áridos archivos - El blog de Víctor Yepes

La herramienta de cálculo del siglo XVII que vuelve a la vida gracias a Python.

Introducción: El arte perdido del cálculo visual.

Vivimos en un mundo donde cualquier cálculo, por complejo que sea, está a un clic de distancia. Dependemos totalmente de las calculadoras digitales y las computadoras, hasta el punto de que resulta difícil imaginar cómo se resolvían problemas de ingeniería complejos antes de la era digital. Sin embargo, hubo una herramienta ingeniosa y puramente visual que dominó el mundo técnico durante décadas: el nomograma.

¿Cómo es posible que una tecnología del siglo XVII, considerada obsoleta durante más de cuarenta años, esté resurgiendo en campos de alta tecnología como la ingeniería minera? La respuesta se halla en una sorprendente sinergia entre la sabiduría analógica del pasado y el poder del código abierto actual.

1. Más allá de la nostalgia: una herramienta antigua para problemas modernos.

Un nomograma es una representación gráfica de una ecuación matemática. Está compuesto por una serie de ejes graduados, rectos o curvos, que representan las variables de la fórmula. Para resolver la ecuación, basta con trazar una línea recta (llamada isopleta) que conecte los valores conocidos en sus respectivos ejes; el punto en el que esta línea corta el eje de la variable desconocida proporciona la solución al instante.

Aunque sus orígenes se remontan al siglo XVII, los nomogramas se convirtieron en herramientas indispensables en el siglo XIX para la navegación astronómica y, más tarde, en la década de 1920, para resolver complejos cálculos de ingeniería relacionados con la presión, el volumen y la temperatura. Durante el resto del siglo XX, vivieron su época dorada en campos como la medicina, la aeronáutica y la química, pero la llegada de los ordenadores en la década de 1980 los dejó relegados al olvido. Hoy, contra todo pronóstico, están volviendo a ser útiles, no como una curiosidad histórica, sino como una herramienta práctica y potente, especialmente en entornos de campo o talleres donde la tecnología digital no siempre es la mejor opción.

2. Ingeniería para todos: resuelve fórmulas complejas solo con una regla.

El beneficio más destacado de los nomogramas es su capacidad para democratizar el cálculo. Permiten que cualquier persona, independientemente de su formación matemática, pueda resolver ecuaciones complejas con gran precisión. Como señala un estudio reciente sobre su aplicación en ingeniería minera:

«Además, los nomogramas permiten que personas sin conocimientos previos resuelvan fórmulas complejas con una precisión adecuada».

Este enfoque es increíblemente poderoso. Elimina la barrera del conocimiento matemático avanzado y reduce drásticamente el riesgo de cometer errores al realizar cálculos manuales en tareas repetitivas. En la práctica, son más rápidos y fáciles de entender que los procedimientos analíticos tradicionales, ya que convierten un problema abstracto en una tarea visual sencilla.

3. A prueba de fallos: la robustez del papel frente a las pantallas.

En un mundo digital, la simplicidad del papel es una ventaja formidable. Los nomogramas destacan en entornos en los que los dispositivos electrónicos no son prácticos, como en operaciones de campo en minería, talleres mecánicos u obras. Sus ventajas son evidentes: son portátiles, resistentes y no necesitan electricidad ni conexión a internet.

Esta robustez los convierte en la herramienta ideal para realizar cálculos repetitivos sobre el terreno. Por ejemplo, un ingeniero de minas podría usar un nomograma impreso para determinar al instante el diseño correcto de una voladura, simplemente conectando líneas entre la densidad de la roca, la velocidad del explosivo y el diámetro de la perforación, y así reducir un cálculo complejo a una tarea visual simple y robusta sobre el papel.

4. El Renacimiento digital: cómo el código abierto revivió el nomograma.

Si los nomogramas son tan útiles, ¿por qué desaparecieron? Su principal inconveniente histórico no radicaba en su uso, sino en su creación. La parte más engorrosa era el dibujo matemático de las escalas graduadas, un proceso laborioso y especializado que probablemente fue una de las principales causas de su declive.

Aquí es donde entra en juego el software moderno. El resurgimiento de esta técnica se debe en gran parte a PyNomo y Nomogen, dos herramientas de código abierto basadas en Python. Fueron creadas por Leif Roschier y Trevor Blight, dos de los autores del estudio que ha inspirado este resurgimiento, que han unido así la experiencia académica con la programación moderna. Estas soluciones permiten a cualquier ingeniero o científico generar nomogramas complejos y precisos en cuestión de segundos, eliminando el obstáculo que los había hecho obsoletos.

5. Intuición visual: comprendiendo la relación entre las variables.

Además de su utilidad práctica, los nomogramas ofrecen una ventaja más sutil, pero profunda: fomentan la comprensión conceptual del problema. Mientras que una calculadora o un programa informático suelen funcionar como una «caja negra» que simplemente proporciona un resultado, un nomograma permite ver la relación entre las variables.

Esta visualización intrínseca de los datos permite una comprensión mucho más profunda. Al mover la isopleta (la regla) sobre el gráfico, un ingeniero puede desarrollar una intuición sobre cómo afecta un pequeño cambio en una variable a las demás, algo que se pierde al introducir simplemente números en un software. Por ello, se convierten en una poderosa herramienta didáctica.

Conclusión: lecciones de una sabiduría olvidada.

La historia del nomograma es un ejemplo fascinante de cómo las ideas del pasado pueden recuperar su relevancia gracias a la tecnología moderna. La combinación de una técnica de cálculo del siglo XVII con un software de código abierto del siglo XXI demuestra que no se trata solo de una reliquia, sino de una prueba de que las soluciones más simples y visuales pueden seguir siendo increíblemente valiosas.

Su regreso nos obliga a plantearnos una pregunta importante: en nuestra carrera constante hacia la digitalización, ¿qué otras herramientas analógicas e ingeniosas hemos olvidado que podrían ayudarnos a resolver los problemas del mañana?

Os dejo aquí una conversación en la que se tratan estos conceptos.

En este vídeo se resumen los conceptos más relevantes sobre los nomogramas.

Os dejo la comunicación que presentamos recientemente en el VII Congreso Nacional de Áridos. En ella se ilustran, proporcionan y explican detalladamente siete ejemplos originales de nomogramas que se utilizan para resolver ecuaciones comunes en la industria de la explotación de áridos, como el diseño de voladuras y la estimación de ratios de perforación.

Pincha aquí para descargar

Referencia:

MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; YEPES, V.; ROSCHIER, L.; BLIGHT, T.; BOULET, D.; PERALES, A. (2025). Elaboración y uso de nomogramas para el ámbito de las explotaciones de áridos. Introducción de los códigos abiertos Pynomo y Nomogen. Actas del VII Congreso Nacional de Áridos, Córdoba, pp. 1085-1100. ISBN 978-84-125559-2-9.

