¿Qué aportó el Antiguo Egipto a la ingeniería?

Pirámide de Kefrén y la Gran Esfinge de Guiza. Imagen: Ian Sewell (2014) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SphinxGiza.jpg

Es difícil calcular el número de artículos, posts, comentarios o reportajes sobre las pirámides o sobre el Antiguo Egipto. Algunos muy serios, otros rozando lo exotérico. Aquí, evidentemente, no podemos más que dar dos pinceladas sobre el tema. Sin embargo, tras otros posts que ya hemos hecho sobre la ingeniería de otros tiempos, es imposible saltarnos esta época tan determinante. Vamos, pues, a ello.

La piedra se trabajó desde muy antiguo en civilizaciones como Mesopotamia, Egipto o América Central, con estructuras que han llegado hasta hoy. Los egipcios tenían a su disposición excelentes canteras de piedra y un buen sistema de transporte a través del Nilo, además de una gran fuerza de trabajo. Todo ello les permitió convertirse en el primer pueblo capaz de construir en piedra a gran escala, como fue el caso de los templos y las pirámides. No menos grandiosas fueron algunas de sus obras como el muro que rodeaba Menfis, antigua capital a sólo 19 km de El Cairo actual. Allí además se hizo necesaria la construcción de diques y canales, además de sofisticados sistemas de regadío que propiciaron la agrimensura y la matemática correspondiente. Un ejemplo de artilugio que inventaron en aquella época, y que incluso aún se utilizan hoy día, es el “shaduf» que servía para elevar el agua cuando a las tierras de cultivo.

Cigoñal egipcio pintado en la tumba de Ipuy. Deir el-Medina. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ipuy_shaduf.jpg

La mayor pirámide fue la de Keops, construida entre los años 4235 y 2450 a.C. Tenía 230,4 m por lado en la base cuadrada y originalmente medía 146,3 m de altura. Contenía unos 2 300 000 bloques de piedra, de cerca de 1,1 toneladas en promedio. Teniendo en cuenta el conocimiento limitado de la geometría y la falta de instrumentos de ese tiempo, fue una proeza notable. Basta indicar que solo se cometió un error máximo de unos 6 minutos de arco respecto a la alineación norte sur, este oeste, mientras que la base no fue un cuadrado perfecto por solo 17,78 cm. Se trata de un monumento capaz de resistir 6000 años, representando un hito de la capacidad técnica de los humanos. El probable método de construcción de las pirámides se basaba en la construcción de rampas provisionales por las que se arrastraban las piedras sobre rodillos de madera, aunque incluso hoy en día resulta asombroso que se pudiera dar una productividad tan alta en los trabajos, capaz de levantar dichos monumentos en tiempos tan cortos de tiempo. Algunos bloques, de hasta 120 toneladas, se arrastraban por ciertos de hombres sobre rampas inclinadas construidas de ladrillo, cuya superficie de barro humedecían para hacerla más resbaladiza. Los equipos de arrastre utilizaban cuerdas tejidas con papiros retorcidos.

La Gran Pirámide de Guiza. Imagen: Nina Aldin Thune (2005). Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kheops-Pyramid.jpg

En estas fechas tan remotas, los antiguos ya conocían las ventajas de cimentar en roca o en terreno estable. Así, la gran Pirámide de Keops fue cimentada en una superficie rocosa nivelada. Parece ser que el primer camino que registra la historia es el que construyó este faraón, para transportar los materiales para la construcción de su pirámide. Las grandes losas empleadas en este camino indican que los egipcios eran ya conscientes de la necesidad de repartir las cargas sobre el terreno, con objeto de no superar su capacidad portante. Resulta sorprendente comprobar que la construcción de las pirámides, que se inició sobre el año 3000 a.C. durara solo unos cien años. Estas estructuras antiguas únicamente son comparables a la Gran Muralla China.

Los autores de las obras públicas más antiguas son anónimos. El nombre del primer ingeniero conocido fue Imhotep, constructor de la pirámide de peldaños en Saqqara (Egipto) hacia el 2650 a.C. Tal fue su sabiduría y habilidad que se le consideró como un dios tras su muerte. A partir de este momento y mientras estuvo en vigor la antigua civilización egipcia, fue normal que quedara constancia de los nombres de los autores de sus principales monumentos, que ocupaban altísimos cargos en la corte real y estaban vinculados a la clase sacerdotal.

