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Draga de succión con cabezal cortador

La draga de succión con cabezal cortador, también conocida como cutter suction dredger o simplemente cutter en inglés, es un tipo de draga que tienen un cabezal cortador sumergible, capaces de manejar materiales compactos con una alta producción volumétrica. Gracias a sus equipos de succión, el material se transporta a bordo para su inmediato bombeo. Su campo de aplicación es muy amplio, desde restauración de terrenos a rellenos hidráulicos.

Estas dragas funcionan estacionariamente, pero pueden ser remolcadas sobre pontonas o incluso autopropulsadas (especialmente las más grandes). La combinación de características mecánicas e hidráulicas permite que estas dragas utilicen un dispositivo mecánico para cortar el material y un sistema hidráulico para su transporte y vertido a través de tuberías.

Puede dragar cualquier tipo de material, excepto rocas de elevada dureza. El dragado de bolos y piedra quebrantada en tamaños grandes presenta dificultades, pues el material debe pasar por el cortador y las bombas centrífugas. Además, el dragado de materiales cohesivos como la arcilla puede obstruir y cerrar el cortador, reduciendo drásticamente la producción.

La draga cuenta con un spud en la popa para operar y mantener su posición, así como con dos anclas en la proa. Gracias a las anclas, la embarcación puede realizar movimientos transversales de borneo durante su operación, mientras que el spud de popa le permite avanzar longitudinalmente. Además, el tubo de succión está ubicado en la proa. Muchas dragas están equipadas con una pluma en la proa que les permite mover las anclas de borneo por sí mismas.

Ciclo de trabajo:

Navegación hacia el área de operación
Fijación de la embarcación (basada en el número de anclas o spuds disponibles)
Duración del proceso de carga (que depende del espesor y tipo de terreno)
Descarga sobre el gánguil, o bombeo por tubería
Desplazamiento de los anclajes o spuds

Una vez que la pontona se ubica en la zona de dragado, las spuds se anclan y, en caso de emplear tubería, se conecta desde la embarcación hasta el punto de descarga. Luego, se hace bajar la cabeza cortadora hasta alcanzar la profundidad deseada, se encienden las bombas de dragado y se activa el motor del cortador. Con materiales blandos, el grosor de corte es igual al diámetro de la cabeza cortadora. No obstante, con rocas y arcillas duras, la profundidad de corte es menor que el diámetro del cabezal. Por lo tanto, en este caso, se suelen dar varias pasadas antes de avanzar el equipo. En general, para completar el proceso de corte, se realiza una última pasada hasta alcanzar la altura del cortador. Una vez terminado el corte de esta sección, se levanta el spud y se desplaza el equipo hacia adelante, repitiendo el proceso.

Las producciones son moderadamente elevadas y están determinadas por la eficiencia de las bombas, la potencia del cortador y la distancia de bombeo. El diámetro de la tubería de succión oscila entre los 150 mm y los 1.100 mm, y el poder de corte de la cabeza cortadora varía entre 15 kW y 4.500 kW. La instalación de una bomba en la escala de la draga mantiene la producción sin variaciones significativas, independientemente de la profundidad. A pesar de que la adquisición de estos equipos requiere una inversión considerable y el costo del personal es medio, la producción elevada reduce el costo unitario de manera significativa.

En cuanto a las ventajas de esta draga, se destacan las siguientes: la capacidad de dragar una amplia variedad de materiales, incluyendo roca, y transportándolos directamente mediante bombeo a las áreas de descarga o restauración. Además, esta draga es efectiva en zonas con un radio de acción limitado, también puede operar en aguas poco profundas, permitiendo nivelar el fondo marino y lograr altos volúmenes de producción. Para los equipos más avanzados, también existe la posibilidad de realizar operaciones de dragado siguiendo un perfil predeterminado.