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

Preguntas frecuentes sobre la dosificación de hormigones

¿Qué es la dosificación del hormigón y por qué es tan importante?

La dosificación del hormigón consiste en determinar las proporciones exactas de sus componentes (cemento, agua, áridos y aditivos) para obtener una mezcla óptima. El objetivo es que el hormigón resultante posea las características idóneas de durabilidad, resistencia, compacidad y consistencia para la obra en cuestión. Una dosificación adecuada es fundamental para garantizar la resistencia y la durabilidad de las estructuras. Si no se realiza adecuadamente, la mezcla puede perder homogeneidad y los componentes pueden segregarse, lo que comprometería las propiedades del hormigón endurecido.

¿Cuáles son los factores clave que hay que considerar antes de dosificar el hormigón?

Antes de dosificar el hormigón, es importante considerar varios factores para garantizar que la mezcla sea adecuada para la aplicación deseada. Estos incluyen:

Resistencia deseada del hormigón: es la propiedad mecánica principal que se busca.
Condiciones ambientales: la exposición a temperaturas extremas, ciclos de congelación-deshielo o ambientes agresivos (como el agua de mar o los sulfatos) influye en la durabilidad.
Equipos de fabricación y compactación: la elección entre métodos manuales o mecánicos para la mezcla y la compactación incide en la trabajabilidad y en la necesidad de aditivos.
Granulometría y la calidad de los áridos: el tamaño máximo, la forma (rodado o machacado) y la distribución granulométrica son esenciales para la compacidad y la trabajabilidad.
Dimensiones de la sección y disposición de las armaduras: influyen en el tamaño nominal máximo del árido y en la trabajabilidad necesaria para garantizar un buen llenado y una correcta compactación.
Tipo de cemento y el uso de aditivos: determinan las propiedades de fraguado, de endurecimiento y las características especiales del hormigón.

¿Cuáles son los principales métodos de dosificación del hormigón?

Existen varios métodos, cada uno adecuado para diferentes situaciones y niveles de precisión:

Dosificación en volumen: es el método más antiguo y sencillo. Se utiliza principalmente en obras pequeñas y consiste en determinar las cantidades mediante tablas de proporciones para obtener un metro cúbico de hormigón.
Métodos basados en el contenido de cemento: incluyen el método de Fuller y la fórmula de Bolomey. Estos se centran en la cantidad de cemento por metro cúbico y en la granulometría de los áridos para lograr una buena densidad y trabajabilidad, con el objetivo de utilizar menos cemento.
Métodos basados en la resistencia a la compresión: como el método A.C.I. y el método De la Peña. Estos parten de la resistencia deseada del hormigón y consideran la cantidad de agua, el tamaño y el tipo de árido, así como la consistencia, para determinar las proporciones. Se utilizan ampliamente en obras estructurales.
Métodos racionales: como el método Faury, que se basa en principios granulométricos y define una curva granulométrica ideal para garantizar una granulometría total adecuada, incluida la del cemento. Es más flexible y preciso, pero requiere cálculos más complejos.
Métodos prácticos/experimentales: como el método de Valette y los hormigones de prueba, que implican la realización de mezclas experimentales en el laboratorio o en la obra para verificar y ajustar las proporciones en función de las propiedades del hormigón fresco y endurecido.

¿Cómo influyen la relación agua/cemento y la cantidad de cemento en la dosificación?

La relación agua/cemento (a/c) es un factor crítico para la resistencia y la durabilidad del hormigón. A menor relación a/c, mayor resistencia y durabilidad, y menor coste si la resistencia es fija. La cantidad de cemento, junto con la relación a/c, se selecciona para cumplir los requisitos de resistencia y durabilidad. El Código Estructural establece límites para el contenido de cemento: no puede ser inferior a 200, 250 y 275 kg/m³ para hormigón en masa, armado o pretensado, respectivamente. La cantidad máxima de cemento por metro cúbico de hormigón suele ser de 500 kg, aunque este límite puede superarse con la autorización de la dirección de obra. Una relación agua/cemento adecuada y un contenido de cemento adecuado minimizan el riesgo de segregación y aseguran la cohesión de la mezcla.

¿Por qué son importantes los ensayos experimentales con hormigón dosificado y qué se evalúa?

El cálculo matemático y teórico de las proporciones del hormigón no exime de la responsabilidad de comprobar experimentalmente la composición obtenida. En la práctica, múltiples factores pueden influir en las propiedades del hormigón. Los ensayos experimentales son cruciales para:

Verificación de la docilidad (trabajabilidad): se mide mediante el método del asentamiento del cono de Abrams (UNE EN 12350-2), a fin de garantizar que el hormigón pueda moldearse y compactarse fácilmente en obra.
Comprobación de la resistencia: se verifica mediante ensayos de resistencia a la compresión con probetas fabricadas y curadas según las normas específicas (UNE-EN 12390-2).
Ajustes y correcciones: Las pruebas permiten ajustar la dosis de agua para lograr el asentamiento requerido y, si el rendimiento difiere significativamente del cálculo teórico (más del ±3 %), se corrigen las proporciones de los áridos. También se pueden ajustar las dosis de cemento si la resistencia obtenida supera la necesaria. La toma de muestras para estos ensayos se realiza en el punto de vertido, a la salida del elemento de transporte, entre un cuarto y un tercio de la descarga, y deben estar presentes el proveedor del hormigón y el constructor, con un acta levantada por el laboratorio.

¿Cómo influye la dosificación del hormigón en la segregación de sus componentes?

La segregación es la pérdida de homogeneidad de la mezcla de hormigón y está directamente relacionada con una dosificación incorrecta. Un hormigón mal dosificado puede presentar dos tipos principales de segregación:

Por exceso de agua: si la cantidad de agua es excesiva, el mortero puede separarse de los áridos y los áridos más gruesos tienden a depositarse en el fondo.
Por escasez de agua y exceso de finos (hormigón muy seco): en este caso, los áridos más gruesos se separan y se depositan con mayor facilidad que las partículas más finas. Para evitar la segregación, es fundamental realizar una dosificación que asegure la cohesión de la mezcla. Las mezclas más propensas a la segregación son las que contienen mucha arena, las ásperas o poco dóciles y las extremadamente secas o fluidas. Un aumento adecuado de la cantidad de agua suele mejorar la cohesión y eliminar la segregación en mezclas secas.

¿Cuáles son las limitaciones y correcciones más habituales en la dosificación del hormigón en la práctica?

A pesar de los métodos teóricos, la dosificación del hormigón en la práctica presenta limitaciones y requiere correcciones.

