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6.1 Generalidades
La selección de los equipos de hormigón proyectado depende de numerosos factores:
Una disposición básica de equipos para la proyección de hormigón por vía húmeda por lo general consiste en una bomba de hormigón, compresor, boquilla y la línea de descarga. Para la proyección de hormigón por vía seca el equipamiento básico incluye una cámara de presión, compresor, boquilla y la línea de descarga. En los últimos años la tecnología en equipos de hormigón proyectado ha avanzado hasta un nivel que ahora incluye proyección vía control remoto, bombas dosificadoras de acelerante de fraguado integradas, compresores a bordo del equipo de proyección, instalaciones de hidrolavado, etc.
La configuración seleccionada para el equipo debe ser capaz de descargar la mezcla dentro del tubo de suministro, bajo un exhaustivo control de calidad y entregar en la boquilla un flujo continuo de material mezclado de manera uniforme y a una velocidad adecuada.
Como guía, el volumen de colocación de hormigón proyectado de forma manual está entre 3 y 10 m3/hora. La capacidad de mezclado de los equipos para hormigón proyectado con mezcla seca está entre 1 y 5 m3/hora y en el caso de hormigón proyectado con mezcla húmeda entre 3 y 25 m3/hora. Debido
Especificación del proyecto.
Tipo de aplicación.
La velocidad de colocación del hormigón proyectado.
Los tiempos disponibles para la proyección del hormigón.
Tipo de proceso de hormigón proyectado (húmedo o seco).
El acceso al sitio o sitios y el tamaño físico del frente de trabajo para determinar la viabilidad de variasconfiguraciones de equipos de hormigón proyectado.
Disponibilidad y calidad de los materiales de la zona.
El sistema de suministro de hormigón, incluyendo distanciade transporte.
a la gran variedad de equipos disponibles, es importante siempre remitirse a las especificaciones de funcionamiento del fabricante del equipo.
6.2 Equipo para mezcla seca
6.2.1 Generalidades
Los equipos para hormigón proyectado de mezcla en seco se pueden dividir en dos tipos, ya sean máquinas de cámara simple o doble y máquinas de alimentación continua,generalmente llamadas máquinas rotatorias.
6.2.2 Máquinas de cámara simple o doble
Las máquinas de una sola cámara tienen un funcionamientointermitente, operan colocando el material en la cámara esta se cierra y se presuriza con aire haciendo que el materialse introduzca en el tubo de descarga. Cuando la cámara está vacía se despresuriza, se rellena y se repite la operación(Figuras 6.1 y 6.2).
Las máquinas de doble cámara permiten una operación más continua mediante el uso de la cámara superior como una compuerta de aire durante el ciclo de alimentación de material.
Figura 6.1 Equipo de bombeo para shotcrete vía seca de una cámara.
CAPÍTULO
6Máquinas y Equipos para Shotcrete
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Capítulo 6: Máquinas y Equipos para Shotcrete
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6.2.3 Máquinas rotatorias
En general, existen dos tipos de máquina rotatorias disponibles.La máquina rotatoria de rotor o revolver (fi guras 6.3, 6.4a y 6.4b ) utiliza discos de sellado en la parte superior e inferior del elemento giratorio. El material es alimentado por gravedaddesde la tolva dentro de las cavidades del rotor en un área de su plano de rotación y se descarga hacia abajo desde estascavidades con la presión de aire en el punto opuesto en su rotación. Se introduce aire adicional en el cuello de salida para lograr un adecuado volumen y presión de suministro de material hacia la tubería de salida.
La máquina de plato rotatorio (Figuras 6.5 y 6.6) utiliza un segmentosellado en la superfi cie superior del elemento giratorio. El materiales alimentado por gravedad desde la tolva en la parte superior hacia las cavidades en forma de U del rotor y descargado en el cuello de salida cuando esa cavidad en particular está alineadabajo el segmento sellado, se inyecta aire hacia abajo conduciendoel material a la manguera.
Figura 6.6 Equipo de shotcrete vía seca con “plato rotatorio”.
Figura 6.5 Detalle operación y composición del equipo de shotcrete con “plato rotatorio” para vía seca .
Figura 6.4b Otro modelo de equipo de shotcrete para via seca del tipo rotatorio.
FIG. 6.4 Equipo Meyco Piccola de shotcrete para vía seca.
Figura 6.3 Detalle de bomba con “barril de carga” rotatorio y bombeo neumatico.
Figura 6.2 Equipo de bombeo para shotcrete vía seca de doble cámara.
Cartucho rotativode carga
Salida
Salida
Plato rotativo
Aire
Aire
Aire
Materiales
Materiales
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Algunas máquinas rotatorias se modifi can para manejar tantomezcla húmeda como en seco, para esto no se necesita ningunaconversión especial ni se usan accesorios adicionales.
6.3 Equipo para mezcla húmeda
Los equipos de hormigón proyectado para mezcla húmeda se pueden defi nir como un equipo de desplazamiento positivoo máquinas neumáticas.
