante un buen amasado, un transporte cuidadoso y una colocación adecuada.

Un hormigón homogéneo implica que debe ser uniformemente heterogéneo, es decir, que sus componentes deben estar perfectamente mezclados y en las proporciones previstas en la dosificación de la mezcla en cualquier parte de su masa. Las mezclas bien diseñadas y adecuadamente amasadas proporcionan una manejabilidad uniforme y óptima, independientemente de la ubicación de la muestra tomada en la mezcla, lo que permite obtener hormigones con resultados consistentes y poco dispersos.

Para garantizar la homogeneidad, es crucial mantener una proporción adecuada entre agua y cemento, así como asegurar una mezcla completa de los componentes para lograr la consistencia deseada. Tal y como indica el Código Estructural en su Artículo 51.3.3, los componentes se amasarán de forma que se consiga su mezcla íntima y homogénea, de modo que el árido quede bien recubierto con pasta de cemento. La mejor forma de conseguirlo es introducir los componentes en una hormigonera o máquina amasadora, que se encarga de mezclarlos y de que estén listos para su aplicación en la obra.

Figura 2. https://ich.cl/unidad/05-uso-del-hormigon-en-obra/

La calidad uniforme de los componentes y la precisión de los dosificadores son aspectos críticos para lograr la homogeneidad del hormigón. Si los componentes iniciales son uniformes y los dosificadores proporcionan las cantidades precisas, la variabilidad del hormigón se determina por la calidad del proceso de mezclado. Por ello, es fundamental elegir adecuadamente el equipo de mezclado, ya que este garantiza la homogeneidad de los productos finales. El Código Estructural, en su artículo 51.3.2.1, indica que la dosificación de cemento, de los áridos y, en su caso, de las adiciones se realizará en peso. Además, se deberá vigilar la dosificación para garantizar una homogeneidad adecuada entre las amasadas.

La gravedad y las fuerzas de rozamiento obstaculizan el movimiento de los materiales en la fase inicial del amasado. Se producen rozamientos superficiales entre la masa y las paredes, rozamientos internos debidos a la rugosidad de los áridos y rozamientos complejos causados por la variabilidad de la viscosidad en diferentes partes de la mezcla. Por tanto, para obtener un hormigón homogéneo, es esencial no solo reducir la influencia de estas fuerzas, sino también romper las fuerzas de unión que mantienen los granos unidos por el agua de la mezcla. Esto requiere un aporte significativo de energía, que debe distribuirse de manera óptima entre los componentes de mezclado. En este sentido, los fabricantes investigan qué tipo de perfiles son los más adecuados para las paletas, así como su número y su disposición en el equipo de amasado. Para lograr mezclas de calidad, es fundamental que los medios mecánicos empleados sean lo suficientemente potentes como para permitir el desplazamiento de los componentes entre sí, sin favorecer a ciertos elementos por su tamaño o densidad.

El Código Estructural, en su Artículo 51.4.1 relativo al transporte del hormigón, indica que no deberán presentar desperfectos o desgastes en las paletas o en su superficie interior que puedan afectar a la homogeneidad del hormigón. Asimismo, el transporte podrá realizarse en amasadoras móviles, a la velocidad de agitación, o en equipos con o sin agitadores, siempre que tales equipos tengan superficies lisas y redondeadas y sean capaces de mantener la homogeneidad del hormigón durante el transporte y la descarga.

En la prefabricación de piezas de hormigón, se deben desmoldar lo antes posible, por lo que es importante contar con equipos de mezclado que garanticen una cohesión perfecta y una plasticidad constante en los hormigones producidos.

En ciertos tipos de equipos, como las hormigoneras, la densidad desempeña un papel fundamental, pues los componentes del hormigón son elevados y luego vuelven a caer en la mezcla. En el caso de las amasadoras, un exceso de energía contribuye a mejorar las propiedades de la mezcla.

La dislocación de la mezcla de hormigón, que es un error que afecta a la homogeneidad, puede ocurrir incluso cuando la mezcla inicial es adecuada. Durante el transporte, el vertido o el fraguado, los elementos del hormigón tienden a separarse y decantarse según su densidad y tamaño.

La segregación del hormigón consiste en que sus componentes se separan, lo que provoca una superficie de mala calidad con grietas o fisuras o un exceso de mortero que afecta a su resistencia y durabilidad. Por otro lado, si la mezcla es demasiado líquida, los áridos gruesos tienden a caer al fondo del molde o del encofrado, mientras que el mortero queda en la superficie, lo que implica una pérdida de homogeneidad por decantación. La probabilidad de que ocurran estos fenómenos aumenta con el contenido de agua, el tamaño máximo del árido, las vibraciones o sacudidas durante el transporte y la colocación en obra en caída libre. Es importante señalar que un hormigón poco manejable tiende a segregarse, lo que provoca resistencias mecánicas inferiores a las previstas y superficies poco estéticas al retirar el encofrado.

La exudación del hormigón es otro tipo de segregación en la que el agua tiende a ascender hacia la superficie de la mezcla debido a la incapacidad de los áridos para retenerla durante la compactación. Esta agua forma una capa delgada, débil y porosa en la superficie del hormigón, que carece de resistencia y durabilidad.

La homogeneidad del hormigón se ve comprometida cuando se ve afectada la cohesión entre sus componentes. Esto puede deberse a una proporción inadecuada de los ingredientes, como en el caso de un hormigón demasiado seco o con exceso de agua. El hormigón seco con poca agua y componentes finos tiende a separar los áridos más gruesos, mientras que un exceso de agua aumenta el riesgo de segregación, de modo que el mortero se separa de los áridos. Por tanto, hay que controlar la proporción de materiales y la humedad durante el mezclado para evitar la segregación y garantizar la homogeneidad.

La pérdida de homogeneidad en el hormigón está estrechamente ligada a su cohesividad: cuanto menor sea esta última, mayor será la pérdida de homogeneidad. Esto se debe a una relación inadecuada entre arena y grava, un tamaño máximo de los áridos excesivo, un contenido de agua excesivo, entre otros factores. Un hormigón debe ser manejable sin presentar segregación, lo que implica una cohesión adecuada.

Las mezclas más propensas a la segregación son las poco manejables o ásperas, extremadamente fluidas o secas, o las que contienen una gran cantidad de arena. Además, incluso un hormigón muy manejable puede presentar segregación si ha sido sometido a un tratamiento inadecuado o a operaciones mal ejecutadas.

Os dejo un vídeo explicativo al respecto.

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.

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.

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