Limitaciones normativas: el Código Estructural establece rangos mínimos y máximos para el contenido de cemento y la relación agua/cemento con el fin de garantizar la durabilidad y la resistencia del hormigón en función del tipo de estructura y de la exposición.
Ajustes por humedad de los áridos: los áridos de la obra suelen tener un grado de humedad distinto del de la condición saturada y del de la superficie seca considerados en la dosificación inicial. Esta humedad afecta tanto la cantidad de agua efectiva en la mezcla como el peso real de los áridos. Por tanto, se calcula la humedad libre y se ajustan, en consecuencia, la dosis de agua y el peso de los áridos. Si la dosificación se mide en volumen, también debe considerarse el esponjamiento de la arena.
Modificación por rendimiento: se comprueba si el volumen de hormigón producido en obra coincide con el volumen teórico calculado. Si hay diferencias (generalmente, superiores al ±3 %), se ajustan las proporciones de los áridos para mantener la dosis de cemento y la relación agua/cemento.
Corrección por variaciones de la granulometría: si la arena suministrada contiene proporciones de grava no previstas o si la granulometría general de los áridos varía, es necesario modificar las proporciones de arena y grava para mantener la trabajabilidad y la compactación deseadas y asegurar el cumplimiento de las bandas granulométricas óptimas.

¿Quiénes son los «participantes» clave en la fabricación de un buen hormigón?

Existe una metáfora ingeniosa para describir los roles esenciales en este proceso:

Un sabio para el agua: ya que es fundamental para la trabajabilidad, la resistencia y la durabilidad, su cantidad debe calcularse y controlarse cuidadosamente.
Un avaro con el cemento: destaca la necesidad de ser eficiente en su uso, el componente más costoso, sin comprometer las propiedades deseadas del hormigón. Esto implica un uso óptimo que cumpla con los requisitos mínimos de resistencia y durabilidad.
Un dadivoso para los áridos: sugiere generosidad al seleccionar y combinar los áridos, buscando la mejor granulometría y calidad posibles para lograr la máxima compacidad y una trabajabilidad adecuada a las condiciones de la obra.
Y para revolverlo… ¡Un genio de la ingeniería! Este último participante subraya el papel fundamental del ingeniero, que con su experiencia y conocimiento, y una pizca de audacia, integra todos los componentes y ajusta el proceso para asegurar el éxito final del hormigón. Esto implica supervisión constante, capacidad para realizar correcciones en obra y garantizar el cumplimiento de todas las especificaciones.

Os dejo un audio de resumen de este tema:

Os dejo varios vídeos, que espero, os sean útiles:

También os dejo unos documentos sobre este tema:

Pincha aquí para descargar

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Glosario de términos clave

Dosificación del hormigón: Proceso de determinar las proporciones exactas de los componentes (cemento, agua, áridos, aditivos) para obtener una mezcla de hormigón con las características deseadas (resistencia, durabilidad, trabajabilidad, etc.).
Hormigón en masa: Hormigón sin armadura de acero.
Hormigón armado: Hormigón que contiene una armadura de acero para mejorar su resistencia a la tracción.
Hormigón pretensado: Hormigón en el que se inducen esfuerzos de compresión antes de la aplicación de las cargas de servicio, generalmente mediante tendones de acero.
Resistencia característica: Valor de resistencia a la compresión del hormigón por debajo del cual solo se espera un porcentaje especificado de resultados (p. ej., 5 %). Es la resistencia mínima garantizada por la normativa.
Resistencia media de dosificación: Resistencia promedio objetivo para la mezcla de hormigón, calculada para asegurar que la resistencia característica se cumpla en obra, considerando la variabilidad del proceso.
Áridos: Materiales granulares (arena, grava) que forman el esqueleto del hormigón.
Granulometría: Distribución por tamaños de las partículas de un árido. Una granulometría adecuada es crucial para la trabajabilidad y compacidad del hormigón.
Tamaño máximo nominal del árido: Dimensión máxima de las partículas del árido grueso utilizada en una mezcla de hormigón.
Consistencia del hormigón: Medida de la fluidez o rigidez del hormigón fresco, generalmente determinada mediante el ensayo de asentamiento del cono de Abrams.
Trabajabilidad: Propiedad del hormigón fresco que describe la facilidad con la que puede ser mezclado, transportado, colocado, compactado y acabado sin segregación.
Asentamiento del cono de Abrams: Ensayo estandarizado para medir la consistencia del hormigón fresco.
Relación agua/cemento: Proporción en peso de agua libre respecto al cemento en la mezcla de hormigón. Es el factor más influyente en la resistencia y la durabilidad del hormigón.
Aditivos: Sustancias añadidas al hormigón en pequeñas cantidades para modificar sus propiedades (p. ej., plastificantes, incorporadores de aire, retardantes).
Segregación: Separación de los componentes del hormigón fresco, lo que da lugar a una distribución no uniforme de los materiales y a propiedades inferiores.
Gessner (parábola de Gessner): Curva granulométrica teórica que representa una distribución de tamaños de áridos que maximiza la compacidad y la docilidad de la mezcla.
Bolomey (fórmula de Bolomey): Método de dosificación basado en el contenido de cemento, que busca una mezcla económica y resistente, perfeccionando el método de Fuller.
Método A.C.I. (American Concrete Institute): Método empírico de dosificación ampliamente utilizado, basado en tablas y experiencia para determinar las proporciones de la mezcla.
Método de la Peña: Método de dosificación basado en la resistencia a la compresión, aconsejado para hormigones estructurales con condiciones de ejecución controlables.
Método de Fuller: Método de dosificación antiguo basado en el contenido de cemento y una granulometría continua.
Método Faury: Método de dosificación racional que se fundamenta en principios granulométricos y en el concepto de «curva granulométrica ideal», que incluye el efecto de pared.
Método de Valette: Método experimental de dosificación que emplea técnicas de laboratorio para determinar las proporciones óptimas de los materiales.
Humedad libre: Agua contenida en los áridos por encima de la cantidad necesaria para su estado saturado con superficie seca, que contribuye al agua de amasado de la mezcla.
Agua de absorción: Agua que los áridos pueden absorber hasta alcanzar su estado saturado superficialmente seco (sss).
Rendimiento del hormigón: Volumen real de hormigón producido por una amasada o por unidad de cemento, comparado con el volumen teórico.
Efecto de pared: Fenómeno cuantificado por Faury que describe la influencia de las superficies rígidas (moldajes y armaduras) en la densidad y distribución granular del hormigón adyacente.
Módulo de finura: Indicador de la finura o grueso de un árido, especialmente arena, utilizado en algunos métodos de dosificación.
Huso granulométrico: Rango de curvas granulométricas consideradas aceptables para un determinado tipo de hormigón y de aplicación.
Densidad aparente (de áridos): Masa de un volumen de árido, incluyendo los huecos entre las partículas.
Densidad real (de áridos o cemento): Masa de un volumen de material sólido, excluyendo los huecos.

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

Cálculo de la carga circulante de un circuito cerrado de molienda

Figura 1. Circuito cerrado de molienda (Álvarez, 1996).