Las máquinas de desplazamiento positivo constituyen la mayorparte del mercado y pueden ser de pistones propulsadoshidráulica o mecánicamente con una variedad de válvulas de ciclos y dispositivos reductores de movimiento de los líquidos(Figura 6.7) o pueden ser bombas de compresión de tipoperistáltico mediante rodillos mecánicos para arrastrar el hormigóna través de un tubo de impulsión (Figura 6.8). Además se usan bombas de tornillo sin fi n (bombas de rotor / estator) que utilizanpiezas metálicas conocidas como “cuchillas” que obligan a la mezcla a salir través de un tubo. Este tipo de bomba se utilizaprincipalmente para la aplicación de mezclas de estuco o yeso incorporando agregados fi nos generalmente hasta 4 mm, pero puede permitir hasta 8 mm con una apropiadaconfi guración de la bomba (Figura 6.9). Todas estas máquinas de desplazamiento positivo incorporan aire comprimido en la boquilla para aplicar el hormigón neumáticamente.
6.4 Equipos auxiliares
6.4.1 Equipos de control remoto
Los equipos de proyección de hormigón con mando a distanciase utilizan para mejorar la seguridad y la productividad de los operadores, debido a que:
Figura 6.7 Detalle de bombeó de mezcla húmeda con desplazamiento positivo por pistón.Figura 6.9 Operador con control a distancia de la proyección.
Figura 6.8 Detalle de equipo para vía húmeda de tornillo sin fi n (del tipo “mono”).
Mantienen al operador alejado de suelo sin soporte.
Reducen al mínimo la exposición al rebote y el polvo.
Permiten el acceso a zonas difíciles.
Son menos exigentes físicamente que la proyección manual.
Aumentan la productividad mediante un mayorrendimiento volumétrico.
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El equipo generalmente consiste en un brazo giratoriotelescópico con la boquilla montada en este y la bomba de hormigón montada en un vehículo móvil, mientras que el operador controla los movimientos de la bomba y del brazo con un control remoto (Figuras 6.9, 6.10 y 6.11).
Figura 6.10 Equipo controlado por via remota para aplicaciones de minería subterránea.
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Bombeo
Paletas
Material
Motor
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6.4.2 Bombas y sistemas de dosifi cación deacelerantes
Se pueden utilizar varios tipos de bombas cuando se dosifi cael acelerante. El tipo de bomba es importante debido a la necesidad de tener un volumen de alimentación regular y preciso. Típicamente los dos tipos de bombas utilizadas para lograr esto son bombas “del tipo mono” o bombasperistálticas. La capacidad de la bomba de dosifi cación tambiénes importante, ya que puede ser necesaria una tasa de hasta el 10% del contenido de cemento por metro cúbico dehormigón proyectado.
La dosifi cación exacta es importante y algunas placas de control del equipo de hormigón proyectado han integrado sistemas computarizados que controlan y supervisan las dosisde acelerante.
Estas unidades (en equipos más modernos) se incorporan en los sistemas de control del hardware de los equipos de hormigón proyectado. La Figura 6.12 describe los modelos y ubicación típica de estas bombas de aditivo.
Figura 6.11 Equipo de proyección usado en obras de minería subterránea y obras civiles e infraestructura.
Figura 6.12 Modelos y ubicación de bomba de aditivos del tipo peristáltica y su ubicación en el equipo.
6.4.3 Boquillas
El diseño de la boquilla es importante ya que afecta lacompactación del hormigón proyectado, el rebote durante laproyección y la consistencia de la mezcla cuando la proyecciónes en seco. En la mayoría de los casos la mezcla del aceleradorse produce en la boquilla de hormigón proyectado y hace más relevante sus características y su mantenimiento oreemplazo en caso de desgaste (Figuras 6.13 y 6.14). En el proceso seco, el anillo de agua y el montaje dentro de la boquillaes fundamental para asegurar la humectación completa de la mezcla (Figura 6.15).
Figura 6.12a
Figura 6.12b
Figura 6.12c
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Figura 6.14 Detalle de la funcion de la boquilla y el ingresos de sus materiales componentes.
Figura 6.17 Despiece de un cabezal de proyección estándar de la industria y tobera de un equipo de shotcrete. Descripción: A: Tobera de proyección; B: Sello de acoplamiento tipo palanca; C: Camisa cuerpo difusor; D: conexión tipo Chicago (ingreso aire y acelerante); E: Cuerpo difusor (del acelerante y aire de forma tal que envuelva la mezcla entrante).
Figura 6.15 Tipos de boquillas.
Figura 6.16 Detalle tipo de una boquilla de shotcrete de uso manual.
Figura 6.13 Cabezal tipo en un equipo de proyección de hormigón remoto.
Capítulo 6: Máquinas y Equipos para Shotcrete
Figura 6.15a
Figura 6.15b
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Tabla 2: Ejemplo de bomba de hormigón y acelerante.
