2.4 Maquinas Para Compactacion

5/10/2018 2.4 Maquinas Para Compactacion - slidepdf.com

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1INTRODUCCION.-

A continuación hablaremos sobre la maquinaria usada por la compactación,entendiendo por compactar la acción de aplicar durante la construcción del

relleno, la energía necesaria para producir una disminución apreciable delvolumen de huecos del material empleado y por tanto del volumen total delmismo. Diferenciándose de la consolidación, en que esta, aunque tambiéndisminuye el volumen de huecos dicha reducción no se consigue durante laejecución de los terraplenes, terraplenes, etc., sino en el transcurso de un plazode tiempo relativamente largo y debido a perdida de agua intersticial, por efectode cargas de servicio móviles o fijas, por agentes atmosféricos, etc.

La necesidad de compactar apareció no hace aun muchos años debido a laurgencia de utilizar las obras inmediatamente, sin tiempo para que el tráfico olos agentes atmosféricos produjesen los asientos definitivos.

Por tanto, los sistemas de compactación se han ido desarrollandoparalelamente a la mecanización de las obras, ya que la aplicación de laenergía necesaria exige una maquina adecuada en potencia y movilidad, parecada caso.

El problema se presenta porque la energía de compactación necesaria encada caso no es solamente diferente, sino que también lo es el modo comodicha energía debe ser transmitida al terreno. La energía debe ser transmitidaal terreno. Esta es la raz6n de que existan hoy día en el mercado diferentestipos de maquinas compactadoras, y como consecuencia, la dificultad inherente

de elegir en cada cave el modelo mas id6neo. No quiere decir esto, unterraplén con una maquina de un tipo u otro quede mejor o peor compactado.Con cualquier maquina, por poco específica que esta sea, podemos obtener una compactación satisfactoria. Lo que ocurrirá e s que gas tare más muchaenergía de compactación y como consecuencia 16gica mas tiempo, masdinero, etc., si no elegimos la maquina adecuada.

Por lo tanto el problema mas importante en la compactación es elegir lamaquina adecuada pare cada trabajo. Para dicha elección tenemos hoy díaunas ideas generales, consecuencia de ensayos prácticos mas o menosguiados por teorías, que nos permiten de entrada y a la vista de las principales

características del material a compactar, decidir el tipo de maquinas masid6neo.

Los factores principales que influye n en la capacidad de compactación delos suelos, son la composición granular y el contenido de humedad. Dentro dela composición granular, lo mas importante es el tamaño del grano, mucho mas—incluso— que la composición del mismo.

El contenido de humedad es el otro factor importante en la compactación. Sedetermine el valor mas favorable mediante el ensayo Proctor, que nos da larelación entre el contenido de humedad y la densidad del terraplén. Así vemos

que la densidad seca máxima crece con la energía de compactación. Lahumedad 6ptima depende de la energía utilizada pare compactar. El agua al



actuar como lubricante de las partículas facilita una mejor imbricación entreellas, pero si hay exceso de la misma, parte de la energía de compactación sepierde en expulsar el agua, por lo que aparece 16gicamente la existencia de unporcentaje 6ptimo, que es necesario determinar en cada caso. Ahora bien,como la correcci6n de humedad de un material es difícil y costosa, conviene

evitarla, siendo preferible utilizar energías de compactación elevadas quepermitan conseguir densidades secas superiores en un campo de humedadesmas amplio.

Hay de todas formas suelos que presentan mas o menos dificultad decompactar. Entre los primeros están los cohesivos en general, los degranulometria uniforme, no cohesivos o débilmente cohesivos, con uncoeficiente de desigualdad pequeño, rocas ligeras y rocas pesadas. Entre lossuelos fáciles, tenemos las arenas bien graduadas no cohesivas o pococohesivas a partir de un valor mediano de coeficiente de desigualdad, mezclasde arena y gravillas bien graduadas, no cohesivas o poco cohesivas con

iguales coeficientes y, en general, todos los suelos no cohesivos oescasamente cohesivos aun con relativamente pequeñas desigualdades degrano.