La draga presenta una serie de desafíos en su funcionamiento. Es muy sensible a las condiciones marítimas debido al uso exclusivo de un spud, lo que provoca una menor precisión del dragado en comparación con sistemas que utilizan anclas. La profundidad máxima de dragado se limita a unos 35 m. Además, el oleaje puede afectar la dilución del material dragado y limitar la profundidad de este proceso. Desde un punto de vista económico, la distancia de transporte del material se ve limitada debido a los elevados costos de desplazamiento de la draga.

Las cabezas cortadoras más empleadas son las de tipo corona, compuestas por un grupo de cuchillas diseñadas especialmente para cortar o romper el fondo marino y dirigir el material hacia la entrada del tubo de succión. Hay tres tipos de cuchillas más comunes:

Cuchilla con hojas de filo plano, ideal para materiales blandos como arena, sedimentos y arcilla.
Cuchilla con hojas de filo aserrado, usadas para materiales consolidados como arcillas duras, arenas densas y, en algunos casos, para trabajar con rocas muy débiles y altamente meteorizadas.
Cuchillas para roca, con hojas diseñadas para mantener el mayor número de dientes en contacto con la capa, independientemente de la profundidad de dragado. La forma de la cuchilla varía en función del material a trabajar y puede ser en forma de trépano para arcillas compactas y rocas débiles, o en forma de pica para rocas de dureza moderada.

La eficacia de las dragas depende de sus características específicas, sin embargo, se pueden establecer unos parámetros mínimos para determinar su viabilidad económica en términos de operación. Para que una draga sea considerada viable, debe tener una profundidad mínima de trabajo de 0,75 m y una profundidad máxima de dragado de 35 m. Además, la anchura máxima de corte debe ser de 175 m, la altura máxima de las olas debe ser de 2 m, la velocidad máxima de la corriente debe ser de 2 nudos, el espesor máximo de la capa de hielo debe ser de 200 mm, el tamaño máximo de la partícula debe ser de 500 mm y la resistencia máxima de compresión del terreno debe ser de 50 MPa.

Es importante tener en cuenta que cuando las operaciones de dragado se realizan en aguas confinadas donde el flujo de agua es insuficiente para el bombeo de la draga, el nivel del agua puede disminuir continuamente, lo que puede causar problemas operacionales y graves impactos ambientales. Es relevante destacar que incluso las dragas más pequeñas son capaces de remover 300 m³/h, lo que demuestra su poder y capacidad de impacto.

Os paso los siguientes vídeos donde se puede ver cómo trabaja esta máquina:

A continuación os paso un vídeo sobre Artemis, la segunda draga de succión cortadora autopropulsada construida para Van Oord en los Países Bajos.

[politube2]65108:450:384[/politube2]

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.

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

Perforación rotativa de rocas

Figura 1. Trépano tricono típico. Wikipedia

El principio utilizado por las perforadoras rotativas consiste en aplicar energía a la roca haciendo rotar un útil de corte o destroza conjuntamente con la acción de una gran fuerza de empuje. Los diámetros habituales de barreno conseguidos con este tipo de perforadoras oscilan entre 50 y 311 mm, estando los mayores diámetros especialmente indicados para los grandes volúmenes de excavación.

Este sistema consta de una fuente de energía, una columna de barras o tubos individuales o conectados en serie, que transmiten el peso, la rotación y el aire de barrido a una boca con dientes de acero o de insertos de carburo de tungsteno que deben fragmentar la roca. De este modo, se puede distinguir la perforación con tricono (Figura 1) y la perforación con útiles de corte (Figura 2). El primer sistema se aplica a rocas de dureza media a alta y el segundo a rocas blandas.

La fuente primaria de potencia utilizada por estos equipos puede ser eléctrica o motores diésel, y su aplicación se realiza mediante mecanismos de transmisión mecánicos e hidráulicos. La energía se transmite a través de las barras de perforación, que giran al mismo tiempo que penetra la boca, debido a la intensidad de la fuerza de avance. Prácticamente, casi sin excepciones, esta fuerza de empuje se obtiene a partir de un motor hidráulico. En este tipo de perforación, las pérdidas de energía en las barras y la boca son despreciables, por este motivo, la velocidad de penetración no varía apenas con la longitud del barreno. Para girar las barras y conseguir el par necesario, estas máquinas tienen un sistema de rotación montado habitualmente sobre un bastidor que se desliza a lo largo del mástil de la perforadora. El barrido del detritus de la perforación se realiza con aire comprimido, para lo cual el equipo está dotado de uno o dos compresores ubicados en la sala de máquinas.