6.4.4 Línea de bombeo para traslado de material (culebrones)
Las líneas de entrega de material están disponibles en variosmateriales y diámetros y deben adecuarse al proceso de hormigón proyectado. Se debe tener en consideración la propiedades de los materiales constituyentes, longitud de la línea de suministro, las presiones de trabajo y la cantidad de hormigón requerido. El diámetro interno debe ser un mínimode 4 veces el tamaño del agregado más grande en la mezcla. Cuando la proyección de hormigón es con fibras de acero en la mezcla, la longitud de la fibra debe ser preferentemente no más de 70% del diámetro interno.
Para las fibras sintéticas este requisito puede relajarse. No obstante, deben realizarse pruebas para asegurar que no se produzcan bloqueos ni de bolas de fibra.
La última sección de la línea de bombeo antes de la boquilla debe ser flexible, tener un tubo resistente a la abrasión, no ser plegable y también ser resistente a dobleces. La especificaciónde presión en la manguera siempre se debe revisar y debe estar de acuerdo con las recomendaciones del fabricante de la bomba. Todas las conexiones y acoplamientos oabrazaderas deben estar unidos correctamente y deben contar con medidas de seguridad adecuadas para la protecciónfrente a reventones.
6.4. 5 Tabla auxiliar de dosificación de aditivos
La Tabla 2 corresponde a un ejemplo de tabla que permite establecer una correlación entre la bomba de hormigón y el
Con estos antecedentes se puede configurar, de acuerdo al número de emboladas de la bomba de hormigón, la cantidadde litros que debe entregar la bomba de aditivos. Generalmentese establece un mínimo y un máximo.
Esta tabla se puede omitir, si se realiza de manera correcta la “calibración” de la bomba de aditivos. Equipos computacionesinsertos en los equipos de proyección realizan de manera integral la calibración de la bomba de aditivos, pero esnecesario verificar esto en forma periódica.
Dimensiones del cilindro o pistón de empuje del hormigón.
Factor de rendimiento efectivo (asociado al nivel de llenado de cada “pistonada”).
Dosificación del cemento, es decir cuantos kilos de cemento por m3 de hormigón.
Densidad del acelerante.
Porcentaje (%) de acelerante respecto al peso del cemento.
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caudal que debe entregar la bomba de aditivo, este caudaldebiera ser la “dosis” de aditivo acelerante en función del contenido de cemento de 1m3 de hormigón que se proyectará.
Esta tabla se puede desarrollar en una planilla de cálculo sin mayor dificultad. Requiere establecer en primera instancia como datos de entrada:
Dimensiones del Cilindro Variables de la BombaLargo 100 cm. Factor de RendimientoDiám 15 cm. Dosificación Factor 85% Densidad del AceleranteVol. 17.662,50 cm3 Area 176,63 cm2
450 Kg. Cemento 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
1,44 Densid.Acel. 1,80 3,60 5,40 7,21 9,01 10,81 12,61 14,41 16,21 18,02 19,82 21,62 23,42 25,22 27,02
1% Lts/min. 0,09 0,19 0,28 0,38 0,47 0,56 0,66 0,75 0,84 0,94 1,03 1,13 1,22 1,31 1,412% Lts./min. 0,19 0,38 0,56 0,75 0,94 1,13 1,31 1,50 1,69 1,88 2,06 2,25 2,44 2,63 2,813% Lts/min. 0,28 0,56 0,84 1,13 1,41 1,69 1,97 2,25 2,53 2,81 3,10 3,38 3,66 3,94 4,224% Lts./min. 0,38 0,75 1,13 1,50 1,88 2,25 2,63 3,00 3,38 3,75 4,13 4,50 4,88 5,25 5,635% Lts/min. 0,47 0,94 1,41 1,88 2,35 2,81 3,28 3,75 4,22 4,69 5,16 5,63 6,10 6,57 7,046% Lts./min. 0,56 1,13 1,69 2,25 2,81 3,38 3,94 4,50 5,07 5,63 6,19 6,76 7,32 7,88 8,447% Lts/min. 0,66 1,31 1,97 2,63 3,28 3,94 4,60 5,25 5,91 6,57 7,23 7,88 8,54 9,20 9,858% Lts./min. 0,75 1,50 2,25 3,00 3,75 4,50 5,25 6,01 6,76 7,51 8,26 9,01 9,76 10,51 11,269% Lts/min. 0,84 1,69 2,53 3,38 4,22 5,07 5,91 6,76 7,60 8,44 9,29 10,13 10,98 11,82 12,6710% Lts./min. 0,94 1,88 2,81 3,75 4,69 5,63 6,57 7,51 8,44 9,38 10,32 11,26 12,20 13,14 14,07
Rendimiento efectivo en m3/hora
Dosificación Aditivo en litros/minuto
TABLA DE RENDIMIENTO BOMBA HORMIGONY DOSIFICACION ACELERANTE
Emboladas por minuto de la Bomba de Hormigón