2LA PRIMERA COMPACTADORA

• El R.U. lideraba en el desarrollo de compactadoras mecánicas, debidoprobablemente a la propagación rápida de los caminos de Macadamdurante el siglo XIX. Las primeras apisonadoras, manufacturadas por

Aveling and Porter fueron utilizadas en 1867. Éstos eran, así como lasmáquinas de tracción a vapor, exportados en grandes cantidades hacialos E.U.

• Sin embargo, se precisaba gran cantidad de trabajo para levantar elvapor, regar la máquina y moverla. Además, apareció y se difundiórápidamente el rodillo vibrante, el cual resultaba también ser másportátil. Estos factores causaron su desaparición de las carreteraseuropeas en los años 50.

3Aplicaciones

Compactación del terraplen de la base y sub base en carreteras

Compactación de acabado, simulación de tráfico en la carpeta asfáltica.

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Elección demaquinaria para la compactación



La elección del equipo de compactación depende del tipo de suelo• Rodillos lisos: se utilizan en gravas y arenas mecánicamente estables.• Rodillos neumáticos: se usa en arenas uniformes y suelos cohesivos,

humedad cercana a limite plástico.• ” Rodillos “pata de cabra”:suelos finos, humedad entre 7 a 20 % por

debajo del limite plástico• Rodillo vibratorio: se utiliza especialmente en suelos granulares

5 CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS DE COMPACTACION.-

Tras estas ideas generales sobre compactaci6n, voy a pasar ahora aclasificar las maquinas compactadoras según sus diferentes principios detrabajo:

1.- Por presión estática.2.- Por impacto.3.- Por vibraci6n.

6 POR PRESIÓN ESTÁTICA.

Las primeras trabajan fundamentalmente mediante una elevada presión

estática que debido a la fricción interna de los suelos, tienen un efecto decompactaci6n limitado, sobre todo en terrenos granulares donde un aumentode la presión normal repercute en el aumento de las fuerzas de friccióninternas, efectuándose únicamente un encantamiento de los gruesos.

MAQUINAS QUE COMPACTAN POR PRESION ESTATICA:

—Apisonadoras clásicas de rodillos lisos.—Rodillos patas de cabra.—Compactadores de ruedas neumáticas.

7• Apisonadoras clásicas de rodillos lisos.

Los rodillos lisos provienen del diseño original romano que consistía en uncilindro de piedra halado por tracción animal. El rodillo liso consiste en uncilindro de acero con un determinado peso que compacta el material por presión (Ver Figura 2.6). Inicialmente, el cilindro era llevado por un tractor úotro equipo automotriz, hasta que se diseñó el actual modelo autopropulsado.

En estas apisonadoras la característica mas importante es la preside

que ejercen sobre el terreno. Se considera un área de contacto en función



del diámetro de los rodillos, peso de la maquina y tipo de suelo, a travésdel cual se transmite la preside estática.

Estas maquinas, aunque muy empleadas, la verdad es que su efecto decompactación alcanza muy poca profundidad en suelos coherentes. En

los no coherentes, causan desgarros en la superficie, transversales a ladirección de la marcha, destruyendo de esta manera parte de su propiotrabajo. Sin embargo son útiles pare el <<planchado,, de macadam ysellado de superficies regadas con emulsiones asfálticas. Su utilizaciónmáxima la tienen hoy día en las primeras pasadas de compactación deaglomerados asfálticos.

8• Rodillos especiales con salientes

Los rodillos especiales con salientes son compactadores que consisten en ungran tambor de acero, provistos de salientes que justamente le dan su nombre.La dimensión de las salientes varía según el fabricante así como su forma. Eltambor puede ser hueco y se puede aumentar de peso agregando un lastre conel propósito de producir una presión de contacto mayor. Los rodillos pueden ser unidades independientes impulsadas con un tractor de orugas oautopropulsados. Originalmente, los primeros rodillos tenían salientes conforma de pata de cabra (sheepfoot roller) y de allí nació el nombre de rodillopata de cabra, que es el nombre como se les llama generalmente.