En la industria minera, se utilizan molinos de bolas en circuito cerrado cuando se busca liberar las especies minerales antes de concentrarlas. Este proceso tiene como objetivo minimizar la generación excesiva de partículas ultrafinas. Para ello, es fundamental contar con un instrumento de clasificación que se ajuste al tamaño de las partículas y a las condiciones específicas de la operación.

En los procesos en seco, se deben utilizar clasificadores neumáticos que permitan realizar cortes granulométricos adecuados al tamaño del producto final deseado. En contraste, en operaciones que manejan pulpa, el uso de hidrociclones es lo habitual, especialmente para cortes granulométricos inferiores a 75 micrómetros. Para partículas de mayor tamaño, se pueden emplear tanto hidrociclones como clasificadores mecánicos, dependiendo principalmente de la capacidad de molienda necesaria. Es importante señalar que los hidrociclones diseñados para cortes gruesos suelen tener una alta capacidad de tratamiento que puede exceder la capacidad de molienda disponible. Entre los clasificadores mecánicos más utilizados se encuentran el tipo Akins, que utiliza un tornillo sinfín, y el tipo Dorr, que emplea rastrillos.

La Figura 1 muestra un esquema de un circuito cerrado que incluye un molino de rebose y un clasificador en espiral o tornillo. Una forma de ajustar el tamaño de corte del clasificador es añadir agua. Este procedimiento modifica la viscosidad de la pulpa, lo que influye en la carga circulante y permite un control más preciso del proceso.

En este circuito cerrado, la nueva alimentación se introduce directamente en el molino. Sin embargo, existe una variante que se utiliza cuando la nueva alimentación ya contiene una gran cantidad de finos o cuando se desea minimizar completamente su producción. En este caso, la nueva alimentación se introduce directamente en el clasificador, como se ilustra en la Figura 2.

Figura 2. Circuito cerrado con alimentación al clasificador (Álvarez, 1996).

La Figura 3 muestra la variación típica de la capacidad de un molino a medida que aumenta la carga circulante en comparación con un circuito abierto. La carga circulante se expresa comúnmente como un porcentaje en peso del retorno del molino en relación con la nueva alimentación. Un valor del 250 % se considera normal en este contexto.

Figura 3. Variación de la capacidad con la carga circulante (Álvarez, 1996)

A continuación os dejo un nomograma elaborado por los profesores Pedro Martínez-Pagán, Jaime Sepúlveda y Daniel Boulet que permite el cálculo de la carga circulante. Espero que os sea de interés.

Referencias:

ÁLVAREZ, R. (1996). Trituración, molienda y clasificación. Ed. Fundación Gómez Pardo. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas, Universidad Politécnica de Madrid.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

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

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

WILLS, B.A.; NAPIER-MUNN, T. (2006). Mineral Processing Technology. An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery. Elsevier Science & Technology Books, 7^th edition.

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

Dosificación de los áridos en la fabricación del hormigón

La dosificación de los áridos es un proceso más complejo que la dosificación del cemento, pues debe considerarse el agua contenida en estos componentes. Esta agua puede estar presente en la superficie de los áridos, entre sus partículas e incluso en su interior, como ocurre con los áridos ligeros. Para lograr dosificaciones precisas, es fundamental mantener un conocimiento constante de las cantidades variables de agua. La dosificación de áridos puede realizarse de manera ponderal o volumétrica.

Dosificación por volumen

Un dosificador de áridos por volumen consta de una cinta transportadora, ubicada debajo de la tolva de almacenamiento, que se mueve a velocidad constante, y de un registro vertical que regula la altura del material extraído sobre la banda (Figuras 1 y 2). El volumen distribuido es proporcional al tiempo de descarga, el cual se controla mediante temporizadores.

Figura 1. Dosificador volumétrico de áridos

Este procedimiento no se ve afectado por la humedad de los materiales, lo que lo hace especialmente adecuado para áridos ligeros, cuya densidad puede variar significativamente según su contenido de agua. Sin embargo, el peso del material extraído puede verse influido por el grado de compactación del material sobre el dosificador, es decir, por la altura de carga en las tolvas de almacenamiento.

Figura 2. Detalle del dosificador volumétrico de áridos

La dosificación en volumen es más complicada que la en peso. En las instalaciones muy pequeñas, donde se realiza la dosificación directamente en el skip o en un dispositivo similar, los áridos deben verterse hasta alcanzar los niveles de referencia preestablecidos. Este procedimiento repetitivo no solo consume mucho tiempo, sino que también aumenta la probabilidad de errores.

Cuando la alimentación se realiza mediante una cinta transportadora, el control de los volúmenes transportados resulta más sencillo. Conociendo el ancho de la cinta, solo es necesario instalar un gálibo sobre ella, que debe operar a una velocidad constante. Conociendo esta velocidad, se puede determinar el tiempo de funcionamiento necesario para alimentar una amasada. Los dosificadores volumétricos se instalan generalmente justo debajo del silo o de la tolva. El material a dosificar se carga directamente en una pequeña cinta llamada extractora.

Este procedimiento presenta varias ventajas, como un bajo coste, una gran simplicidad, un bajo mantenimiento y un reducido espacio de ocupación. Sin embargo, también presenta inconvenientes, como la imprecisión causada por los esponjamientos variables de las arenas, la irregularidad en los caudales sobre la cinta y las posibles inconsistencias en la caída del material a través de las trampillas. Según los fabricantes, los errores de medida entre las cantidades programadas y las obtenidas son inferiores a ±2 %.

Dosificación por peso

La dosificación ponderal se ha convertido en el método preferido tanto para cementos como para áridos, gracias a su mayor precisión y facilidad de implementación frente a la dosificación volumétrica. Existen varias opciones para realizar este proceso cuando las tolvas están en línea. Se pueden utilizar básculas individuales que alimentan el material mediante una cinta transportadora (Figura 3) o básculas móviles que se trasladan entre diferentes tolvas (Figura 4). Otra alternativa es una báscula con cinta extractora que utiliza una única tolva pesadora, larga y estrecha, que se vacía al activar una cinta transportadora ubicada en el fondo (Figura 5). Para los compartimentos correspondientes, las compuertas de sector son las más comúnmente utilizadas y pueden accionarse de forma manual, eléctrica, neumática o hidráulica. En algunos casos, las compuertas se reemplazan por alimentadores electromagnéticos o de cinta transportadora.

Básculas independientes: Se trata de un pesaje simultáneo, en el que cada componente o árido dispone de su propia báscula y todas ellas descargan el material en una cinta transportadora que lo lleva al skip de la mezcladora. Este método proporciona alta precisión y alta productividad.