El empuje a aplicar dependerá de la resistencia de la roca y del diámetro de la perforación. El mecanismo de empuje está diseñado para aplicar una fuerza del orden del 50% del peso de la máquina, alcanzando los equipos de mayor tamaño un peso de unas 120 toneladas. La rotación la provee un motor eléctrico o hidráulico y se transmite a la herramienta por medio de la columna de barras. Los sistemas de rotación pueden ser los siguientes:

Directos
De mesa de rotación
Falsa barra Kelly

Figura 3. Sistemas de rotación: (a) directo, (b) mesa de rotación y (c) falsa barra Kelly

A su vez, estas perforadoras se pueden montar sobre orugas o sobre neumáticos. La elección de uno u otro depende de las condiciones del terreno y de factores como la maniobrabilidad, la movilidad o la estabilidad de la máquina. El montaje sobre orugas se utiliza preferentemente en las grandes excavaciones a cielo abierto, donde los requerimientos de movilidad son escasos. Su limitación en cuanto a menor velocidad de traslación, 2 a 3 km/h, es poco relevante cuando el equipo permanece durante largos períodos de tiempo operando en un mismo banco o sector de la excavación. En tareas medianas, donde se requiere un desplazamiento más frecuente y ágil del equipo, se prefiere el montaje sobre neumáticos. Estos equipos van montados sobre un camión de dos o tres ejes, los más ligeros, y solo los de mayor tamaño se construyen sobre un chasis de cuatro ejes. Su velocidad media de desplazamiento es de 20 a 30 km/h.

El éxito de la perforación rotativa depende de una serie de factores, unos directamente relacionados con la máquina y otros que son factores externos a la misma. Entre los primeros caben resaltar la magnitud del empuje sobre la roca, la velocidad de rotación, el desgaste de la boca, el diámetro del barreno y el caudal de aire necesario para la evacuación del detritus. Entre los factores que no dependen de la máquina se encuentran las características del macizo rocoso y los rendimientos dependientes del operario.

TIPO DE ROCA	RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE (MPa)	VELOCIDAD (rpm)
Muy blandas	< 40	120 – 100
Blandas	40 – 80	100 – 80
Medianas	80 – 120	80 – 60
Duras	120 – 200	60 – 40
Muy duras	> 200	40 – 30

En el Polimedia que os presento se resumen las ideas más importantes acerca de la perforación rotativa de roca. Espero que os sea útil.

Os dejo a continuación un pequeño vídeo donde se muestra el funcionamiento del tricono.

Referencias:

DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1998). Manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras. Ministerio de Fomento, Madrid, 390 pp.
INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie Tecnológica y Seguridad Minera, 2ª Edición, Madrid, 541 pp.
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.
UNIÓN ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS (1990). Manual de perforación. Rio Blast, S.A., Madrid, 206 pp.

¿Cuándo hay que comprar o renovar la maquinaria empleada en la construcción?

La adquisición de maquinaria puede motivarse, bien por la implantación de un proceso novedoso, por la mejora de otro ya existente, por el incremento de la capacidad de producción, o simplemente por una sustitución periódica de otra máquina similar que llegó al término de su vida económica. El conocimiento de las causas que provocan la pérdida de valor de las máquinas proporciona las pautas para su renovación, que dependerán, en gran medida, de las disponibilidades y circunstancias de la empresa. El envejecimiento de los equipos, una producción baja o con unos costes elevados y el mercado de maquinaria nueva y usada son algunos de los criterios que deberían guiar a la empresa en la adquisición de una máquina. Además, deben considerarse otros factores como el estado general de la economía, el futuro de la empresa y sus necesidades inmediatas, los objetivos a largo plazo y la selección de los medios adecuados para sus logros. Sin embargo, la realidad es que la necesidad concreta que surge en una obra determinada es la que plantea la adquisición de una nueva máquina.