Los templos eran producto de sucesivas fases constructivas, remodelados periódicamente para crear conjuntos cada vez más grandiosos. En el templo de Amón en Karnak, Egipto (1530-323 a.C.), los edificios se dispusieron en la ruta que enlazaba el embarcadero del Nilo con el templo de Luxor. Este conjunto se levantó a lo largo de 1200 años y ocupó una superficie de 21,4 hectáreas. Para su construcción, el edificio se iba rellenando de tierra a medida que se construía, formando un plano sobre el que erigir los bloques y dinteles de piedra. Al finalizar se excavaba la tierra, haciendo surgir el volumen de su interior.

Avenida de esfinges en la entrada del templo de Luxor. Imagen: Jerzy Strzelecki (2005). Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kheops-Pyramid.jpg

Tras Imhotep, los egipcios, persas, griegos y romanos desarrollaron la ingeniería civil de una forma empírica, pero basándose en la aritmética, la geometría y en unos incipientes conocimientos físicos. Con todo, resulta incomprensible que la obra de estos ingenieros no se reconociese como obras de ingeniería, sino, acaso, como arquitectura.

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El uso de un proyecto como vínculo en los estudios de ingeniería

¿Cómo se podría mejorar la docencia de una ingeniería? ¿Es mejor un enfoque científico o profesional? ¿Cómo se pueden conjugar los enfoques más adecuados para que el aprendizaje sea efectivo? Son preguntas de respuesta compleja, pues depende mucho de las circunstancias y del perfil profesional al que vaya dirigido la pregunta.

En el caso del Máster Universitario en Planificación y Gestión en Ingeniería Civil (MAPGIC), se ha optado por un planteamiento que consideramos de gran interés. Se trata de hacer girar las asignaturas que constituyen el programa de posgrado en torno a un proyecto constructivo real. Esta idea, cuyo planteamiento es más sencillo de explicar que de aplicar, supone un gran esfuerzo del profesorado de coordinación. Las ventajas son más que evidentes. Si se elige un proyecto adecuado, el alumno es capaz de enlazar lo aprendido con un caso real. Pero mejor será dejar la comunicación que presentamos recientemente a la Conferencia INTED 2014 que se celebró en Valencia en el mes de marzo y que a continuación os paso.

SEGADO, S.; YEPES, V.; CATALÁ, J.; PELLICER, E. (2014). A portfolio approach to a M.Sc. degree in construction management using a common project. 8th International Technology, Education and Development Conference, INTED 2014, Valencia (Spain),  10-12 March,  pp. 2020-2029. 

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¿Qué habilidades demanda el mercado a los profesionales de la construcción?

La fuerte depresión que presenta el mercado de la construcción en España manifiesta claramente la necesidad de una profunda reestructuración en la formación de los profesionales que se dedican a este sector. No pretende ser este post ser una receta mágica capaz de resolver los problemas que acosan al sector, pero sí que puede aportar alguna luz al debate de dónde estamos y hacia dónde tenemos que ir. Dejo, por tanto, una pequeña aportación sobre este tema y que se presentó por parte de varios colegas de la Universidad Politécnica de Valencia en el XVI Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos, AEIPRO, celebrado en Valencia. Estoy convencido de que las opiniones al respecto son numerosas y todas bienvenidas.

Resumen: Los egresados en titulaciones relacionadas con en el sector de la construcción encuentran actualmente un panorama laboral marcado por un alto índice de desempleo, siendo especialmente preocupante para los recién incorporados al mercado laboral. Esta situación, marcada por la crisis económica, se ve agravada por la necesidad, ya constatada años atrás, de una formación en gestión que complemente las competencias técnicas adquiridas en los estudios de grado. El objetivo de este artículo es identificar las competencias demandadas por el mercado laboral. De esta forma, se puede evaluar en qué medida los estudios de posgrado en construcción cubren estas carencias. El método utilizado ha sido la consulta de informes emitidos por distintas asociaciones profesionales nacionales e internacionales en el ámbito de la construcción. Estos informes recogen tanto las carencias detectadas en los planes de formación actuales como las derivadas de expectativas de nuevos mercados en el sector. El análisis de esta información se realiza con el indicador AI (Adequacy Index), que permite evaluar en qué medida un programa de formación cubre las necesidades detectadas por el mercado laboral.