Figura 3. Básculas independientes bajo tolvas en línea

Báscula móvil: Se trata de un procedimiento más lento que el de las básculas independientes. La báscula se desplaza de una tolva a la siguiente. Se realiza un pesaje acumulativo o por adición, en el que los componentes se pesan secuencialmente en la misma báscula. Cuando la aguja del dial alcanza la cantidad requerida del primer árido, se cierra su compuerta y se abre la del siguiente, lo que permite ahorrar espacio y reducir los costes de instalación e inversión. Estos sistemas suelen ser menos precisos que las básculas independientes, especialmente cuando se pesa el cemento al final del proceso.

Figura 4. Báscula móvil bajo tolvas en línea

Báscula con cinta pesadora: También existen sistemas de pesaje continuo para áridos, como las cintas pesadoras, que actúan como medidores de caudal. Una cinta pesadora consta de una báscula que mide el peso de un elemento de la cinta (por ejemplo, la reacción de un rodillo), un indicador de esfera y un totalizador, generalmente digital. Este totalizador se acciona mediante un motor cuya tensión de alimentación depende de la velocidad de la cinta y de la carga indicada por el dispositivo de pesaje. Estos sistemas, también conocidos como básculas o rodillos integradores, permiten reducir la altura de las plantas de producción, aunque su precisión varía entre el 0,5 % y el 1 %. Este tipo de báscula permite una dosificación más rápida y es especialmente útil en instalaciones de prefabricados, donde se manejan diversos tipos de áridos, así como en centrales de dosificación para hormigoneras sobre camión.

Cuando las tolvas verticales descargan sobre una misma báscula, puede haber un sistema de pesaje aditivo, tal como se ha descrito con la báscula móvil y con sistemas de pesaje sustractivo. En este último caso, se llena la báscula y se determina el peso total; luego, se abre y se cierra la compuerta hasta que la aguja marque la diferencia deseada. Este método simplifica la instalación, ya que no requiere una tolva superior ni la dosificación mediante compuertas.

La báscula más aceptada es la de suspensión en cuatro puntos, que evita errores de peso causados por el desequilibrio de la carga en el recipiente. Aunque la báscula romana de cursor es económica y precisa, la balanza de resorte con índice se ha vuelto más común para áridos y cemento, ya que permite realizar múltiples pesadas aditivas y llevar a cabo un control adecuado en vacío, lo cual es especialmente importante en el caso del cemento. Además, algunos fabricantes utilizan básculas medidoras de presión, que miden el peso eléctricamente en lugar de recurrir a básculas mecánicas.

En las instalaciones con skip pesador, los áridos no se descargan en una tolva pesadora fija, sino que se descargan directamente en la cubeta del skip de la mezcladora. Este sistema se emplea principalmente para reducir la altura del equipo de pesaje y eliminar o minimizar la necesidad de una fosa en el muro de almacenamiento. El principal inconveniente es que no se puede comenzar a dosificar los áridos hasta que el skip esté apoyado en la báscula, lo que generalmente afecta al ciclo de la hormigonera y reduce el número de amasadas por hora, disminuyendo así la producción.

Os dejo un vídeo ilustrativo sobre este tema.

Referencias:

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

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

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

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

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

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

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

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

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.

YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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

Amasado y transporte del hormigón ligero

Figura 1. Panteón de Agripa, con uso de hormigón ligero (áridos de roca volcánica). https://es.wikipedia.org/

El hormigón de áridos ligeros, comúnmente conocido como «hormigón ligero», tiene numerosas aplicaciones en el campo del hormigón estructural, tanto en elementos armados como en pretensados. Se utiliza en estructuras de edificios, principalmente en losas, cubiertas laminares, puentes y elementos prefabricados. Su desarrollo ha estado ligado a la capacidad de fabricar áridos ligeros y, actualmente, la gama de resistencias que puede alcanzar es similar a la de los hormigones ordinarios.

La primera utilización documentada de hormigón ligero data del siglo II a. C., durante la construcción del Panteón de Roma (Figura 1). Para cubrir la bóveda de 44 m de diámetro, los ingenieros romanos emplearon una mezcla de argamasa y piedra pómez para reducir su peso.

El Código Estructural define en su Anejo 8 el hormigón con áridos ligeros (HL) como aquel hormigón de estructura cerrada, cuya densidad aparente, medida en condición seca hasta peso constante, es inferior a 2000 kg/m³ y superior a 1200 kg/m³, y que contiene una cierta proporción de árido ligero, tanto natural como artificial. Se excluyen los hormigones celulares, tanto de curado estándar como de curado en autoclave. Es importante resaltar que la densidad aparente (o peso unitario) en el estado fresco es superior a la del hormigón con árido normal y depende del grado de saturación del árido ligero y del contenido de agua de amasado.

El hormigón ligero es más caro que el hormigón ordinario. Sin embargo, el coste total de la estructura o construcción se reduce al emplear un material que genera menos cargas, lo que optimiza el armado y las cimentaciones. Básicamente, los áridos ligeros utilizados en hormigones estructurales son de origen artificial.

Figura 2. Hormigón ligero blanco. https://www.trasbordo.es/bachillerato-ohs-hormigon-ligero-estructural-blanco/

Un problema habitual durante el amasado, el transporte y la colocación de este hormigón es la segregación negativa. En este fenómeno, los áridos de mayor tamaño y menor densidad tienden a elevarse dentro de la masa, es decir, a flotar. Este efecto se vuelve especialmente pronunciado con ciertos áridos ligeros cuando el hormigón se vierte y se vibra.

La mayoría de los hormigones ligeros experimentan una retracción significativa o cambios volumétricos al endurecerse, especialmente cuando hay variaciones en la humedad ambiental. Estas variaciones pueden causar problemas importantes. La retracción hidráulica depende en gran medida del tipo de árido y de la dosificación de la mezcla, mientras que los cambios de volumen por variación de la humedad dependen de la permeabilidad del hormigón y de los áridos empleados. El curado a vapor a presión reduce estos cambios de manera muy eficaz.

Las instalaciones de fabricación son fundamentales para lograr las características deseadas del hormigón ligero, así como para asegurar la constancia y la homogeneidad de sus propiedades, garantizando la seguridad y la fiabilidad que el usuario requiere. Debido a las particularidades del hormigón ligero y de algunos de sus componentes, es esencial disponer de acopios bien definidos que eviten la contaminación de los áridos y de las instalaciones. Además, es necesario contar con balsas u otros sistemas que permitan la inmersión o el riego de los áridos para su adecuada humectación.

Amasado

El amasado del hormigón puede realizarse de manera seca o húmeda, siendo esta última la más recomendable debido a la mayor regularidad que se obtiene en el producto final. Además, es importante destacar que se debe aumentar el tiempo de amasado en comparación con el hormigón normal para controlar la absorción del árido y lograr un producto homogéneo.

Para el amasado, se pueden utilizar amasadoras de caída libre o de salida forzada, siendo estas últimas más efectivas, ya que presentan menos pérdida de conglomerante por adherencia.