El problema de la renovación es independiente de la dimensión de las organizaciones. Las pequeñas empresas deben afrontar el reemplazamiento de los equipos con la misma amplitud que las grandes, so pena de soportar serios problemas de descapitalización y de incrementos en los costes de producción. Las opciones a la compra de un equipo nuevo son la gran reparación, el alquiler, el arrendamiento financiero y la compra de máquinas usadas. Siempre que la empresa pueda abordar la adquisición de un nuevo equipo, son los criterios de rentabilidad económica durante la vida útil los que decidirán la opción más adecuada en cada caso. Como variantes a la adquisición de equipos para grandes obras, en ocasiones se compran los equipos para una obra y se venden a terceros cuando se termina, o bien se adquieren con el compromiso de recompra por parte del vendedor. Con ello se evita que estos equipos graven al parque de maquinaria por su falta de empleo. La maquinaria propia representa para la empresa un mayor potencial y prestigio; sin embargo, supone un mayor inmovilizado, el riesgo de paralización si no existe suficiente obra, la necesidad de contar con un parque o servicio de maquinaria y el riesgo de personal excedente cuando se paran las máquinas. Una alternativa puede ser el alquiler.

Para profundizar un poco más en este tema, os paso un vídeo Polimedia sobre el tema. Espero que os guste.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

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

Curso:

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

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

La perforación a rotopercusión

La perforación a rotopercusión es el sistema clásico de perforación de barrenos que aparece con el desarrollo industrial del siglo XIX. Este sistema, junto con la invención de la dinamita, constituyen dos hitos en el desarrollo del arranque de rocas en minería y obras civiles. Este tipo de perforadoras se usan tanto en obras públicas subterráneas como en minas o explotaciones a cielo abierto: túneles, carreteras, cavernas de centrales hidráulicas, etc.

El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero llamada pistón, sobre un útil, que a su vez transmite la energía al fondo del barreno, por medio de un elemento final denominado boca o bit. Este sistema de perforación suele usarse en terrenos muy duros y semiduros.

Las acciones básicas que tienen lugar sobre el sistema de transmisión de energía hasta la boca de perforación son las siguientes:

La percusión: los impactos producidos por el golpe del pistón originan unas ondas de choque se que transmiten a la boca a través del varillaje
La rotación: se hace girar la boca para cambiar la zona de impacto
El empuje: para mantener en contacto la roca con la boca
El barrido: donde el fluido permite extraer el detritus del fondo del barreno

Dependiendo del lugar donde esté instalado el martillo, las perforadoras a rotopercusión se clasifican en:

Perforadoras con martillo en cabeza, que a su vez pueden ser de accionamiento neumático o hidráulico. Aquí la rotación y la percusión se producen fuera del barreno, transmitiéndose a través de una espiga y del varillaje hasta la boca de perforación.
Perforadoras con martillo en fondo, en inglés Down the Hole (D.T.H.), donde la acción del pistón se lleva a cabo de una forma neumática y la acción de rotación puede ser tanto de tipo hidráulico como neumático. En ese caso la percusión se realiza directamente sobre la boca de perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno.

Las gamas más habituales de diámetros utilizados con estas perforadoras dependen del campo de aplicación, según se puede ver en la tabla siguiente:

Tipo de perforadora	Diámetro de perforación (mm)
Tipo de perforadora	Cielo abierto	Subterráneo
Martillo en cabeza	50 – 127	38 – 65
Martillo en fondo	75 – 200	100 – 165

En los martillos manuales, la rotación se transmite a través del buje de rotación del martillo y se acciona por el propio mecanismo del pistón, en función de los impactos: a menor número de impactos, debe corresponder un menor par de rotación.