Este tipo de compactador trabaja bien con suelos coherentes, sinpiedras, en capes de 20 cm. Con humedad adecuada, se consiguen

resultados satisfactorios en unas 8/10 pasadas. Debido a su alta presideespecifica (15/30 kg/cm2) y a los efectos de amasado que producen laspartes, compactan bien los suelos altamente plásticos, con pococontenido de agua e incluso pobres de aire y de vacíos.

9• Compactadores con ruedas neumaticas.-

Estas maquinas trabajan principalmente por el efecto de la presión estática queproducen debido a su peso, pero hay un segundo efecto, debido al modo detransmitir esta preside por los neumáticos que tiene singular importancia. Las

superficies de contacto de un neumático dependen de la carga que soporte yde la preside a que este inflado, pero la presión que transmite al suelo elneumático a través de la superficie elíptica de contacto no es uniforme. Por lotanto y pare simplificar el problema se emplea el termino <<presión media>> decontacto que se obtiene dividiendo la carga sobre cada rueda por la superficiede contacto. Estas superficies de contacto se obtienen para las diferentespresiones de inflado y cargas sobre rueda, marcando las huellas de contactosobre una placa de acero con el neumático en posición estática.

10•

compactadores con ruedas neumaticas autopropulsadas.-



Equipados, generalmente, con dos ejes, con pesos normales entre 9 y 15toneladas y con 8 hasta 13 neumáticos, son apropiados pare suelos coherentesde granulado fino y arenas y graves bien graduadas. Los que conocemos por <<13 ruedas>>, son específicos para cerrar los aglomerados asfálticos.

Son maquinas complicadas que exigen entretenimiento cuidadoso; la altura detongadas suele variar de 15 a 20 cm., y requieren 8/12 pasadas. Su velocidadde trabajo oscila sobre los 3 km./in.

11Por impacto

trabajan únicamente según el principio de que un cuerpo que choca contra unasuperficie, produce una onda de presión que se propaga hasta una mayor

profundidad de acción que una presión estática, comunicando a su vez a laspartículas una energía oscilatoria que produce un movimiento de las mismas.

.MAQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO.-

Vamos a considerar ahora algunas maquinas de compactación que trabajansegún el principio de impacto:

—Placas de caída libre.

— Pisones de explosión.

12• PLACAS DE CAIDA LIBRE.-

Se trata de unas places de hierro de superficie de contacto lisa de 0,5 m2, deforma rectangular y con un peso que oscila entre las 2 y 3 Tm., las cuales seeleven mediante cables hasta una altura de 1,5 a 2 m. sobre el suelo y se lesdeja caer libremente sobre el mismo. Para ello se necesita una maquinaadicional tal como una excavadora, grúa, etc.

La presión del contacto que produce la caída es muy alta y comprimeen combinación con una cierta sacudida hasta los suelos pesados,rocosos. Es únicamente en la compactación de roca donde puede ser interesante.

13• PISONES DE EXPLOSION.-

Este tipo de maquina se levanta del suelo debido a la explosión de su motor,que por reacción contra el mismo produce la suficiente fuerza ascendente pare

elevar toda ella unos 20 cm. Al caer ejerce un segundo efecto compactador dependiente de su peso y altura de elevación.



Estos pisones son muy apropiados pare suelos coherentes, aunque tambiénden resultado con otra clase de materiales. Son muy buenos pare lacompactación de zanjas, bordes de terraplenes, cimientos de edificios, etc. Lahabilidad del operador es decisivo en el rendimiento y calidad del trabajo.

Los pisones grandes, de 500 a 1.000 kg., 11egan a compactar inclusotongadas de unos 30 centímetros de espesor en 4 ó 6 pasadas.

