Encofrados deslizantes

Figura 1. Encofrado deslizante

Los encofrados deslizantes consisten en un molde de poca altura, capaz de configurar una sección de hormigón vertida en él de forma constante y a la misma velocidad que se eleva dicho molde. Este se cuelga por medio de unos marcos o caballetes de madera o metal a una serie de dispositivos de elevación soportados por barras metálicas o por otros elementos que se apoyan sobre los cimientos o sobre el hormigón endurecido. El hormigón se vierte en el encofrado, y a medida que se endurece se levanta progresivamente, el encofrado, que es arrastrado por los dispositivos de elevación de los que está colgado.

Los encofrados deslizantes se utilizan preferentemente en obras de gran altura, sección constante o que varía ligeramente con la altura y espesores también ligeramente variables. Hoy día es posible realizar variaciones importantes en el espesor de la sección, aunque ello supone cierta dificultad añadida. En silos y estructuras que así lo permitan, se suele hormigonar con grúa torre. Su utilización se ha extendido hasta complicadas estructuras inclinadas y combinables con elementos prefabricados en estructuras compuestas.

El vertido del hormigón, el montaje de las armaduras, de los marcos de puertas y ventanas, de los moldes para crear aberturas, etc., se hace conforme se eleva el encofrado, a partir de una plataforma de trabajo que se encuentra al nivel de su borde superior. De esta plataforma se cuelga, 3 o 4 m por debajo, una o dos plataformas inferiores, a partir de las cuales se vigila la calidad del vertido del hormigón. El encofrado deslizante se eleva continuamente a una velocidad de 5 a 30 cm/hora, según el endurecimiento del hormigón, para realizar una cadena tecnológica.

El sistema es rápido, al estar fuertemente industrializado, pero tiene un fuerte coste de primera instalación, por lo que solo es rentable con alturas muy importantes (en pilas se prefieren alturas por encima de 70 m) o con alturas menores si el número de piezas a deslizar en la misma obra es muy significativo. El encofrado se puede retirar a las 4-12 horas después de puesto en obra el hormigón. El trabajo no se debe interrumpir -aunque son posibles adoptando las medidas apropiadas-, por lo que se necesitan 2 o 3 turnos. Ello significa que la construcción se puede elevar entre 1,5 y 6 m al día.

Por tanto, cuando se usa un encofrado deslizante, los procesos de armado, encofrado, hormigonado y desencofrado son realizados de forma simultánea y continua. La forma de elevar el molde, que al principio fue manual, ahora se realiza de forma mecánica mediante sistemas hidráulicos, con un ascenso automático y a la velocidad deseada. Se pueden distinguir fundamentalmente dos tipos de encofrados deslizantes, los empleados para obras en vertical (silos, pozos, chimeneas, pilas, etc.) y los destinados a obras en horizontal (canales, etc.).

Este sistema se empezó a utilizar en Estados Unidos en 1903 y en 1924 en Europa, en la construcción de silos. Sin embargo, pronto se empezaron a construir otro tipo de obras como pilas de puente, depósitos elevados de agua o faros. En España las primeras realizaciones son de finales de los años cuarenta del siglo pasado, también en silos de grano.

En España destaca la realización con este método de la chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez (propiedad de ENDESA) que con una altura de de 356 m y un diámetro de 36 m en la base (espesor de 1,25 m) y de 18 m en coronación (espesor de 0,25 m). Esta chimenea (Endesa Termic), que comenzó a construirse en 1972 y cuyo funcionamiento empezó en 1976, fue realizada por Entrecanales y Tavora S.A., fue en su momento la más alta de Europa y la tercera del mundo (ver nota a pie de página).

Figura 2. Endesa Termic, chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez. Wikipedia

Ventajas del sistema:

a) Se realizan de forma simultánea varias operaciones, que en otros métodos deben hacerse de forma sucesiva, lo que supone una reducción del plazo de ejecución

b) Se suprimen tiempos muertos y cuellos de botella en las operaciones

c) Se consigue una gran velocidad de ejecución (hasta 6 m/día), con una muy buena calidad de obra

d) Se logra un gran número de reutilizaciones de los paneles

e) Es posible la construcción de obras de gran altura sin andamiajes, aplicando sistemas de elevación para personal y materiales

f) Economías significativas de mano de obra, al mecanizarse gran parte de las operaciones

g) Continuidad en la ejecución, incluso en tiempo frío, tomando las medidas que garanticen el endurecimiento del hormigón

h) Muy buen acabado de obra, debido al monolitismo, sin juntas frías,  y a la uniformidad

encofrados deslizantes esquema 2
Figura 3.