En los equipos de perforación pesados, la rotación se acciona a través de un motor independiente, lo que permite actuar bien sobre la rotación, bien sobre la percusión, según los condicionantes del terreno.

Como ventajas de la perforación rotopercutiva se pueden señalar las siguientes:

Su aplicación a todo tipo de rocas, blandas o duras
Amplia disponibilidad de diámetros
Versatilidad en los equipos y gran movilidad
Se maneja con un solo operario
Rapidez y accesibilidad en el mantenimiento de los equipos
Precio de adquisición no muy elevado

En el siguiente Polimedia podéis ver una explicación sobre este sistema.

En el vídeo que os muestro a continuación, podéis ver cómo golpea una perforadora con martillo de fondo. Espero que os guste.

Referencias:

DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1998). Manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras. Ministerio de Fomento, Madrid, 390 pp.
INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie Tecnológica y Seguridad Minera, 2ª Edición, Madrid, 541 pp.
UNIÓN ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS (1990). Manual de perforación. Rio Blast, S.A., Madrid, 206 pp.

Para nostálgicos. Examen parcial de 1986 de instalación de áridos

Cuando como profesor te planteas poner un examen a tus alumnos siempre te preguntas si el nivel de la asignatura va mejorando con el tiempo. Por eso resulta agradable recordar con nostalgia aquellos exámenes que hacíamos en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia. En este caso, no me resisto a poner el examen que tuve que hacer yo como alumno en el año 1986 en la asignatura de Procedimientos de Construcción. El profesor que teníamos era D. Hermelando Corbí Abad, de entrañable recuerdo. He tenido que volver a mecanografiarlo puesto que el original es una vieja fotocopia a la que me temo le quedan pocos años de vida. El nivel creo que, en este caso, se mantiene. Nuestros alumnos siguen haciendo este tipo de problemas en sus exámenes. ¿Sería capaz de hacerlo cualquiera de los profesionales actuales? Espero que os guste.

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Montaje de tubos prefabricados de hormigón

Una de las unidades de obra más habituales en obras de ingeniería civil es la instalación de tubos prefabricados de hormigón. Para ello se realizan zanjas de una profundidad mínima que permita la protección de las tuberías de los efectos del tránsito y de las cargas exteriores, así como de las variaciones térmicas. La anchura de la zanja será la necesaria para que los operarios trabajen en buenas condiciones. Como norma general, se dejará un espacio mínimo de 0.30 m. a cada lado del tubo, medido entre la intersección del talud con la solera y la proyección sobre ésta del riñón del tubo. El talud de las paredes de la zanja depende del tipo de terreno. El valor mínimo, propio de terreno rocoso, será el talud 1/10, y se recomienda para terrenos normales, el talud 1/5. Los tubos no se apoyarán directamente sobre la rasante de la zanja, sino sobre camas. Para la ejecución de la cama de hormigón de extenderá una solera de hormigón pobre, de 0.10 a 0.15 m de espesor, según los diámetros de los tubos, sobre el fondo de la zanja, y sobre esta solera se situarán los tubos, convenientemente calzados. Posteriormente los tubos se bajan al fondo de la zanja.

Podéis leer con detalle cómo se pueden montar dichas tuberías en el siguiente enlace de Prefabricados Alberdi o bien en este otro de Prefabricados Delta. Algunos manuales técnicos de cómo montar este tipo de tubos los podéis descargar de las siguientes empresas: Borondo,Prefabricados Alberdi o ANDECE.

En este vídeo se pueden observar los pasos fundamentales a la hora de montar los elementos de los que consta un pozo de hormigón amado prefabricado.

