Introducción a los explosivos

Símbolo eurocomunitario de explosivo según la Directiva 67/548/EEC

Las voladuras y demoliciones constituyen temas clásicos explicados en la asignatura de Procedimientos de Construcción en el ámbito de la ingeniería civil. A continuación se da una pincelada sobre aspectos básicos de los explosivos.

Los explosivos son sustancias químicas (sólidas o líquidas) que por efecto de un estímulo térmico o mecánico se transforman por reacción química exotérmica en gas. Lo característico de esta transformación es que puede producirse en un tiempo brevísimo (fracciones de milésimas de segundo),  con fuertes aumentos de temperatura (hasta 4.500 ºC), de volumen (»10.000 veces el inicial) y de presión (hasta 200.000 atmósferas), pudiendo provocar la rotura violenta del medio que rodea al explosivo, efecto que es ampliamente aprovechado en minería y obra civil para la voladura de rocas o para la demolición de estructuras.

Conviene aclarar que aunque durante la explosión tenga lugar un importante aumento de temperatura, la energía calorífica liberada no es de gran magnitud. Productos combustibles como el carbón o la gasolina desarrollan, a igualdad de peso durante su combustión, una energía mayor que la que se libera en la detonación  de un producto explosivo. La razón por la que la potencia del explosivo resulta millones de veces superior a la de aquellos, se debe simplemente al brevísimo tiempo en el que se desarrolla esa energía

Esto explica la fuerte influencia que la velocidad de detonación de un explosivo, tiene sobre su potencia o “poder rompedor”. En función de esta velocidad de detonación, el conjunto de productos explosivos puede dividirse en dos grupos:

(1)    Deflagrantes: cuya velocidad de detonación se mide en m/s.

(2)    Detonantes: en los que esta velocidad es del orden de Km/s.

La velocidad de detonación junto con las restantes propiedades que se enumeran más adelante, caracterizan un producto explosivo, pero su comportamiento en la práctica dependerá además de las condiciones del medio en que tenga lugar la explosión, especialmente del grado de confinamiento y de la posible existencia de agua o humedad en el barreno en que se coloque el explosivo.

Os dejo el siguiente vídeo explicativo realizada por un estudiante donde se recoge una introducción a este tema. Espero que os sea útil.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

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Fases en la ejecución de una pavimentación asfáltica

Pavimentación

El profesor Miguel Ángel del Val, de la Universidad Politécnica de Madrid, nos explica en este vídeo la extensión de las mezclas asfálticas. Espero que os sea de utilidad.

 

 

 

 

 

Referencia:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.

 

Barredora mecánica

Barredora mecánica. http://www.aplecgroup.com/Productos/indice%20de%20productos/Barredoras.htm

Previo a la aplicación de cualquiera de un riego de imprimación o de adherencia, es imprescindible limpiar perfectamente la superficie que haya de recibirlos de partículas sueltas, polvo, barro seco o cualquier material que perjudique la perfecta unión con la capa de aglomerado. En efecto, el polvo y el agua pueden formar una película alrededor de los áridos que impida la adhesión del ligante bituminoso.

La limpieza de las superficies que van a recibir la capa de aglomerado asfáltico la realizan las escobas o barredoras mecánicas. Son máquinas autopropulsadas o remolcadas dotadas de unos brazos hidráulicos con rodillos de fibra que puede ser de púas de alambre acerado, nylon o vegetales. En el caso de que sólo existiera polvo o partículas sueltas, bastaría un pequeño compresor portátil para soplar la suciedad fuera del tajo.

La acción mecánica de los cepillos permite la eliminación de la suciedad. Para ello el rodillo gira en sentido contrario a la marcha del vehículo, produciendo este giro el barrido del polvo. La velocidad de trabajo de la máquina es del orden de 3 a 4 km/h, siendo normal de 2 a 3 pasadas para completar la limpieza.

Os dejo algunos vídeos de esta máquina.