Condiciones de aplicación:

En contrapartida a las ventajas anteriores, el sistema exige:

a) Estudio y redacción de todo un proyecto de encofrado mecanizado por técnicos competentes

b) La ejecución de las obras debería ser dirigida por técnicos que hayan aplicado ya el método

c) Organización perfecta de la ejecución, con personal muy especializado, que asegure el trabajo las 24 horas

d) Fabricación y montaje de encofrados con gran exactitud, con tolerancias muy estrictas

encofrado deslizante esquema
Figura 4.

El principio de funcionamiento:

La unidad fundamental del equipo son los gatos de trepa. Son huecos y a través de ellos pasa un tubo de acero que es la barra de trepa, que se apoya en la cimentación. El gato dispone de dos juegos de cuñas dentadas que se clavan en la barra alternativamente y hacen que el gato ascienda a lo largo de la misma. Del gato cuelgan dos vigas de acero por medio de una transversal que forman el normalmente denominado “yugo” o “caballete”. De los yugos se suspende el encofrado y el resto de estructuras, andamios y plataformas necesarias para las tareas de ferralla, hormigonado, etc. y los mecanismos de reducción de diámetro y espesor. Dependiendo del tipo de estructura que se trate, los procedimientos de hormigonado varían. Lo usual en estructuras muy altas como chimeneas, torres de TV, etc. es colocar un ascensor en el centro suspendido de unas estructuras radiales y guiado mediante unos cables tensados. En él sube una tolva de hormigón y , retirada esta, sirve también para el ascenso de ferralla y del personal. La vibración es normalmente con aguja.

Figura 5. Imagen del yugo en el encofrado deslizante

 Elementos de un sistema de encofrado deslizante vertical:

a) Paneles: son los tableros del encofrado propiamente dicho

b) Caballetes: para arrastrar los paneles, a los que se anclan

c) Barras de apoyo: sobre las que se transmite el esfuerzo de elevación

d) Dispositivo de elevación: normalmente gatos o crics, actúan sobre los caballetes para elevar los paneles apoyándose en las barras

e) Plataformas de trabajo: de acceso a los diversos puntos de trabajo y control

f) Redes de las diferentes instalaciones: necesarias para el funcionamiento del encofrado

Encofrado deslizante
Figura 6. Sección y elementos de un encofrado deslizante

A continuación dejo algunos vídeos donde se puede comprobar el funcionamiento del sistema.

Un documental extenso sobre este sistema de enconfrados deslizantes lo podéis ver aquí.

Referencias:

DINESCU, T.; SANDUR, A.; RADULESCU, C. (1973). Los encofrados deslizantes. 1ª edición. Espasa-Calpe, S.A. Pozuelo de Alarcón, 496 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.

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Nota: Se utilizó en la construcción de la chimenea una torre colgada, de 120 t, de los gatos de trepa de 40 m de altura de la que se atirantaban los soportes. El problema fue desmontar esta torre al finalizar la operación. Para ello se utilizó, según me comenta Juan Manuel Lázaro (responsable del Departamento de Obras Singulares de Entrecanales y Tavora en aquel momento) un puente Bailey de 18 m colgado por medio de barras Dywidag de dos pórticos apoyados sobre el fuste de hormigón, sobre el cual se apoyó la torre. Esta maniobra fue idea de Javier Urquijo Grijalba.

Raise Boring

Raise Boring constituye un procedimiento constructivo para la ejecución mecanizada de pozos o chimeneas entre dos niveles dentro de una mina o en un proyecto de ingeniería civil. Los niveles pueden ser subterráneos o, el superior, estar en la superficie. El procedimiento, desarrollado en la década de los 50 en Estados Unidos, consiste básicamente en perforar un barreno piloto y luego ensanchar la perforación hacia arriba mediante una cabeza escariadora. Se trata de un equipo de perforación que se instala por encima del terreno. Se taladra una perforación piloto, con un ángulo que puede ser de hasta 45º. Se perfora hasta llegar al túnel o caverna ya existente. Posteriormente se retira la broca piloto y se fija un escariador a la sarta de perforación, que amplía la perforación hacia arriba. Se han perforado con diámetros habituales entre 2 y 3 m, a unas profundidades de 100 a 200 m, aunque se han llegado a 6 m de diámetro y más de 2000 m de profundidad.