Método belga de construcción de túneles

Figura 1. Excavación en bóveda. http://descubriendolaingenieriacivil.blogspot.com/2014/10/construccion-de-tuneles.html

El Método belga, también conocido como el Método Clásico de Madrid o el Método de Galería de Clave, es una técnica utilizada en la construcción de túneles. Se originó a partir de los principios aplicados en la construcción del Túnel del Charleroi en 1828, que conectaba Bruselas y Charleroi. Este método se distingue por su progresiva excavación de los componentes del túnel, eliminando primero los elementos más estables para evitar colapsos o inestabilidades en el frente de trabajo. El Método Clásico de Madrid recibe este nombre debido a su amplio uso en la construcción de los túneles del metro de Madrid. Es adecuado para túneles con una anchura máxima de 11 m, incluyendo un espacio máximo de 8 m de ancho y 3 m de ambos hastiales.

El Método Belga implica la excavación de una pequeña galería en clave que se ensancha gradualmente. Durante este proceso, se protege y fortalece el frente de trabajo hasta que sea posible colocar el hormigón en toda la bóveda (se suele denominar avance en bóveda o calota). La bóveda se sostiene en el terreno mediante un entramado progresivo de madera. La bóveda se asegura con un encofrado y cuando está asegurada, la parte inferior se va excavando a medida que se va asegurando el avance. De esta manera, la galería se construye mientras se avanza, sin poner en peligro a los trabajadores debido a posibles hundimientos del túnel. Al abrir pequeñas secciones es posible solucionar cualquier problema que pudiera surgir de inestabilidad, puesto que la seguridad del método se basa en que se trabaja con un frente muy pequeño, normalmente inferior a 3 m². Este método está ampliamente comprobado en la práctica de la ingeniería civil, aunque su rendimiento es limitado.

Figura 2. Esquema de ejecución de un túnel en mina por el método belga

Resumiendo, las fases serían las siguientes:

a) Excavación de la bóveda. Realmente se inicia con una galería de avance, entibada en la zona de clave, que va unos metros por delante de la bóveda, y desde la que se ensancha la excavación de esa zona. Esta excavación va unida a la debida entibación.

b) Hormigonado de la bóveda con inyección del trasdós para rellenar huecos y asegurar el contacto terreno-hormigón.

c) Excavación y entibación de hastiales por bataches, previa excavación en destroza.

d) Hormigonado de hastiales por bataches.

e) Destroza y hormigonado de la contrabóveda.

Si la sección del túnel es grande, las fases c) y d) se cambian, se excavan los hastiales en pozo y se hormigonan antes de excavar la destroza.

En resumen, el Método Belga es efectivo cuando el terreno es lo suficientemente bueno para soportar el descalce de parte de la bóveda para ejecutar los bataches. Esto es comúnmente posible en terrenos de Madrid con luces inferiores a 9 m, siendo la cantidad de agua en terrenos arenosos el principal factor limitante. Además, su sencillez y la poca infraestructura necesaria para su implementación lo hacían un sistema económico para tramos cortos en los años 60 y 70, permitiendo atacar el túnel desde varios frentes sin grandes inversiones. Sin embargo, la escasez de mano de obra ha aumentado significativamente el costo por metro lineal.

El tipo de entibación requiere una gran participación de la mano de obra, lo que conlleva los retos propios de un trabajo artesanal. Sin embargo, brinda una supervisión personal y constante, con una gran capacidad de respuesta ante imprevistos. Es esencial trabajar continuamente en turnos de 8 horas para evitar problemas en el terreno.

En términos generales, la velocidad de avance puede variar entre 30 metros por mes en terrenos muy duros a 40-50 m por mes en terrenos de arena de miga, llegando en ocasiones a 50 m por mes en terrenos óptimos con 3 turnos de trabajo.

Os paso algunos vídeos donde se explica de forma gráfica el sistema. Espero que os gusten.

https://www.youtube.com/watch?v=6E2-4RNyxdc

En el siguiente vídeo, se explica el método tradicional de construcción de túneles de Madrid. En el vídeo no se refleja que las fases de avance están desfasadas en el tiempo, es decir, la galería en avance se realiza muchos metros por delante de la sección en la que se hormigonan los hastiales por bataches.

Referencias:

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

MELIS, M.J.; TRABADA, J.M. (2000). Construcción en 39 meses de 8 km de túnel por el Método Clásico de Madrid. Revista de Obras Públicas, 3405:25-40.