Mezcladora forzada de tren planetario

Es una mezcladora de hormigón que también recibe el nombre de “mezcladora de tren bailarín“. Es una hormigonera típica de las industrias de prefabricados y para mezclas muy secas. Consta de una cuba fija, de mayor diámetro que altura, con su eje vertical. En el interior gira suspendido un reductor con un eje de salida de tipo planetario, al que está acoplado un conjunto de paletas. Su capacidad oscila entre 1 y 4 metros cúbicos. Una duración típica de un ciclo de amasado, llenado y vaciado es de 90 segundos, pudiendo ser reducido cuando se trata de alimentar camiones-hormigonera y ligeramente aumentado para mezclas especiales.

La velocidad de las paletas debe ser tal que la fuerza centrífuga resultante no produzca la separación de los elementos constituyentes del hormigón. La paletas tienen un doble movimiento de rotación, de forma que la partícula ligada a las paletas describe un movimiento epicicloidal:

  • Alrededor de su eje.
  • Alrededor del eje de la máquina.

 

El motor es vertical, montado sobre un cárter cilíndrico colocado por encima de la cuba. La carga se realiza por la parte superior y la descarga por una compuerta abatible en el fondo, bien en uno de sus laterales, o bien en el centro del mismo.

Os paso algunos vídeos donde podéis ver el funcionamiento.

Referencias:

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

 

Compresores helicoidales o de tornillo

El compresor helicoidal de dos rotores, es un aparato rotativo de desplazamiento positivo, en la que la compresión del aire se efectúa mediante dos rotores (husillos roscados). Está constituido por dos o tres tornillos helicoidales engranados entre sí. La longitud de los tornillos debe ser superior, al menos de 1,5 a 2 veces su paso, para asegurar la estanqueidad de las cámaras formadas entre las hélices. Funcionan a velocidades elevadas, debido a la ausencia de válvulas y fuerzas mecánicas desequilibrantes, por lo que sus dimensiones son muy pequeñas en relación con su capacidad.

El perfil del tornillo conductor es convexo, mientras que el del conducido es cóncavo; el rotor conductor, conectado al eje motor, gira más rápido que el conducido. El aire que penetra por la cavidad de aspiración, situada en uno de los extremos del compresor, llena por completo cada una de las cámaras de trabajo helicoidales del rotor conducido. Durante el giro de los rotores, las cámaras de trabajo limitadas entre los filetes de los rotores y las superficies internas del estator, dejan de estar en comunicación directa con la cavidad de aspiración y se desplazan junto con el aire a lo largo de los ejes de rotación.

Estos compresores son los más utilizados en obras públicas y en refrigeración industrial. Son una solución idónea para producciones que superen los 10 m3/min, con rendimientos por encima del 85%. Se pueden alcanzar presiones de hasta 50 bares.

Podemos distinguir dos tipos:

  • Con engranajes exteriores para transmitir el movimiento en entre ambos rotores. Presentan cierto juego entre sí, lo que evita el desgaste y hace innecesaria la lubricación.
  • Con flujo de aceite a través de la máquina para lubricar y sellar, así como para refrigerar el gas comprimido. En este caso, los engranajes pueden suprimirse transmitiéndose el movimiento directamente por el contacto entre ambos rotores.

Se apuntan como ventajas la ausencia de oscilaciones y ruidos, la gran fiabilidad por la ausencia de rozamientos, el menor mantenimiento y el poco espacio que usan. Además, el compresor de tornillo tiene un rendimiento energético superior al alternativo cuando la instalación se encuentra a plena producción. Como inconveniente podría citarse el precio elevado de sus piezas, por la gran precisión requerida para el ajuste en el montaje y una mano de obra especializada para su mantenimiento.

Os dejo algunos vídeos explicativos que espero 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.