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TORRES-MACHÍ, C.; PELLICER, E.;  YEPES, V.; PICORNELL, M. (2012). Habilidades demandadas por el mercado laboral para los profesionales de la construcción. XVI Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos, AEIPRO, 11-13 de julio, Valencia, pp. 2368-2379. (link)

 

 

¿Por qué las máquinas pierden tanto tiempo en las obras?

Cargadora de descarga lateral¿Qué hace una máquina desde que llega a una obra? ¿Por qué se pierde dinero en una obra cuando las máquinas se encuentran paradas? Resulta evidente que es totalmente engañoso intentar hacer un presupuesto de una obra con datos erróneos en relación con la producción de los equipos, el uso del tiempo de la máquina, la organización de la obra, etc. Existen técnicos sin mucha experiencia que piensan que los datos de producción o incluso los costes horarios de las máquinas son datos que alguien nos tiene que dar y que se pueden buscar en folletos e incluso por internet. En este post vamos a intentar divulgar alguno de los conceptos básicos que tienen que ver con la producción de los equipos y que iremos ampliando en otros posts posteriores. Espero que os guste.

De los días que una máquina permanece en una obra, sólo una parte es reconocida por la legislación laboral y la organización de la obra para trabajar: es el tiempo de calendario laborable. El resto del tiempo la máquina permanece estacionada o puede ser utilizado para su mantenimiento o reparación. Las máquinas sólo pueden aprovechar un número de horas del calendario laborable denominado tiempo laborable real Hl debido a circunstancias fortuitas como los fenómenos atmosféricos, las huelgas, las catástrofes y otros motivos no previstos. La máquina se encuentra operativa, apta y dispuesta para el trabajo durante el tiempo de máquina en disposición Hd. Cuando la máquina se encuentra fuera de disposición, unas horas Hm se emplean en tareas previsibles como el mantenimiento, y otras horas Ha son imprevisibles como las reparaciones de averías. Un equipo en estado operativo puede estar parado Hp horas por causas ajenas a la propia máquina debido a una deficiente organización de la obra, a la falta de tajo, a la imprevisión de los suministros, al mal dimensionamiento de los equipos, a las averías de otras máquinas, etc. Por tanto una máquina sólo dispone de un tiempo de trabajo útil Hu, donde puede producir durante Ht horas, o bien realizando trabajos no productivos o complementarios como cambios o preparación de tajos durante Hc horas.

Os paso a continuación un Polimedia donde se repasan estos conceptos y se profundiza sobre el fondo horario de una máquina en una obra. También os dejo como referencia algunos títulos de los libros de apuntes que seguimos en las clases de Procedimientos de Construcción en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia.

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.

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Grúa torre trepadora

Las nuevas tecnologías han facilitado la labor docente en la asignatura de “Procedimientos de construcción”. Aún recuerdo cuando, en los años 80, nuestro profesor Hermelando Corbí nos enseñaba catálogos de máquinas y, con un proyector de opacos, intentaba explicarnos el funcionamiento de algún medio auxiliar. Era una tarea algo complicada, ya que se trataba de explicar la obra en las cuatro paredes del aula. El PowerPoint, los vídeos o las animaciones en 3D han provocado que tiráramos a la basura kilos de transparencias que, hasta hace apenas 10 años, utilizábamos habitualmente para exponer en nuestras clases.

Hoy en día, las nuevas tecnologías pueden llevar las obras no solo a clase, sino también a casa de cada uno de nuestros futuros ingenieros. Como ejemplo, quería mostraros un vídeo sobre el proceso de trepa de una grúa torre, que es difícil de explicar en la pizarra o con transparencias.

La grúa torre trepadora es un medio auxiliar para el izado de cargas que se instala sobre la estructura de una obra en construcción y se desplaza de abajo hacia arriba por sus propios medios a medida que avanza la obra. Os paso un par de vídeos que espero que os gusten, y también la referencia del libro de apuntes que usamos en clase.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

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¿Por qué es tan importante la productividad?

Cuando se habla de productividad en el sector de la construcción, siempre se dice que ésta es baja en relación con otro tipo de industrias. Incluso también es común opinar sobre la baja productividad que tienen los trabajadores en un país o en otro, lo cual influye fuertemente en la competitividad. Parece evidente que, cuanto más seamos de producir con unos recursos dados, más competitivos podremos ser. En este post vamos a divulgar, de forma sencilla, un par de ideas en relación con este concepto tan importante y de tanta transcendencia en nuestro sector.