Estas maquinas, sin embargo, tienen un defecto grave y es el elevadonumero de horas de avería por hora útil de trabajo.

14Por vibracion.

Trabajan mediante una rápida sucesión de impactos contra la superficie delterreno, propagando hacia abajo trenes de ondas, de presión que producen enlas partículas movimientos oscilatorios, eliminando la fricción interna de lasmismas que se acoplan entre si fácilmente y alcanzan densidades elevadas. Espues, un efecto de ordenación en que los granos más pequeños rellenan loshuecos que quedan entre los mayores. Por lo tanto, ya vemos que según sea elmaterial, capaz de ser ordenado o no, este sistema de compactación por vibración, será más o menos efectivo.

15MAQUINAS QUE COMPACTAN POR VIBRACION.-

—Placas vibrantes.

—Rodillos vibratorios.

Hoy día es quizá la maquina mas utilizada. En los últimos años ha sido tal eInumero de tipos y marcas disponibles en el mercado, que es casimaterialmente imposible conocerlas todas. Se han empleado en lacompactación de toda clase de suelos sin distinción: bases granulares

artificiales, sub-bases naturales, suelo-cementos, rellenos rocosos, asfaltos,arcillas, arenas, etc., y naturalmente, el éxito ha sido variable.

Hay que considerar primordialmente los efectos de resonancia. Esta esfunción, por una parte, de la composición o tipo del terreno, contenido dehumedad del mismo, etc., y por otra, del propio vibrador. Es decir, que loimportante es la adecuación de frecuencia de resonancia del suelo y de lamesa del vibrador.

Hay un rango de resonancias suelo-vibrador pare las cuales el efecto deordenación granular y en consecuencia la compactación da mejores resultados.

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• PLACAS VIBRANTES. Consisten en una plancha base que produce un golpeteo en sentido vertical,debido al movimiento giratorio de un plato excéntrico accionado por un motor.Las fuerzas vibratorias engendradas son mayores que el peso de la maquina ypor lo tanto la maquina se levanta del suelo en cada ciclo de rotación del plato

excéntrico. El movimiento de traslación se consigue utilizando parte de laenergía de vibración según la componente horizontal.

Hay places vibrantes con alta frecuencia ( > 40 c/seg.), que funcionan muybien con suelos cohesivos, arenas y graves, pero la capa superior de unos 5cm. de espesor queda removida por efecto de las vibraciones sin sobrecarga.

Las places con frecuencias bajas ( < 30 c/seg.) disminuyen este efecto desuperficie y sin embargo en las capes profundas producen buenos resultadosen suelos algo cohesivos.

Estas maquinas son útiles pare trabajos pequeños, tales como rellenode zanjas, arcenes, paseos, etcétera. Sin embargo, se pueden unir 2, 3 6más vibradores de placa en paralelo y obtener de esta manera unapoderosa maquina de compactación.

17 Rodillo liso vibratorio

El rodillo liso vibratorio es un rodillo liso provisto de un movimiento excéntricoen el interior del cilindro que le proporciona un movimiento vibratorio. Puedenusarse para la compactación de suelos granulares con tamaños de partículasque van desde grandes fracciones rocosas hasta arena fina. Pueden usarse ensuelos semicohesivos, siempre y cuando más del 10% del material tenga un IPde 5. Los rodillos más grandes pueden ser muy eficientes en capas de roca dehasta 90 cm. También se usan para las operaciones de acabado o sellado decapas, pero con la vibración desconectada. En algunos casos se puede inclusohacer vibrar uno de los rodillos dejando el otro estático para sellar la capa.

18• Discos compactadores

Para evitar los accidentes de tener un hombre trabajando en zanjas, se colocaalgunas veces un disco de compactación similar a un cilindro de pisones, albrazo de una excavadora para lograr la compactación del relleno en zanjas.