Sondeo a rotación con barrena helicoidal

El sondeo a rotación con barrena helicoidal, maciza o hueca es un método a perforación a destroza en la que los materiales salen desmenuzados por la boca del sondeo. Se puede utilizar si el terreno es relativamente blando y cohesivo, y no se encuentran capas cementadas, gravas, o roca en toda la profundidad de realización del sondeo. Si se emplea la barra helicoidal hueca, es posible la toma de muestras inalteradas y la realización de ensayos «in situ» por el interior de la sonda.

Podemos destacar tres tipos fundamentales: hélice corta, hélice continua y cucharas auger.

Os dejo un vídeo explicativo de estas técnicas. Espero que os guste.

Referencia:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia, 89 pp.

Construcción mediante encofrados túnel

Figura 1. Encofrado tipo túnel. http://soda.ustadistancia.edu.co/enlinea/leonardomartinez-sist%20industrializados-2/momento_2.html

Un encofrado tipo túnel, también llamado sistema de muros portante, sirve para la construcción rápida e industrializada de estructuras de hormigón armado mediante placas verticales (muros) y placas horizontales (losas) que permite estructuras de gran resistencia y rigidez lateral. Se han logrado importantes beneficios de productividad al utilizar el encofrado tipo túnel para construir edificaciones celulares como hoteles, viviendas de baja y alta altura, albergues, residencias estudiantiles, prisiones y alojamientos militares.

Las dimensiones normales de las unidades de encofrado tipo túnel son de 8 a 11 m de largo y de 2,5 a 7,0 m de ancho. Las unidades individuales pueden unirse para formar túneles de mayor longitud. Los espesores de las pantallas y losas son relativamente pequeños, variando entre 12 y 25 cm, dependiendo de la cantidad de pisos, las solicitaciones y la luz en la losa. Entre las ventajas de este sistema se pueden señalar la normalización del diseño estructural, la rapidez en la construcción y su relativa economía, con encofrados de acero en forma de “U invertida”; aunque en viviendas, la distribución de espacios, instalaciones, etc., deben planificarse con cierto detalle.

Se pueden distinguir dos tipologías de encofrado túnel. La primera se forma con paneles independientes, donde los diedros se montan y desmontan para formar el túnel. La segunda la forman diedros unidos mediante una pieza móvil o clave. En este segundo sistema, el encofrado túnel se compone de dos medios cuerpos que, juntos, forman una célula. Juntando varias células, se puede construir el edificio. Una vez se coloca la ferralla y las instalaciones, se hormigonan las paredes y las losas en una sola operación.

http://spanish.formworkscaffoldingsystems.com

Eficiencia del proceso

Para el tipo de sitio de construcción y estructura adecuada, el encofrado tipo túnel es una forma muy rápida de construcción. Además, permite obtener acabados superficiales de alta calidad. Gracias a su diseño ingenieril, se logra una alta precisión dimensional en la estructura terminada. Además, este método requiere una fuerza laboral más reducida pero con habilidades múltiples en el lugar de la obra. La naturaleza repetitiva del trabajo facilita la planificación de las actividades de construcción.

Seguridad

Los sistemas de encofrado tipo túnel incluyen características normalizadas para la seguridad, como barandillas de protección. Muchos sistemas suelen tener protecciones de borde incorporadas. La mayoría de los encofrados tipo túnel se entregan en el sitio parcialmente ensamblados, lo que reduce la manipulación manual. El montaje se completa a nivel del suelo. La estructura completa del encofrado proporciona una plataforma de trabajo robusta y estable. La naturaleza repetitiva del trabajo permite que los operarios del sitio se familiaricen rápidamente con los aspectos de seguridad de su trabajo. Los proveedores de encofrados a menudo proporcionan materiales y recursos para capacitar a la fuerza laboral. El uso de herramientas eléctricas para el montaje es moderado.