La productividad es la relación entre los bienes y servicios producidos y los recursos empleados para ello. Existen otros ratios que se refieren sólo a uno o a varios de los recursos empleados: productividad de la mano de obra directa, de la indirecta, de la maquinaria, de los materiales, del dinero, etc. La productividad es vital para el desarrollo de cualquier actividad empresarial, pues aquellas que no la mejoran respecto a su competencia están condenadas a desaparecer.

El estudio y la medición del trabajo son técnicas que han demostrado en la industria su eficiencia para mejorar la productividad. La construcción es un sector caracterizado por su trashumancia, por series de fabricación o unidades de obras limitadas, con un bajo grado de especialización, con personal contratado temporal elevado, con la existencia de subcontratistas, etc. Sin embargo ello no es óbice para la mejora de la productividad y la reducción de los costes.

Un incremento en la producción no refleja necesariamente un incremento en la productividad. Por ejemplo, si las entradas crecen en forma proporcional a las salidas, entonces la productividad es la misma. Para conseguir aumentar la productividad se debe buscar la eficiencia en todos los procesos que constituyen la actividad de la empresa. Según la OIT (Oficina Internacional del Trabajo), los medios directos para aumentar la productividad pueden resumirse en los siguientes:

a)      Inversión de capital:

  1. Idear nuevos procedimientos básicos o mejorar fundamentalmente los existentes.
  2. Instalar maquinaria o equipo más moderno, de mayor capacidad o modernizar los existentes.

b)      Mejor dirección:

  1. Reducir el contenido de trabajo del producto.
  2. Reducir el contenido de trabajo del proceso.
  3. Reducir el tiempo improductivo, ya sea imputable a la dirección o a los trabajadores.

La productividad no debe confundirse con el rendimiento, que es la relación entre lo realizado y lo previsto, ya sea en relación con la producción o con el tiempo destinado a realizar una actividad. El rendimiento contribuye a aumentar o disminuir la productividad sin modificar los medios de producción, sino su eficiencia.

La pérdida de productividad se debe, en lo que al tiempo de ejecución de los trabajos se refiere, a que el tiempo total invertido en la operación presenta ineficiencias por diversas causas. Así, el tiempo de trabajo se puede descomponer en (ver Figura):

Tiempo total invertido en un trabajo
Tiempo total invertido en un trabajo

a)            Contenido base de trabajo: la cantidad de trabajo, expresada en horas-hombre y horas-máquina, que sería necesario emplear para fabricar el producto o para desarrollar la actividad si el proyecto fuese perfecto, si el procedimiento o método de fabricación o de ejecución estuviesen perfectamente puestos a punto, si no existiesen pérdidas de tiempo imputables a cualquier causa (a parte de las pausas concedidas al ejecutor para el oportuno descanso). Por tanto el contenido base de trabajo es el tiempo mínimo irreducible de ejecución.

b)            Trabajo innecesario: es un trabajo suplementario debido a un mal diseño o especificaciones del producto, o bien a métodos ineficaces de producción o de funcionamiento.

c)            Tiempo inefectivo o improductivo: debido a una deficiente dirección o imputable al trabajador.

Os paso a continuación como referencias algunos títulos de los libros de apuntes que seguimos en las clases de Procedimientos de Construcción en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia. En próximos posts seguiremos profundizando en estos aspectos tan importantes para los jefes de obra.

Referencias

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.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 157 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

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.

El Plan de Estudios de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos de 6 cursos.

En estos momentos de transición, o por qué no llamarlo crisis, en los estudios universitarios con la convergencia propugnada por Bolonia, no me resisto a difundir el Plan de Estudios de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos que tuve la oportunidad de estudiar en la Universidad Politécnica de Valencia.  Vaya por delante que no pretendo hacer distinciones entre los distintos planes de estudios ni entre universidades ni nada por el estilo. Nada de polémicas estériles entre carreras de 3, 4, 5 ó 6 años. Sólo es un punto de nostalgia hacia una carrera que, por ser la que hice en su momento, le tengo un cariño especial.

