hormigonera con inversión de marcha archivos

https://www.omaer.com/es/hormigoneras/betonniere-a-inversion-de-marche-350-lt-c-500-i/

En el corazón de cualquier obra de infraestructura existe un componente cuya coreografía mecánica suele pasar desapercibida: la hormigonera. Mientras que los modelos basculantes convencionales dependen de una aparatosa inclinación para vaciar su contenido, las hormigoneras de eje horizontal ejecutan un sofisticado «baile de acero» en el que el tambor nunca cambia de ángulo. El espectáculo comienza con el skip, un cucharón de carga que trepa por guías inclinadas, impulsado por un torno eléctrico que acciona una máquina que, mediante un ingenioso diseño electromecánico, puede mezclar y descargar simplemente cambiando el sentido de su rotación. Esta capacidad no solo es una curiosidad técnica, sino también la clave para producir hormigón de alta calidad en grandes cantidades.

El giro inesperado: un tambor, dos destinos.

El secreto de estas máquinas reside en la «inversión de marcha». En lugar de inclinar una cuba que puede pesar varias toneladas, el sistema simplemente invierte el sentido de giro del motor. Esta solución es mucho más eficiente y económica desde el punto de vista mecánico para grandes volúmenes: mover 9 m³ de hormigón mediante un sistema basculante requeriría una fuerza hidráulica y un refuerzo estructural considerables, mientras que invertir la rotación es una tarea puramente eléctrica o de transmisión.

Este proceso es posible gracias a una arquitectura interna de palas helicoidales fijas. Según la documentación técnica de Rebut:

«Un conjunto eleva el hormigón hacia el centro durante la mezcla y el otro lo empuja hacia la abertura durante la descarga. Las palas están dispuestas en espiral para garantizar una mezcla uniforme y una descarga eficiente».

Las mezcladoras reversibles de sitio suelen manejar lotes de hasta 1 m³, mientras que las unidades industriales de tambor «no inclinable» alcanzan dimensiones cilíndrico-cónicas capaces de gestionar hasta 9 m³ y cuentan con tiempos de mezcla de apenas 40 segundos.

¿Por qué el primer amasado es «el sacrificio» necesario?

Como ingeniero, siempre tengo presente que la precisión del equipo no anula las leyes de la física. Un fenómeno inevitable es la adherencia: parte del mortero de la mezcla se queda pegada a las paredes metálicas de la cuba limpia. Por este motivo, la primera mezcla de la jornada suele ser menos homogénea y de peor calidad.

La recomendación técnica es realizar una «ligera amasada de mortero» antes de comenzar la producción. Este procedimiento no supone un desperdicio, sino una preparación necesaria: el mortero recubre las paredes, «enciende» la máquina y garantiza que, desde el primer lote de hormigón estructural, la dosificación de cemento y finos sea exactamente la que dicta el diseño de la mezcla.

La formulación matemática para un buen hormigón

El éxito de estas máquinas no es azaroso, sino que responde a fórmulas que relacionan la geometría del tambor con la física del amasado. Para obtener un hormigón homogéneo, el tiempo y la velocidad deben ajustarse al diámetro D de la cuba (medido en metros).

Dentro del tambor, operamos bajo dos reglas de oro:

El tiempo mínimo de amasado (en segundos) se calcula como t = 90 √D.
La velocidad de giro ideal (en revoluciones por minuto) se determina mediante la fórmula: N = 20 / √D.

Estas fórmulas garantizan que el material sea impulsado hacia el centro de la cuba con la energía necesaria para mezclarse sin que la fuerza centrífuga separe los componentes.

Silencio y durabilidad: el fin del contacto metal-metal.

Uno de los avances más significativos en la durabilidad de estas máquinas ha sido el rediseño de sus sistemas de arrastre y de soporte. Tradicionalmente, el contacto entre piñones y coronas provocaba un ruido ensordecedor y un desgaste acelerado. El diseño moderno ofrece dos soluciones:

Sistema de corona y piñón: un grupo motorreductor actúa sobre una corona dentada que rodea la cuba.
Sistema de fricción: aquí reside la verdadera innovación. El tambor se arrastra mediante rodillos con bandaje de goma o de poliuretano.

El uso de estos rodillos elásticos no solo reduce drásticamente el ruido operativo en la obra, sino que también actúa como un amortiguador que protege la estructura y minimiza el mantenimiento, incluso en máquinas con producciones masivas.

El desafío de la lentitud: el riesgo de la segregación.

A pesar de su sofisticación, el eje horizontal tiene un punto débil físico: la descarga tiende a ser lenta. Esto ocurre porque el material debe ser «empujado» hacia fuera por las palas en lugar de caer por la fuerza de la gravedad. Si la velocidad de giro (N) disminuye o si la mezcla contiene áridos de gran tamaño, puede producirse segregación: el mortero sale primero y los áridos gruesos quedan al final.

Consejo a pie de obra: el operador debe mantener una vigilancia constante durante la fase final del vaciado. Si se observa que el hormigón empieza a salir «descarnado» (solo piedra), hay que detener la descarga y realizar un breve remezclado en sentido de amasado para reincorporar los finos antes de terminar el vertido.

Conclusión: hacia una construcción de alta resistencia.