Otras características de sostenibilidad

El sistema de encofrado es fácil de limpiar y reutilizar, lo que genera menos desperdicio en comparación con los encofrados tradicionales. Los sistemas de encofrado tipo túnel pueden ser muy rentables para ciertos tipos de estructuras. La naturaleza repetitiva del trabajo, junto con el encofrado diseñado, permite a los equipos del sitio ajustar finamente sus operaciones, lo que reduce al mínimo el desperdicio de concreto.

Consideraciones adicionales

El encofrado tipo túnel es particularmente económico para proyectos con 100 o más unidades celulares, pero también existen ejemplos en el extranjero donde se utilizan para viviendas de baja altura y construcciones con bastidores celulares mucho más pequeños. Se requiere un espacio suficiente para permitir una eliminación segura del túnel de la estructura en construcción. Es necesario una planificación adecuada para asegurar el espacio suficiente en el sitio para el transporte, almacenamiento, ensamblaje y desmontaje. El montaje requiere operarios completamente familiarizados con el sistema de encofrado.

Dejo a continuación unos cuantos vídeos explicativos del sistema. Espero que sean de vuestro interés.

A continuación os dejo un enlace de un catálogo donde se describen estos encofrados y su procedimiento constructivo: http://www.eit-es.com/catalogos/Encofrado%20Tunel.pdf

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Problemas resueltos de movimiento de tierras y compactación

En el año 1997 se editó un libro de problemas que se llamó «Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos«. Aunque ya han pasado años, me apetecía empezar la semana haciendo algunos comentarios sobre esta publicación.

Uno de los peores defectos que puede tener una escuela de ingeniería es desligarse de la realidad. Si bien es cierto que la investigación debe ocupar una parte de las tareas a las que se debe encomendar la universidad, también es cierto que una escuela de ingenieros debe formar profesionales capaces de abordar problemas reales cotidianos. El movimiento de tierras y las labores de compactación son, probablemente, una de las tareas más habituales de cualquier obra de ingeniería civil. Sin embargo, es habitual que en numerosas escuelas esta faceta se presente con una profundidad más bien teórica, siendo lo práctico secundario.

Este tipo de reflexión me hizo coleccionar datos, casos resueltos y problemas reales que tuve que afrontar en mis primeros años de práctica profesional. Al principio era una colección dispersa cuyo único objetivo era sistematizar mi trabajo habitual en obras lineales, casi todas ellas autovías y carreteras. Sin embargo, cuando empecé mi labor universitaria, me di cuenta que este material podía ser de extraordinaria importancia para nuestros alumnos.

En este libro, que seguro necesita alguna revisión, se abordan aspectos económicos, de producción, mantenimiento, reparación, etc. Además aparecen casos resueltos relacionados con el control de calidad, tramos de prueba, propiedades de los suelos y otros que creo son de interés. Además, aparecen en forma de cuestionario tipo test preguntas que aparecieron en los primeros años de docencia de la asignatura de Procedimientos de Construcción que pueden servir para aclarar algunas ideas y conceptos. Por último, se han incorporado aspectos de otras disciplinas que son de aplicación directa al problema de los equipos de producción de este tipo de unidad de obra: ensayos de fiabilidad, el problema del transporte, el problema de la asignación, caminos mínimos entre nodos, etc. Son un total de 100 problemas resueltos, 166 preguntas tipo test y un apéndice de tablas aplicables a este tipo de problemas. Creo que, en este momento, no existe una publicación similar en español.

Os dejo a continuación algunas direcciones desde donde se puede acceder a esta publicación. Espero que no se haya agotado.

http://books.google.es/books/about/Equipos_de_movimiento_de_tierras_y_compa.html?id=BCDpMloopMcC

http://www.amazon.es/Equipos-Movimiento-Compactaci%C3%B3n-Problemas-Resueltos/dp/8477215510

http://www.casadellibro.com/opiniones-libro/equipos-de-movimiento-de-tierras-y-compactacion-problemas-resuel-tos/9788477215516/946443

Referencia:

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.