Se trata del Plan 1982. Después de muchos cambios y vaivenes, hoy nos encontramos que para ser Máster Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos son necesarios también 6 cursos completos, habiendo pasado por el Grado de Ingeniero Civil. Desconozco vuestra opinión al respecto, pero la mía es que aquel era un buen plan de estudios. Hoy en día no se reconoce como título de Máster a los que hicimos la carrera de ingenieros de caminos, lo cual parece, a la vista de lo visto, incomprensible. Continue reading «El Plan de Estudios de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos de 6 cursos.» →

¿Puede una empresa consultora funcionar como Organismo de Control Autorizado?

¿Cómo pueden reorientarse las empresas consultoras de ingeniería civil? ¿Hay alguna salida posible para estas empresas que permita mantener mínimamente a su plantilla cualificada? En una tesis de máster que tuve la ocasión de dirigir a Pedro Suay, nos planteamos qué criterios y normas serían necesarios para que una empresa consultora de ingeniería civil pudiese funcionar como un Organismo de Control Autorizado (OCA), según la norma UNE EN ISO/IEC 17020 de diciembre de 2004. Fruto de este trabajo fue un artículo, que publicamos en la revista Técnica Industrial y que fue merecedora del premio «Héctor Arias» del COITI de Valladolid al mejor artículo sobre «Empresa y Calidad» en la convocatoria de 2008. Allí se aportó una guía para facilitar la generación de la documentación para implantar, en ete tipo de empresas, un sistema de calidad que pueda ser certificado y que permita la autorización en un área reglamentaria industrial. Este tipo de actuaciones supone para la empresa consultora una importante herramienta de competitividad, al permitir explotar una oportunidad de negocio aprovechando el personal técnico experimentado en disciplinas complementarias. Por su interés creo que vale la pena que extractemos alguna idea importante. Continue reading «¿Puede una empresa consultora funcionar como Organismo de Control Autorizado?» →

¿Cuándo se inventó el primer cemento artificial?

Pont du Gard, Francia

Los datos históricos indican que ya se emplearon diversos morteros y hormigones en civilizaciones tan antiguas como la egipcia y la china hacia el 3000 a.C. Sin embargo, fueron los romanos quienes utilizaron su famoso mortero, formado por cal y adiciones de tierra volcánica abundante en Pozzuoli, a las faldas del Vesubio. Con este material se construyeron numerosas obras, entre las que podemos destacar el teatro de Pompeya, los baños públicos de Roma, el Pont du Gard o el Panteón.

Hubo que esperar hasta 1756, cuando John Smeaton empleó morteros obtenidos mediante la calcinación de mezclas de calizas y arcillas para reconstruir el faro de Eddystone. Años más tarde, en 1796, James Parker patenta un cemento hidráulico natural al calcinar caliza con impurezas de arcilla, denominándolo «Cemento Parker» o «Cemento Romano». Es en estos años, a caballo entre el final del siglo XVIII y el principio del XIX, cuando se registran numerosas patentes de cementos naturales, destacándose el cemento de Louis Vicat, fruto de la mezcla de cales y arcillas en proporciones adecuadas y molidas conjuntamente. Ello permitió proyectar al propio Vicat el primer puente construido con hormigón en masa, el puente de Souillac, entre 1812 y 1824.

Puente de Souillac (1812-1824), sobre el río Dordogne. Louis Vicat. Primer puente construido con hormigón en masa.
Joseph Aspdin (1778-1855)

Sin embargo, el denominado cemento Portland es el que supuso la aparición del cemento artificial propiamente dicho, patentado en 1824 por Joseph Aspdin. El invento consistió en cocer en un horno a altas temperaturas una mezcla molida de creta calcinada y arcilla, de forma muy similar a la actual. El nombre se debió a que el color era similar al de la piedra natural de la localidad inglesa de Portland. Con este nuevo cemento, en 1828, Isambard K. Brunel obtuvo un hormigón con el que se repararon varias brechas en el famoso túnel del Támesis en Londres.

La producción de este cemento artificial a escala industrial tuvo que esperar. Fue Isaac Jonson quien, en 1840, puso en marcha la primera cementera del mundo, logrando, cinco años más tarde, alcanzar una temperatura suficientemente elevada como para clinkerizar la mezcla de cal y arcilla empleada como materia prima. En España tuvimos que esperar más, hasta 1899, para tener la primera fábrica de cemento Portland, que se creó en Tudela Veguín (Asturias), con accionariado íntegramente español.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

¿Qué es la curva de compactación de un suelo?