Entre las ventajas de este sistema se encuentra la alta seguridad y buenas condiciones de trabajo, la productividad más elevada que con explosivos (por ejemplo, método Jaula Jora),  el perfil liso de las paredes, la sobreexcavación inexistente y la posibilidad de realizar excavaciones inclinadas. En cuanto a los inconvenientes, la inversión elevada, el coste de excavación unitario elevado, la poca flexibilidad en dimensiones y cambios de dirección, las dificultades en rocas en malas condiciones y la necesidad de personal especializado.

Naples
http://miningandconstruction.com/construction/nice-ride-in-naples-2117/

Os dejo a continuación un vídeo de Atlas Copco donde podemos ver un Robbins en acción. Como anécdota, a veces se llama como Robbins a este tipo de máquinas aunque sean de otras marcas como Dresser, Indau, Rhino, etc.

En el vídeo que podemos ver a continuación, se puede ver la perforación de una chimenea de ventilación de 80 m de largo en la mina Condestable, en Mala-Lima-Perú.

Os dejo a continuación un vídeo de la empresa Herrenknecht donde podéis ver el procedimiento constructivo. Espero que os guste.

Por gentileza de Valen Fernández, del Departamento Técnico de Pedraplús, os dejo a continuación un documento que amplia la información sobre el sistema.

Descargar (PDF, 761KB)

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 

Perforación de chimeneas mediante “Jaula Jora”

Una chimenea es una excavación de dimensión reducida y una inclinación superior a los 45º. Son típicas en minaría y su longitud pueden superar los 100 m. Normalmente se utilizan para unir galerías de distinto nivel cerrando los circuitos de ventilación para el paso de mineral y estériles.

Un método para la excavación de chimeneas es el denominado “Jaula Jora”, que consiste en una máquina construida por Atlas Copco específicamente para este fin. Sus principales componentes son la plataforma de trabajo, la jaula de transporte, el mecanismo de elevación y en chimeneas inclinadas el carril guía.

El procedimiento constructivo consta de varias fases. En la primera se perfora un barreno piloto (75-100 mm de diámetro)  y en la segunda se montan los equipos y herramientas. Posteriormente, en la tercera fase, tiene lugar la perforación y la voladura.

El campo propicio para este método está entre los 30 y 100 m. El problema que podemos tener es la desviación del barreno piloto. Además, en cada pega debe desengancharse la jaula. El barreno central tiene la ventaja de que permite la entrada de aire fresco y de que sirve de hueco de expansión en los cueles paralelos, con los que se consiguen avances de entre 3 y 4 m por disparo.

Una ampliación a este método la puedes ver las referencias o en este link: http://apmine.files.wordpress.com/2012/05/voladuras-en-chimenea-jaula-jora-apmine.pdf

Referencias:

López Jimeno, C. (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. 2ª edición. Instituto Tecnológico Geominero de España, IGME. Madrid.

 

Construcción de chimeneas mediante la plataforma trepadora Alimak

http://www.subterranea.com.pe/obras.html

La plataforma trepadora ALIMAK se emplea, desde 1957, en la perforación de chimeneas donde no es posible el acceso superior (frente al Jaula Jora o Raise Boring), necesitando un nivel de trabajo en el subsuelo. Es un método flexible y económico. Consta de los siguientes elementos: jaula, plataforma de trabajo, motores de accionamiento, carril guía y elementos auxiliares. La elevación de la plataforma se realiza a través, de un carril guía curvado empleando motores de aire comprimido, eléctricos o diésel. La fijación del carril a la roca se lleva a cabo con pernos de anclaje, y tanto las tuberías de aire como de agua necesarias para la perforación, ventilación y el riego se sitúan en el lado interno del carril guía para su protección.

Las fases en la construcción de la chimenea son las siguientes:

  1. perforación y carga de los barrenos (operación realizada con martillo perforador)
  2. descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay una voladura, hay que retirar la plataforma)
  3. ventilación y riego
  4. elevación de la plataforma y saneo del techo.

 

Entre las ventajas de estos equipos se encuentran las siguientes: se pueden usar en chimeneas de pequeña o gran longitud y en cualquier inclinación (la chimenea más larga efectuada hasta ahora tiene 1.040 m y una inclinación de 45º; es posible cambiar la sección y geometría de la chimenea cambiando la plataforma; se pueden excavar secciones desde 3 a 30 m2; es posible cambiar la dirección e inclinacion de las chimeneas mediante el uso de carriles curvos y, además, es fácil extraer los detritus.

Os dejo un pequeño vídeo donde se puede ver este procedimiento constructivo.

Referencias:

López Jimeno, C. (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. 2ª edición. Instituto Tecnológico Geominero de España, IGME. Madrid.
Yepes, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia.