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Monthly Archives: enero 2018

Sobre este blog

Este blog es la herramienta de comunicación de las asignaturas de "Procedimientos de Construcción" que se imparten en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Valencia

Víctor Yepes Piqueras

Víctor Yepes Piqueras

Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad en el área de Ingeniería de la Construcción

“Nihil difficile volenti”

“En mi opinión, nadie puede ser un buen proyectista, un buen investigador, un buen líder en la profesión de la ingeniería civil a menos que entienda los métodos y los problemas de los constructores” (Ralph B. Peck, 1912-2008)

NO PLAGIES, VINCULA

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El cigüeñal

El cigüeñal  es un árbol de transmisión, con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela – manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme y viceversa. En realidad consiste en un conjunto de manivelas. Cada manivela consta de una parte llamada muñequilla y dos brazos que acaban en el eje giratorio del cigüeñal. Cada muñequilla se une una biela, la cual a su vez está unida por el otro extremo a un pistón. En los motores de automóviles el extremo de la biela opuesta al bulón del pistón (cabeza de biela) conecta con la muñequilla, la cual junto con la fuerza ejercida por el pistón sobre el otro extremo (pie de biela) genera el par motor instantáneo. El cigueñal va sujeto en los apoyos, siendo el eje que une los apoyos el eje del motor.

Os dejo a continuación un vídeo explicativo que espero os guste.

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.

Entibaciones de madera

Entibación de madera. Fuente: http://www.construmatica.com/

 

Las entibaciones de madera están formadas por tablones, tablas y rollizos de madera, siendo muy usado el álamo negro. Se emplean como pantallas no estancas, sin presencia de agua. El proceso de excavación y entibación depende del tipo de terreno y su profundidad. Este tipo de entibación se ha sustituido actualmente mayoritariamente por entibaciones metálicas por razones económicas, pues con madera supone un coste importante en mano de obra y una mayor lentitud en su instalación. Sin embargo aún se utilizan cuando existen zanjas con muchas tuberías o conducciones transversales, o bien cuando no se puede emplear maquinaria que transporte los elementos de otro tipo de entibación hasta el tajo.

 

 

Se pueden establecer dos tipos diferentes de entibaciones de madera:

  • Entibaciones con tablas horizontales: son útiles en terrenos cohesivos, que sean autoestables al excavar. Se suele alternar la excavación cada 0,80-1,30 m con la propia entibación. La entibación se realiza apuntalando de lado a lado de las tablas con un codal o rollizo, hasta alcanzar la profundidad total.
  • Entibaciones con tablas verticales: se emplean en terrenos sin cohesión, como arenas sueltas, o incluso en lodazales. Las tablas verticales, con punta, se hincan un una maza antes de excavar. A medida que se completa la hinca, se coloca la primera correa o cabecero en cabeza de zanja y se apuntala de lado a lado. Se alcanza la profundidad en sucesivas etapas.
Entibación de madera con tablas horizontales
Entibación de madera con tablas horizontales

 

Entibación de madera con tablas verticales
Entibación de madera con tablas verticales

La entibación de madera recibe distintos nombres en función del porcentaje de superficie de excavación cubierta:

  • Entibación cuajada: cubre el 100% de las paredes de la excavación. Los tablones se sitúan uno a continuación del otro.
  • Entibación semicuajada: cubre el 50% de las paredes de la excavación. Los tablones distan entre sí unos 0,75 m.
  • Entibación ligera: cubre menos del 50% de las paredes de la excavación. En este caso los tablones distan de 1,5 a 2 m.

 

Para todas las entibaciones anteriores, se suele dejar 1 m de separación vertical entre correas o largueros y de 1,5 a 2 m en horizontal entre codales. La Norma Tecnológica NTE ADZ/1976 recomienda, en función del tipo de terreno, solicitación y profundidad de corte, los tipos de entibaciones de madera que figuran en la tabla.

 

Tipo de terreno Solicitación Profundidad P de corte en m
< 1,30 1,30 – 2,00 2,00 – 2,50 > 2,50
Coherente Sin solicitación No necesaria Ligera Semicuajada Cuajada
Solicitación vial Ligera Semicuajada Cuajada Cuajada
Suelto Solicitación de cimentación Cuajada Cuajada Cuajada Cuajada
Indistintamente Cuajada Cuajada Cuajada Cuajada

 

Asimismo, dicha norma establece la sección y separación de los elementos del tablero, cabeceros y codales.

Referencias:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. ISBN: 978-84-9048-457-9.

El diferencial

Vista de un diferencial. Wikipedia

Un diferencial es el elemento mecánico que permite compensar las diferencias en la velocidad de giro de las ruedas exteriores e interiores de un vehículo, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro. Permite, por tanto, la transmisión de par a distintas revoluciones a ambas ruedas simultáneamente. Sus inventores fueron los chinos, que hace ya 3.000 años ya utilizaban un mecanismo diferencial en sus carros. Gracias al diferencial la conducción es más predecible, los neumáticos se gastan menos y no hay tensiones extra en chasis y ejes, así que, en definitiva, tenemos una conducción más segura.

El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de “U” en el eje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea recta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curva los engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentes velocidades de giro de las ruedas.

http://www.tecnerife.com

 

 

Os paso a continuación varios vídeos explicativos sobre este elemento (algunos en inglés). Espero que os sean útiles.

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.

 

 

 

Encofrado prefabricado para pilares

 Los encofrados pueden ser esencialmente de dos tipos, el “tradicional” de madera y los prefabricados, normalmente metálicos y de madera, aunque también se pueden utilizar otros materiales como el plástico o el cartón plastificado. Lo habitual hoy día es el uso de encofrado metálico debido a sus mayores rendimientos. Estos encofrados suelen suministrarse por empresas especializadas, siendo muy importante elegir el sistema comercial que más se adapte a las necesidades o a los procesos de trabajos previstos.

En el caso del uso para pilares o columnas, los encofrados (más…)

Mezcladora planetaria a contracorriente

Si lo que se pretende es conseguir un hormigón de gran calidad, por ejemplo en una planta de prefabricados, lo adecuado es disponer de una mezcladora planetaria de eje vertical a contracorriente. Se trata de unas mezcladoras forzadas de eje vertical donde la cuba no es fija, sino que posee un movimiento de rotación contrario al del sistema planetario. Las paletas tienen un doble movimiento de rotación, alrededor de su propio eje y alrededor del eje de la máquina. El bastidor es una estructura robusta de acero soldado. Las placas en el fondo, las palas de mezclado y el rascador son piezas intercambiables debido a su desgaste. Las paletas rascan la parte inferior de la cuba impidiendo la formación de costras presentes en otros tipos de máquina.  Existen dos compuertas de servicio en la cubierta de la mezcladora y una puerta de servicio en el lateral para facilitar la limpieza y el mantenimiento. Estas mezcladoras suministran un hormigón muy homogéneo, pero al tener más mecanismos y mayor peso que otras, es también más cara.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.

 

 

 

Bomba peristáltica o de rotor para hormigón

Bomba de rotor para hormigón. www.putzmeister.es

Las bombas peristálticas o de rotor para hormigón están compuestas por dos rodillos de presión giratorios, instalados en una carcasa, cuyo interior se encuentra a presión inferior a la del exterior. Al girar, los rodillos comprimen al vacío una manguera flexible fabricada con malla de acero de larga duración, a través de las cuales es impulsado el hormigón. La operación se realiza en un vacío de 0,8-0,9 bar y de esta forma el tubo recupera su forma produciendo el efecto de succión. Puede incluso funcionar como una bomba aspirante de agua si gira al revés. Además, la marcha atrás permite solucionar fácilmente atascos, recuperar el hormigón que quede en la tubería y realizar una limpieza cómoda. El rotor es accionado por un motor hidráulico.