Seguimos con este post, la divulgación de conceptos básicos relacionados con una de las unidades de obra que más patologías suponen a largo plazo: la compactación. En otros posts anteriores ya hablamos de los tramos de prueba y de la compactación dinámica. La compactación constituye una unidad de obra en la que la interacción entre la naturaleza del suelo, sus condiciones, la maquinaria y el buen hacer de las personas que intervienen en ella resulta crucial. Desgraciadamente, en numerosas ocasiones, la compactación se trata como una unidad de obra complementaria o auxiliar. Las variables que más influyen en la compactación son la naturaleza del terreno, su grado de humedad y la energía aplicada. Estas variables se estudian a continuación.

Figura 1. Curva de compactación

La densidad, la humedad y los huecos están relacionados entre sí. Se trata de comprobar empíricamente qué ocurre al someter un suelo a un proceso de compactación. Dicho experimento consiste en golpear capas dentro de un cilindro, mediante un procedimiento normalizado, y medir la densidad seca y la humedad en cada caso. Se realizará el estudio sometiéndolo a diversas condiciones de compactación y humedad.

Este experimento permite obtener las curvas de compactación, que relacionan el peso específico seco y la humedad de las muestras de suelo compactadas con una energía determinada, y que presentan un máximo, más o menos acusado, según su naturaleza. Los valores típicos de los pesos unitarios máximos secos oscilan entre 16 y 20 kN/m³, con valores máximos entre 13 y 24 kN/m³. Las cifras superiores a 23 kN/m³ son raras, ya que este valor está cerca del de hormigón húmedo. Los contenidos típicos de humedad óptima oscilan entre el 10% y el 20%, con un intervalo máximo de 5% a 30%. Generalmente, se requieren cinco puntos para obtener una curva fiable, con una humedad entre puntos que no difiera más del 3%.

Se puede definir como índice de compactación (IC) la relación entre el peso específico seco del terreno compactado y el peso específico seco óptimo.

Antes de llegar a la humedad óptima, el agua favorece la densificación al actuar con cierto efecto lubricante, pero al pasar de la óptima, la densidad seca decrece, ya que el aire no sale tan fácil por los huecos, y el agua desplaza aparte de las partículas sólidas. La rama descendente de la curva tiende a aproximarse asintóticamente a la de saturación del suelo. Hogentogler (1936) considera que la forma de la curva de compactación se debe a dichos procesos de hidratación, lubricación, hinchamiento y saturación reflejados en la Figura 2.

Figura 2. Efectos del contenido de humedad en la compactación

Si se aplican diferentes energías de compactación, ocurre lo que se indica en la Figura 3: el peso específico seco máximo aumenta con una humedad menor, y las ramas descendentes se acercan progresivamente a medida que aumenta la humedad, ya que el aumento de la energía lo absorbe el exceso de agua. Los máximos suelen situarse sobre la misma línea de huecos de aire, en general, alrededor de na = 5 %.

Figura 3. Variación de la energía de compactación

La composición granulométrica del suelo y su sensibilidad al agua de su fracción fina son muy significativas al compactar. Los terrenos granulares sin finos presentan curvas de compactación aplanadas, sin un máximo muy definido, y su humedad ejerce una influencia escasa. Los suelos finos (más del 35% en peso) presentan pesos específicos secos más bajos que si no tuviesen tantos finos, y por consiguiente precisan de mayor humedad. Lo idóneo es una mezcla de tamaños más o menos continua, con un máximo de 10 a 12% de finos.

Figura 4. Curvas de compactación para diversos materiales (Johnson y Sallberg, 1960)

En obra suele ser difícil mantener los contenidos de agua próximos al óptimo, lo que implica que, si las curvas de compactación presentan ramas con fuertes pendientes, estos materiales resultarán más difíciles de compactar, ya que pequeños cambios de humedad provocan fuertes bajas en la densidad. Son preferibles las curvas cuyas ramas tengan pendientes más suaves.

Veamos, en 8 minutos, dar dos pinceladas sobre el concepto de curva de compactación. Espero que os guste.

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Referencias:

HOGENTOGLER, C.A. (1936). Essentials of soil compaction. Proceedings Highway Research Board, National Research Council, Washington D. C., 309-316.

JOHNSON, A.W.; SALLBERG, J.R. (1960). Factors that Influence Field Compaction of Soils. Bulletin 272. HRB, National Research Council, Washington, D. C., 206 pp.

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. 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. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

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

Cursos:

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

Curso de compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación.

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