Las amasadoras de caída libre tienden a formar adherencias de la pasta de cemento y de los finos en las paredes del tambor, debido a que el efecto desincrustante de los áridos ligeros contra las paredes durante el amasado es mucho menor que el de los áridos normales. Esto es especialmente relevante en las mezclas con poca agua y algo de cemento, habituales en estos hormigones para lograr elevadas resistencias.

La secuencia de carga en la amasadora es otro aspecto crucial que debe tenerse en cuenta, ya que puede variar en función de los siguientes factores:

La densidad del árido ligero utilizado.
El grado de saturación de ese árido
El uso de aditivos o su ausencia.

En función de estos factores, se debe decidir si cargar y amasar primero el árido y la arena con el agua para evitar variaciones en el contenido de agua de amasado y, por ende, en la relación agua/cemento. También es importante evitar la absorción de aditivos por el árido, ya que podría reducir su efectividad.

Una opción es añadir toda el agua al principio para evitar estos problemas; sin embargo, es preferible utilizar amasadoras forzadas de alto rendimiento.

El amasado debe seguir esta secuencia: incorporar los áridos ligeros, poner en marcha la hormigonera y añadir al menos dos tercios del agua de amasado. Se debe mezclar durante 30 segundos a 1 minuto, luego añadir el cemento y el agua restante. Amasar durante dos minutos con la carga total. Si la amasadora se ha detenido, dar diez vueltas a la velocidad de mezclado antes de descargar para evitar la segregación.

Los aditivos en polvo se deben añadir mezclados con el cemento, mientras que los aditivos líquidos se incorporan con la segunda carga de agua de amasado. Durante la primera carga de agua, los áridos absorben parte de ella, por lo que los aditivos no deben mezclarse en esta etapa, ya que serían absorbidos por los áridos y perderían efectividad. Lo mismo ocurre si se añade cemento en seco, pues la lechada absorbida por los áridos reduciría su contenido. Por lo tanto, los aditivos no deben incorporarse hasta que los áridos hayan sido debidamente humedecidos.

Si se utilizan áridos secos, es necesario mezclar el árido grueso y la arena con una cantidad de agua equivalente al 40 %-60 % del total antes de añadir el cemento, durante al menos un minuto. Se debe calcular la cantidad total de agua añadiendo al agua efectiva para la pasta de cemento la cantidad que absorben los áridos en 30 minutos. Si se emplean áridos secados en horno, puede ser necesario mantener la hormigonera parada durante un tiempo tras la primera incorporación de agua, para permitir así una absorción uniforme. De no hacerlo, la trabajabilidad del hormigón podría disminuir rápidamente durante el amasado.

En el caso de utilizar áridos húmedos, es crucial determinar previamente su contenido de humedad y restarlo de la cantidad de agua absorbida en 30 minutos. Es importante destacar que la correcta adición de agua tiene un impacto significativo tanto en la resistencia como en la trabajabilidad del hormigón.

En general, el tiempo de amasado necesario para los hormigones con áridos ligeros es mayor que para los hormigones con áridos normales. Este tiempo adicional se utiliza para humedecer adecuadamente los áridos antes de añadir el cemento y para homogeneizar la mezcla después de incorporar el aditivo y de añadir toda el agua de amasado. Este proceso prolongado evita que la rápida absorción de agua y del aditivo por parte del árido ligero reduzca la trabajabilidad del hormigón y la eficacia del aditivo. En general, se aconseja no superar los 2 minutos de amasado para evitar la trituración de los áridos ligeros. Aunque en la práctica los tiempos de hasta tres minutos no suelen causar daños apreciables, no se recomienda exceder el tiempo indicado, especialmente con áridos de baja dureza y resistencia.

Transporte

El transporte del hormigón ligero se realiza con los mismos medios que los hormigones convencionales. Sin embargo, es importante evitar sistemas que favorezcan la segregación, como los camiones estacionarios o las cintas. En la práctica, el uso de estos sistemas ya está muy restringido incluso para los hormigones normales.

El transporte del hormigón debe realizarse en camiones hormigonera, pues esto permite corregir la disminución de la docilidad que ocurre durante el transporte. Asimismo, evita la tendencia a la segregación del árido ligero en hormigones de alta docilidad mediante un amasado previo al vertido. Es importante destacar que la consistencia del hormigón puede reducirse durante el transporte más que en el caso de los hormigones normales. Además, existe una mayor tendencia a la segregación, especialmente en hormigones de mayor fluidez y con áridos de menor densidad. Por lo tanto, se recomienda utilizar aditivos o adiciones que reduzcan el contenido de agua y mejoren la estabilidad del hormigón.

El transporte por camión es un método habitual, ya que facilita el control de las precauciones técnicas y del equipo necesario, como la humedad de los áridos, el orden de amasado y las hormigoneras de salida forzada en la planta. Los tiempos de transporte son comparables a los de los hormigones convencionales, aunque durante el traslado puede producirse una pérdida de consistencia debido a la absorción de agua por los áridos ligeros. Para prevenir estos problemas, es crucial humedecer adecuadamente los áridos antes de su uso. La cantidad exacta de agua de amasado debe determinarse mediante ensayos previos, considerando la humedad de los áridos, el tiempo de transporte y la consistencia requerida en la obra. Se deben seguir las pautas de amasado establecidas y ajustar la consistencia en la obra, si es necesario, añadiendo agua adicional o un aditivo fluidificante. Este ajuste no afectará a la resistencia, siempre que se realice de manera controlada para alcanzar el asentamiento de cono especificado y compensar así el agua absorbida en exceso por los áridos. Sin embargo, se recomienda probar el procedimiento mediante ensayos previos.

El mezclado exclusivo en camión presenta problemas con estos hormigones debido a la formación de grumos de pasta en las paredes del tambor, lo que debe evitarse. Es preferible realizar el amasado por completo en planta y luego transportar el hormigón a la velocidad de giro del camión. Antes de descargar, se recomienda girar el tambor diez veces a la velocidad de amasado. No es necesario imponer limitaciones estrictas al número total de revoluciones durante el transporte para evitar la trituración de los áridos, ya que, en la práctica, este fenómeno no se ha observado.

Cuando se transporta hormigón con áridos ligeros por tubería, es crucial tener en cuenta cómo la presión de bombeo afecta a la absorción de agua por los áridos ligeros. Una presión elevada aumenta la absorción de agua, mientras que una disminución de la presión puede provocar un exceso de agua en relación con el cemento. En el primer caso, puede perderse trabajabilidad y complicarse la operación de bombeo, por lo que es esencial presaturar los áridos. En el segundo caso, la resistencia del hormigón se verá comprometida y su estructura interna perderá compacidad. Por lo tanto, es fundamental ajustar la dosificación para prever y mitigar estas alteraciones, limitando adecuadamente las distancias y alturas de bombeo. Por ello, se recomienda realizar pruebas de bombeo para verificar que las características del hormigón fresco no se vean afectadas de manera notable.