Así, como consecuencia de la diferencia de presiones entre la carcasa y el agitador se produce sobre el hormigón un efecto de succión, haciendo que el hormigón fluya de forma continua hacia la manguera. El caudal es función del diámetro de la tubería y de la velocidad de rotación del rotor. A diferencia de las bombas de pistón, la unión manguera-conducción es directa sin desvíos ni cambio de sección.

Llenado del rotor de la bomba

La presión de bombeo es de media a baja, con una muy buena estanqueidad, con un mantenimiento sencillo y donde la pieza de mayor desgaste es el propio rotor y la manguera flexible. Sin embargo, sólo pueden ser bombeados hormigones muy trabajables, perdiéndose solidez para trabajos duros que requieran altas presiones.

El equipo puede montarse sobre camión y la bomba hidráulica que mueve el rotor puede estar acoplada al motor diésel del camión. En caso de ir la bomba remolcada, dispone de un motor propio de accionamiento.

Principales ventajas:

  • Economía
  • Simplicidad de funcionamiento
  • Sencillez en el acoplamiento y regulación
  • Sin problemas de desgaste de válvulas y prácticamente la única pieza que requiere una reposición relativamente frecuente por desgaste de la misma, es la manguera y al cabo de unos 2000-2500 m3. Además estos primeros fallos pueden apreciarse por las manchas que las salpicaduras de hormigón producen sobre las ventanas de la carcasa.

Aplicaciones:

  • Para obras pequeñas o medianas con alcances no excesivos (20-25 m)
  • Posibilidad de instalación en equipos móviles o estacionarios.
  • Posibilidad de uso para gunitado por vía húmeda

Veamos algunos vídeos para ver cómo funciona la bomba.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.

PUTZMEISTER. Tecnología del hormigón para bombas de hormigónhttp://www.pmw.co.in/pm_india/data/BP_2158_E.pdf

Turbocompresores

Turbocompresor (corte longitudinal). En rojo, estátor de fundición y rotor de la turbina. En azul estátor de aluminio y rotor del compresor. Wikipedia

La incorporación de la sobrealimentación a motores de combustión interna permite aumentar la potencia del motor evitando la necesidad de incrementar sus dimensiones. Esta sobrealimentación puede conseguir hasta un 40% más de potencia que un motor igual no sobrealimentado. La solución pasa por incrementar el volumen de aire que accede a la cámara de combustión en motores atmosféricos. Los turbocompresores son, por tanto, turbo-máquinas que comprimen el aire, estando compuestos por una turbina solidaria a un eje que impulsa el compresor de aire de admisión en su otro extremo. Este motor funciona con la energía que normalmente se pierde en los gases de escape del motor. Se pueden clasificar en turbocompresores de geometría fija o de geometría variable. Estos sistemas de sobrealimentación ha sido posible gracias a la mejora de los materiales. Cuanto mayor sea la eficiencia adiabática, mejor será, en principio, el rendimiento final del sistema.

Los turbos de geometría variable disponen de un sistema de aletas o álabes que dependiendo de la presión de los gases de escape se sitúan en una u otra posición, para aumentar la velocidad del flujo que debe pasar a través de la turbina y mantener a la turbina girando a su velocidad óptima a cualquier régimen del motor.

En los motores diésel el turbocompresor está más difundido debido a que un motor diésel trabaja con exceso de aire al no haber mariposa, por una parte; esto significa que a igual cilindrada unitaria e igual régimen motor (rpm) entra mucho más aire en un cilindro diésel.

Turbo de geometría variable. Fuente: http://www.motorpasion.com/

A continuación os dejo un vídeo explicativo que explica el funcionamiento de esta máquina.

En el siguiente vídeo de la universidad de La Laguna se explica el funcionamiento de un sistema turbocompresor.

En este vídeo se explica el turbo de geometría variable.

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.