19• Plancha compactadora



Se usan para compactar suelos y concreto asfáltico en ubicaciones donde nopueden llegar las unidades grandes. Pueden ser autopropulsadas, tanto condiesel o gasolina. Estas unidades son clasificadas por la fuerza centrífuga, lasrevoluciones por minutos, la profundidad de penetración de la vibración (o

espesor de capa), avance en m/s y cobertura de área por hora.

20• Martillos compactadores

Estos martillos se usan para compactar suelos cohesivos o mezclas de suelosen áreas confinadas. Estas unidades tienen un rango de impacto entre 40 a1200 m-kg por segundo, con impactos de hasta 85 golpes por minuto,dependiendo del modelo especificado.

21Transporte

La Compactadora se transporta por medio del Low Boy en caso de no poder transportarse sola, si esta sobre ruedas y la obra se encuentra cerca puedetransportarse sola.

22 Mantenimiento

• Plan de mantenimiento preventivo• Rutinas de operación de la caja ó tolva• Determinar los puntos de engrase o conexión y el tipo de lubricante a

utilizar.• Revisar los niveles de aceite, refrigerante, etc.

• Observar el estado de la cabina en cuanto a limpieza, dispositivos deseguridad.• Examinar la protección de las mangueras, transmisión, suspensión,

tubos de escape y silenciadores, baterías, llantas, sistema de frenado,aparcamiento y emergencia, dirección, la señalización acústica y visual.

• En posta se debe tener un manual de partes (repuestos).

23Seguridad Industrial



• Nunca se debe saltar de la máquina. Utilizar los medios instalados parabajar y emplear ambas manos para sujetarse.

• Mantenga su máquina limpia de grasa y aceite y en especial losaccesos a la misma.

• Ajústese el cinturón de seguridad y el asiento.• En los trabajos de mantenimiento y reparación aparcar la máquina en

suelo firme, colocar todas las palancas en posición neutral y parar elmotor quitando la llave de contacto.

• Evite siempre que sea posible manipular con el motor caliente cuandoalcanza su temperatura, cualquier contacto puede ocasionar quemaduras graves.

• Mirar continuamente en la dirección de la marcha para evitar atropellosdurante la marcha atrás.

• No trate de realizar ajustes si se puede evitar, con el motor de lamáquina en marcha.

• Antes de cada intervención en el circuito hidráulico hay que accionar todos los mandos auxiliares en ambas direcciones con la llave enposición de contacto para eliminar presiones dinámicas.

• El sistema de enfriamiento contiene álcali, evite su contacto con la piel ylos ojos.

• Utilizar guantes y gafas de seguridad para efectuar trabajos en labatería.

• No suelde o corte con soplete, tuberías que contengan líquidosinflamables.

• No intente subir o bajar de la máquina si va cargado con suministros o

herramientas.

24Medio Ambiente

• Ruido dentro y fuera• Cuando el nivel de ruido sobrepase el margen de seguridad establecido

y en todo caso, cuando sea superior a 80 dB, será obligatorio el uso deauriculares o tapones.

• Emisión de gases (CO2, NO2)•

Cuando exista gran emisión de gases que afecten el sistema respiratoriose deben usar barbijos ó mascarillas.• El rodillo deberá estar equipado de un asiento en perfectas condiciones,

amortiguando la vibración producida durante la compactación.• Frecuencia muy baja (1Hz): produce trastornos en el sistema nervioso

central y puede producir mareos y vómitos. Frecuencia baja ( 1-20 Hz):provocan lumbalgias, hernias, punzamientos, dificultad de equilibrio,trastornos de visión, etc. Frecuencia alta (20-1000 Hz): provocan artrosisde codo, lesiones de muñeca, etc.

• Cinturón abdominal antivibratorio• Con objeto de quedar protegido de los efectos de las vibraciones sobre

las vísceras abdominales. Este cinturón puede cumplir la doble misiónde evitar el lanzamiento del conductor fuera del tractor.



25Proveedores y Marcas

• Caterpillar • Komatsu• Pomac

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