Introducción al movimiento de tierras

La mecanización de las obras públicas es cada vez mayor, y la repercusión en el precio de las diferentes unidades de obra está muy influenciada por los rendimientos de los equipos empleados, por sus precios horarios y por la eficacia de su utilización. Los costes de la maquinaria acaparan un 42% del coste de todas las unidades de obra en una carretera. Las unidades que componen el movimiento de tierras en una obra suponen porcentajes importantes del presupuesto total de dichas obras. En una autovía puede suponer entre el 20 y 30% del coste mientras que en una presa de materiales sueltos, este porcentaje puede subir del 45 al 75%, según los casos.

Se entiende por movimiento de tierras al conjunto de actuaciones a realizarse en un terreno para la ejecución de una obra. Se denomina excavación a la separación o extracción de determinadas partes de dicho volumen, una vez superadas las fuerzas internas que lo mantenían unido: cohesión, adherencia, capilaridad, etc. Llamamos carga a la acción de depositar los productos de excavación en un determinado medio de transporte. Genéricamente, se puede clasificar la maquinaria utilizada en el movimiento de tierras en los siguientes grupos:

  •            Equipos de excavación y empuje:  son equipos de arranque tales como tractores con palas empujadoras: bulldozers.
  •            Equipos de excavación y carga: excavadoras de pala frontal, retroexcavadoras, etc.
  •            Equipos cargadores: palas cargadoras.
  •            Equipos de excavación y refino: Motoniveladoras, traíllas y mototraíllas.
  •            Equipos de acarreo: Camiones volquete, autovolquetes, remolques, camiones góndola, dumpers y motovagones.
  •            Equipos de compactación: Compactadores de ruedas neumáticas, rodillos de “pata de cabra”, compactadores vibratorios.
  •            Otro tipo de equipos: Cucharas bivalvas, dragalinas, topos, dragas, bombas de succión, etc.

Los equipos y medios empleados para la excavación de tierras pueden clasificarse de diversas formas: las que atienden a la traslación de la maquinaria, las que contemplan la resistencia a compresión de los terrenos y las que se refieren a su excavabilidad.

Según el modo de trasladarse, se clasifican en:

  •            Máquinas que excavan y trasladan la carga: tractores con hoja empujadora o con escarificador, motoniveladoras, mototraíllas y palas cargadoras. Efectúan la excavación al desplazarse, o bien, como la pala cargadora, excava y luego traslada la carga.
  •            Máquinas que excavan situadas fijas, sin desplazarse: palas excavadoras hidráulicas o de cables, dragalinas, excavadoras de rueda frontal o de cangilones, dragas de rosario y rozadoras. Cuando la excavación a realizar sale de su alcance, se debe trasladar a una nueva posición de trabajo, si bien no excava durante el desplazamiento.
  •            Máquinas especiales: topos, dragas y bombas de succión, dardos y chorros de agua y fusión térmica. La excavación se realiza mediante otros procedimientos distintos a los anteriores.

Os dejo un vídeo explicativo que sirve de introducción al tema. Espero que os sea útil.

Referencias:

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

Reciclado de firmes in situ con cemento

Tren de reciclado. http://pa-12.blogspot.com.es/2009/03/tren-de-reciclado.html

El reciclado de firmes in situ con cemento constituye una técnica de rehabilitación que consiste en transformar el firme deteriorado tomando como fuente de suministro de áridos la propia carretera. Es una técnica sostenible puesto que podría evitar, según el IECA, la extracción de unas 800.000 t de áridos. El procedimiento constructivo consiste en disgregar el firme existente en la profundidad requerida, mezclar el material resultante con cemento y agua y compactar la mezcla a la densidad adecuada. Con ello se consigue un firme en conjunto mucho más duradero, con menor susceptibilidad al agua y mayor resistencia a la fatiga. Aquí os dejo un enlace para descargaros la Guía Técnica de IECA sobre reciclado de firmes in situ.

¿Cómo se hace? pues aquí tienes un didáctico vídeo sobre estabilización de suelos con cemento, procedente de la sección de vídeos de IECA. Espero que os guste.