Se adjunta el Anejo 8 del Código Estructural sobre recomendaciones para el uso de hormigón con áridos ligeros.

Pincha aquí para descargar

Os dejo algunos vídeos que espero que os interesen.

Referencias:

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

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

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

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

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

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

TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.

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.

Pilas cónicas para el almacenamiento de graneles

Figura 1. Pila cónica de almacenamiento de graneles al aire libre. https://jenike.com/services/conceptual-functional-engineering/stockpiles/

La utilización de montones o pilas permite almacenar de manera económica grandes cantidades de graneles sólidos al aire libre. Estos espacios pueden ser completamente abiertos o parcialmente cubiertos. En términos generales, estas instalaciones suelen generar emisiones difusas debido a la erosión eólica y/o a la manipulación de los materiales. Por lo tanto, el almacenamiento al aire libre de graneles es apropiado para aquellos materiales que no se verán afectados por las condiciones meteorológicas.

El montón se crea al dejar caer el material desde una altura específica sobre una superficie plana, que puede o no contar con elementos de retención, como muros o paredes. La cantidad de material que puede contener el montón está determinada por diversos factores, siendo notables el área disponible, la altura y el método de descarga, el ángulo de reposo y el peso específico del material.

Las pilas cónicas se generan al mantener un punto de caída cónico y constante. El material cae libremente para dar forma a un cono, cuyo diámetro está restringido por el ángulo de reposo del material y las dimensiones del espacio disponible. Estas pilas se originan o se renuevan mediante el uso de una cinta transportadora fija o móvil giratoria. Para manejar los materiales que rodean el perímetro de la pila, se requieren equipos de carga frontal. Estas pilas se utilizan para almacenar concentrados minerales, escoria, granos y otros materiales similares. Sin embargo, es importante destacar que debido a la considerable altura de caída de los materiales almacenados en las pilas cónicas, se generan grandes cantidades de polvo si no se cubren adecuadamente.

En lo que respecta a los equipos empleados en la construcción de estas pilas, los volquetes, así como los camiones y los vagones basculantes, son los protagonistas. Cuando se trata de regenerar estas pilas, se utilizan dispositivos de carga posterior, como palas de puente-grúa, de palas laterales y de palas pórticas.

Los equipos basculantes permiten verter los graneles sólidos en la pila desde un lado. Según los requisitos específicos, estos vehículos pueden estar equipados con una cinta basculante o una cinta transversal. Siguiendo el mismo principio, también es posible llenar directamente la pila desde el vagón situado por encima de ella. Las cintas transportadoras de descarga arrojan el material a granel sobre la pila en este proceso.

Esta pila cónica podría vaciarse desde un punto central. En este caso, existe una capacidad viva o útil que es una fracción de la capacidad total del cono. Este valor se calcula en función de los ángulos de reposo y de descarga (ver la Figura 2).

Figura 2. Volumen vivo y muerto de una pila cónica con descarga en un punto central, en función de los ángulos de reposo y descarga

A continuación se ofrece un nomograma, creado en colaboración con varios profesores, entre los que destaca Pedro Martínez Pagán. Espero que os sea de utilidad.

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. et al. (2021). Manual de logística de sustancias minerales. Sistemas y equipos para el transporte y almacenamiento. Grupo de Proyectos de Ingeniería, E.T.S.I. Minas y Energía, Universidad Politécnica de Madrid, 537 pp.

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

Clasificación directa por tamaños. El cribado

https://dasenmining.com/es/product/vibrating-screen/

El cribado se refiere a la clasificación por tamaño de los fragmentos de un material, generalmente aquellos que tienen un tamaño superior a 2 mm. Estos fragmentos presentan diversas dimensiones y formas. Se someten a una superficie con aberturas, conocida como superficie de cribado, que permite el paso de los fragmentos más pequeños que la apertura (llamados pasantes) y retiene o rechaza aquellos de un tamaño mayor (rechazo).

El cribado se utiliza para separar los fragmentos más gruesos, ya sea para eliminarlos o para someterlos a un proceso de fragmentación adicional, en comparación con los fragmentos que tienen el tamaño requerido. Además, elimina los elementos más finos, como las arcillas o los elementos coloidales (este proceso se conoce como deslamado).

Los métodos de cribado más comunes incluyen el uso de mallas de alambre metálico y chapas perforadas con agujeros circulares. Las máquinas más empleadas son el trómel o criba rotativa y el tamiz o criba plana. Además, el cribado se puede realizar en seco o en húmedo.

En el caso del cribado en seco, el material se somete al cribado tal como se obtiene de la cantera. Sin embargo, presenta la desventaja de que, cuando contiene cierta humedad, los agujeros se obstruyen fácilmente, especialmente en los tamaños más pequeños, como en el caso de la arena. El secado del material resulta costoso desde el punto de vista económico. Por otro lado, el cribado en húmedo evita la obstrucción de los agujeros y, al mismo tiempo, permite el lavado de los áridos, lo cual resulta más ventajoso, aunque implica un mayor costo de instalación y la necesidad de un proceso adicional para la recuperación de los finos.

Precribado. https://www.nubasm.com/articulo-tecnico/etapas-del-cribado-i/

Definición de términos:

Rechazo: Porcentaje de partículas que quedan retenidas en una criba y tienen un tamaño superior al valor de clasificación establecido.
Pasante: Porcentaje de partículas que atraviesan una criba y tienen un tamaño inferior al valor de clasificación establecido.
Semitamaño: Porcentaje de alimentación a una criba compuesto por partículas con un tamaño inferior a la mitad del valor de clasificación.
Desclasificados: Porcentaje o masa de partículas finas que no pasan a través de la criba y se mezclan con la fracción más gruesa (rechazo).
Todo-Uno: Es la mezcla completa antes de su clasificación.

Terminología empleada en la clasificación por tamaños:

Escalpado: Operación que consiste en eliminar fragmentos grandes que pueden representar un peligro u obstáculo para las etapas siguientes del proceso.
Precribado: Fracción fina con el tamaño adecuado que se evita que pase a la siguiente etapa de trituración o machaqueo.
Calibrado: Clasificación para calibres superiores a 100 mm. Se utilizan parrillas fijas o dinámicas.
Cribado: Clasificación de tamaños entre 150 μm y 100 mm. Se emplean trómeles, cribas de sacudidas o cribas vibrantes.
Tamizado: Clasificación de tamaños entre 40 μm y 150 μm. Se usan cribas rotativas o tamices vibrantes.
Recribado: Operación adicional de clasificación que tiene como objetivo mejorar la eliminación de la fracción fina, en particular para la eliminación de impurezas.
Agotado: Operación que consiste en eliminar el exceso de líquido (generalmente agua) de las mezclas sólido-líquido que se manejan en procesos húmedos.