Las hormigoneras de inversión de marcha son auténticas bestias de carga, capaces de alcanzar producciones de 250 m³/h y capacidades de entre 5 y 9 m³. Su superioridad frente a los modelos basculantes en proyectos de gran envergadura es indiscutible, ya que ofrecen una mayor eficiencia mecánica y una mejor calidad de la mezcla.

No obstante, la ingeniería no se detiene. Para proyectos de hormigón masivo o de ultra alta resistencia, la industria ya empieza a decantarse por los sistemas de doble eje. ¿Será suficiente la optimización del tambor reversible para afrontar los retos del futuro o estamos llegando al límite físico de lo que un solo eje horizontal puede lograr?

Os he grabado un vídeo sobre esta máquina. Espero que os guste.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre el funcionamiento de esta máquina.

En este vídeo se resumen bien los principios fundamentales de esta hormigonera.

Horizontal_Mixer_Engineering

Referencias:

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

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

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

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

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.

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. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 434 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Figura 1. Hormigonera de eje horizontal e inversión de marcha. https://www.linosella.com/es/producto/modelo-hopper-s-1500-22

Las hormigoneras de eje horizontal presentan ventajas significativas frente a las hormigoneras de tambor basculante. Su capacidad puede ser considerablemente mayor y el hormigón que producen suele ser de mejor calidad. Estas máquinas pueden ser fijas o móviles; las móviles se montan sobre un chasis de dos ejes con ruedas neumáticas.

Estas hormigoneras cuentan con una cuba de gran diámetro, de forma cilíndro-cónica y con eje horizontal, que posee dos bocas opuestas. Una de las bocas es de carga, que recibe el material cuando la cuba gira en sentido contrario, lo que facilita el amasado de la mezcla. La otra, para la descarga, a diferencia de las hormigoneras de tambor basculante, que solo tienen una boca.

En su interior, la cuba incluye una cámara central de trabajo equipada con paletas helicoidales, inclinadas y fijas, que garantizan un buen mezclado. La salida del hormigón generalmente se realiza mediante una inversión rápida del giro de la máquina. Estas máquinas tienen una capacidad de hasta 5 m³, con una producción de 250 m³/h. El tiempo mínimo de amasado, en segundos, para una hormigonera de diámetro D, en metros, se calcula con la siguiente fórmula: t = 90 √D. La velocidad de giro de la cuba, en r. p. m., se determina aproximadamente mediante la fórmula N = 20 / √D.

Las hormigoneras de eje horizontal suelen tener una velocidad de descarga lenta, lo que en ocasiones puede provocar la segregación del hormigón. Este problema es especialmente frecuente cuando se utilizan áridos grandes, pues el mortero mezclado con los áridos de tamaño intermedio tiende a salir primero, dejando los áridos gruesos para el final. Este problema también puede presentarse en las hormigoneras de eje basculante.

La carga de los componentes de la mezcla se realiza generalmente de forma mecánica mediante un skip. Este dispositivo recibe los materiales y los sube por unas guías inclinadas hasta que encajan en la tolva de descarga. A continuación, se abre una compuerta ubicada en el fondo de la cuba y se introducen los materiales en la hormigonera.

El tambor está montado sobre dos aros de rodadura que se apoyan en cuatro rodillos situados en el bastidor que lo sostiene. El giro en un sentido u otro se logra mediante la acción de un piñón de ataque, montado en un grupo motorreductor, que actúa sobre una corona dentada alrededor de la cuba. Los sistemas de arrastre incluyen:

Un conjunto de corona, atornillado al tambor, y un piñón de ataque acoplado al motor.
Un sistema de fricción en el que unos rodillos con bandaje de goma arrastran el tambor, impulsados por el motor. Estas ruedas están montadas sobre dos ejes y transmiten el movimiento de un motorreductor mediante ruedas dentadas y cadenas.

El equipo de la hormigonera se completa con un armazón metálico montado sobre un eje, una tolva de fondo abatible para el llenado, enganchada al cable de un torno eléctrico, que se desplaza a lo largo de unos carriles inclinados (skip). Todos los movimientos se controlan de forma remota mediante pulsadores.

El amasado se produce mediante el giro del tambor, complementado por la acción de las paletas que impulsan el material hacia el centro de la cuba. Un inconveniente frecuente de estas hormigoneras, incluidas las de eje inclinado, es que durante la primera amasada, parte del mortero del hormigón queda adherida a las paredes. Esto hace que la primera mezcla sea de menor calidad que las siguientes y que deba desecharse. Para evitar este problema, se debe realizar una ligera amasada del mortero antes de iniciar la producción de hormigón. Parte de este mortero recubrirá las paredes de la hormigonera, eliminando el exceso y mejorando la calidad de las mezclas siguientes.

La descarga puede realizarse de varias formas, dependiendo del modelo:

Cambiando el sentido de giro del tambor. Al invertir el sentido de la marcha, la mezcla llega a los álabes del cono y se evacúa al exterior. Antes de invertir el sentido de giro del motor eléctrico, es necesario detenerlo. El cambio de polaridad permite la inversión. Al utilizar un motor diésel, se requiere un inversor-reductor para cambiar el sentido de giro del tambor.
A través de una canaleta que se introduce por la boca de descarga de la cuba, o cambiando el ángulo de las paletas, aunque estos dos métodos están en desuso.

Os dejo un par de vídeos explicativos que espero os resulten de interés.