 

Construcción de pavimento continuo de hormigón armado

Junta de pavimento continuo de hormigón. Vía http://www.generadordeprecios.info/

Una alternativa al uso del aglomerado asfáltico en la construcción de firmes de carreteras es el uso del hormigón. Los pavimentos continuos de hormigón armado, pretenden ofrecer  pavimentos confortables de hormigón, con muy pocas juntas de contracción, en que es posible, para las solicitaciones de diseño (cargas, retracción, y cambios de temperatura), prever su resistencia y controlar el agrietamiento como en cualquier otra estructura de hormigón armado, y cuyas ventajas son su seguridad, costo, y compatibilidad con un pavimento existente de mezcla bituminosa u hormigón en mal estado (no requiere su eliminación).

Algunas organizaciones promotoras del uso del cemento han editado publicaciones explicando las ventajas. Os dejo un vídeo explicativo de IECA donde se explica cómo se construye este pavimento. Espero que os guste.

Otro vídeo sobre el mismo tema es el siguiente:

 

¿Qué es un caballo de potencia?

http://enciclopedia.us.es/index.php/Caballo_de_vapor

La potencia de un motor se define como el trabajo realizado por unidad de tiempo. Existen diversas unidades para medirla, aunque la aceptada por el sistema internacional de unidades es el vatio (W). Sin embargo, pese a no pertenecer al sistema métrico, se sigue utilizando en muchos países de influencia anglosajona el caballo de potencia, especialmente para referirse a la potencia de los motores, tanto de combustión interna como eléctricos. Su magnitud es similar al caballo de vapor, pero no exactamente equivalente. Sin embargo, a veces hay confusión en estos términos (ver este enlace).

  • El caballo de vapor alemán CV o PS (metric horsepower) se define como el trabajo de 75 kilográmetros por segundo. Equivale a 735.49875 W.
  • El caballo de vapor inglés HP (mechanical horsepower) equivale a 550 pies por libra y por segundo, lo cual corresponde aproximadamente a 1.013849 CV y 745.685 W.

El caballo de potencia (o de fuerza) es una unidad que fue propuesta a finales del siglo XVIII por el ingeniero escocés James Watt, quien mejoró, diseñó y construyó máquinas de vapor, además de promover el uso de éstas en variadas aplicaciones. Watt propuso esta unidad para expresar la potencia que podía desarrollar la novedosa máquina de vapor (en su época), con respecto a la potencia que desarrollaban los caballos. Estos animales eran las “máquinas” de trabajo que se usaban ampliamente para mover molinos, levantar cargas, mover carruajes y muchas otras actividades. Luego de varios experimentos y aproximaciones de cómo medir y expresar la potencia de los caballos, James Watt estimó que un caballo podía levantar 330 libras-fuerza de peso a una altura de 100 pies en un minuto.

Os dejo un par de vídeos explicativos que espero 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.

Instalación de bombas centrífugas

La bomba centrífuga constituye el tipo más frecuentemente utilizado. Puede bombear todo tipo de líquidos, incluso con sólidos en suspensión. Se utilizan en toda clase de bombeos excepto si la carga a vencer es demasiado elevada. Esta clase de bomba se indica para caudales moderados y alturas notables. La bomba puede ser sumergible o estar instalada en seco. En éste último caso, la instalación puede estar en aspiración o en carga.

Son máquinas hidráulicas donde el líquido, al entrar en la cámara por la parte central y en la dirección del eje del rotor, es impulsada por éste y al girar lanzada hacia el exterior por la fuerza centrífuga. El líquido adquiere energía cinética que en el difusor se convierte en un aumento de presión. Transforman, por tanto, un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico, siendo su funcionamiento análogo, pero inverso, a las turbinas hidráulicas.

Los elementos constitutivos de que constan son:

  1. Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de aspiración.
  2. El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes de formas distintas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba.
  3. Una tubería de impulsión, donde el líquido adquiere la presión cedida por la energía cinética en la voluta de la bomba.

 

Perspectiva de una bomba centrífuga

Os dejo a continuación un vídeo explicativo de cómo se instala una bomba centrífuga. Espero que os sea de utilidad.

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.