Os dejo varios vídeos sobre el cribado de áridos:

Referencias:

FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación. Tecnología, diseño y aplicación. Ed. Rocas y Minerales, Madrid, 360 pp.

MARFANY, A. (2004). Tecnología de canteras y graveras. Fueyo Editores, Madrid, 525 pp.

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos — ANEFA, Madrid, 1328 pp.

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

Esquema de circulación y flujo de una instalación de tratamiento de áridos

El esquema de circulación es un dibujo que representa los movimientos de los áridos durante los diferentes procesos de trituración, clasificación y almacenamiento, incluyendo los retornos y reciclajes. Estos esquemas se elaboran antes de diseñar la instalación y deben analizarse detalladamente, considerando todas las opciones necesarias para lograr los resultados deseados y sus variantes. Requieren varias iteraciones y ajustes para encontrar la solución más adecuada al problema.

En el esquema, es importante incluir números que indiquen el tamaño de la entrada y la configuración de apertura de salida asignados a cada trituradora. En el caso de las cribas, además de su identificación, deben aparecer las aperturas de malla correspondientes a cada nivel de cribado. Asimismo, en los alimentadores, es necesario indicar su identificación junto con el tamaño máximo de alimentación permitido.

Las líneas que representan las circulaciones deben incluir el caudal horario y el tamaño del árido, indicando sus límites inferior y superior en milímetros. El caudal debe expresarse en toneladas por hora.

Es importante tener en cuenta que las posiciones relativas de las máquinas en el esquema de circulación no reflejan necesariamente las que se adoptarán en el proyecto final. Los acopios representados son simbólicos y podrán ser realizados en forma de montón, depósito de fábrica o tolvas metálicas, pudiendo ser abiertos, cubiertos o cerrados.

El esquema definitivo, que se adopta como solución, se obtiene mediante un proceso iterativo que comienza con una hipótesis de maquinaria con la capacidad adecuada. Se efectúan modificaciones en las variables hasta lograr la proporción de áridos deseada dentro de una tolerancia establecida. Las variables incluyen:

Ajuste de la apertura de salida de los trituradores.
Control de la abertura de las parrillas de los molinos.
Determinación del porcentaje de material pretriturado y clasificado que se someterá a trituración secundaria.
Selección del tipo de máquina utilizada en la trituración secundaria.
Evaluación de la opción de reciclar el material empleando la misma máquina, ya sea con o sin clasificación previa.
Consideración de la posibilidad de efectuar trituraciones terciarias en una o varias fracciones del material clasificado.

A continuación recojo un problema resuelto donde se puede apreciar las características básicas de un ejemplo de circulación y flujos para una instalación de tratamiento de áridos. Espero que sea de vuestro interés.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 pp.

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

Plantas asfálticas con tambor secador-mezclador

En España, las centrales discontinuas fueron el método predominante para la producción de áridos mezclados con betún hasta los años 80. En ese momento, se introdujo la tecnología de la central continua de tambor secador-mezclador (drum-mixer), capaz de producir hasta 600 toneladas por hora. Esta innovadora planta cuenta con un tambor cilíndrico que se encarga de secar los áridos y mezclarlos con el betún. El tambor gira sobre su propio eje gracias a un motor reductor alimentado por un motor eléctrico.

Las plantas continuas de tambor secador-mezclador se dividen en dos secciones: la primera calienta los áridos, mientras que en la segunda se agregan el ligante y el filler para mezclar. Aunque la corriente de gases durante el proceso arrastra partículas de polvo mineral, el betún presente en la mezcla limita la extracción del filler al 20-25%. Los álabes del tambor se cierran en la zona del quemador para proteger los materiales de la llama, y se abren gradualmente para aumentar el contacto con los gases de la combustión sin oxidar excesivamente el ligante.

El proceso de producción de mezclas asfálticas con áridos fríos comienza en el extremo del quemador, donde los áridos se introducen en el tambor y se calientan para eliminar la humedad. En la sección inicial del tambor, los potentes ventiladores extraen el fíller y lo almacenan para su uso posterior. En la sección media, se pulveriza el betún y el polvo mineral de recuperación y aportación, logrando la mezcla final en la sección final con la ayuda de los álabes. Una variante del proceso utiliza dos tambores consecutivos para calentar los áridos y agregar el ligante. La emulsificación del betún mejora la trabajabilidad de la mezcla, que luego se vierte en camiones o se almacena en silos calorífugos, como en las plantas discontinuas.

Figura 2. Planta móvil de tambor secador-mezclador

La central de tambor secador-mezclador tiene como desventaja que se realiza una única dosificación de áridos en frío, lo que dificulta la obtención de una granulometría precisa, especialmente con arenas con exceso de finos. No obstante, esta planta presenta varias ventajas en comparación con las centrales tradicionales. Es más simple y consume menos energía, debido a que solo hay una dosificación, mientras que en las plantas discontinuas se efectúan varias dosificaciones en diferentes etapas. Además, es más pequeña y fácil de transportar y montar, y también más económica tanto en su adquisición como en su mantenimiento, lo que la hace más rentable económicamente. A pesar de estas ventajas, hay desventajas en que solo hay un proceso de dosificación, lo que puede resultar en dificultades para lograr la granulometría establecida si se utiliza arena con un exceso de polvo mineral. Sin embargo, es muy adecuada para procesos de reciclado en central, para los cuales se dispone en el tambor un anillo con una tolva para la introducción de los productos de reciclado.

Referencias:

KRAEMER, C.; PARDILLO, J.M.; ROCCI, S.; ROMANA, M.G.; SÁNCHEZ, V.; DEL VAL, M.A. (2010). Ingeniería de carreteras II. McGraw-Hill, Madrid.

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

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

Nomograma para el cálculo de la piedra de una voladura a cielo abierto según Ash

En un artículo anterior, presentamos el método de Langefors y Kihlström para voladuras en banco de pequeño diámetro. En él se incluía una fórmula para calcular el valor de la piedra, también conocido como valor de mínima resistencia o burden. Sin embargo, existen otros métodos para calcular este valor. En otro artículo también resolvimos este problema, incluyendo cinco métodos y dos nomogramas originales para su cálculo.

Aquí vamos a presentar un nuevo nomograma basado en la metodología de Ash (1963) y la resolución de un problema. Esta metodología es popular debido a su simplicidad, pero solo es apropiada para el diseño de voladuras al aire libre.

Agradezco sinceramente la colaboración de los profesores Pedro Martínez Pagán, Daniel Boulet, y Leif Roschier en la elaboración de este nomograma. A continuación, comparto el nomograma junto con la solución correspondiente del problema. Espero que esta información sea de utilidad e interés para mis lectores.

Pincha aquí para descargar

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.
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

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