 

Costes de explotación en la maquinaria de obras públicas

¿Sabíais que hoy día el éxito económico de una obra pasa por la correcta gestión de la maquinaria empleada? La mecanización del trabajo en cualquier obra civil o de edificación es totalmente necesaria desde la perspectiva técnica, económica, humana e incluso jurídica. Las máquinas, que nacieron con el propósito de liberar al hombre de los trabajos más penosos, se han convertido en herramientas para producir más, más barato y con mejor calidad. Han permitido abreviar la realización de trabajos que en otros tiempos parecían imposibles y, por consiguiente, han conseguido acelerar la acción del hombre sobre su entorno más inmediato. La adjudicación de un contrato suele requerir de la empresa constructora la disposición de la maquinaria adecuada que garantice los plazos, las calidades y la seguridad de la obra. Además, determinadas unidades de obra no son factibles sin el uso de la maquinaria, tales como las inyecciones, el pilotaje, los dragados, cimentaciones por aire comprimido, etc. En otros casos, la realización manual de hormigones, compactaciones de tierras, etc., no podría satisfacer las elevadas exigencias de los pliegos de condiciones técnicas vigentes.

Las máquinas suponen fuertes inversiones para las empresas constructoras, que si bien son menores en obras de edificación, mayores en obras de carreteras e hidráulicas, son importantísimas en obras portuarias. El índice de inversión en maquinaria, calculado como la relación entre el valor anual de adquisición de maquinaria y la obra total anual, varía entre el 3 y el 13%. Se evalúa entre el 13% y el 19% el índice de mecanización -valor del parque de maquinaria respecto a la producción anual- de las firmas constructoras.

¿Cómo podemos calcular los costes de la maquinaria? Os paso un Polimedia divulgativo acerca de los costes de explotación de la maquinaria. Espero que os guste.

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. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5.

Mezcladora de hormigón de eje horizontal

Mezcladora de eje horizontal. http://www.wamgroup.com/
Mezcladora de eje horizontal. http://www.wamgroup.com/

Esta mezcladora de hormigón tiene como principio de funcionamiento el giro de la mezcla en el interior de una cuba cilíndrica fija de eje horizontal. Unas paletas  elevan por turno pequeñas cantidades de mezcla que vuelven a caer en la masa cuando la pala está en la parte superior de su curso. Se pueden describir dos tipos de mezcladoras, de simple o doble eje:

  • Mezcladora de eje horizontal de lámina helicoidal: Un eje horizontal motor arrastra, de una parte, paletas unidas al extremo de unos radios, y de otra parte, una lámina helicoidal. El vaciado se hace por una trampilla inferior cerrada por una mariposa mandada por un pistón de aire comprimido. El bastidor de la mezcladora lleva lateralmente un motor, normalmente eléctrico. La cuba y las paletas van recubiertas de acero de alta resistencia. Su capacidad se encuentra entre 0,5 y 4 m3. El tamaño máximo de árido admitido es de 180 mm. Esta mezcladora tiene un uso habitual en la fabricación de morteros.

 

  • Mezcladora de doble eje horizontal: Consta por dos ejes de paletas que giran en sentido inverso, creando corrientes de circulación entre las dos cubas. Su accionamiento se realiza mediante dos motores eléctricos y dos reductores epicicloidales sincronizados mecánicamente. El vaciado central se hace por una trampilla inferior cerrada por una mariposa semicilíndrica, siendo la descarga rápida. Es idónea para prefabricados de hormigones ligeros, porque evita la sedimentación por densidades.

 

Mezcladora de doble eje horizontal. http://www.omg.it/
Mezcladora de doble eje horizontal. http://www.omg.it/

 

A continuación os paso un vídeo de una mezcladora de lámina helicoidal de la marca ELBA.

Aquí os dejo el funcionamiento de una mezcladora de doble eje.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.

Fabricación de hormigones

El objetivo del diseño y fabricación del hormigón es obtener una mezcla que posea un mínimo de determinadas propiedades tanto en estado fresco como endurecido, al menor costo de producción posible. Es muy importante conseguir la mezcla óptima en las proporciones precisas de áridos de distintos tamaños, cemento y agua. Sin embargo, no hay una mezcla óptima que sirva para todos los casos. Para establecer la dosificación adecuada en cada caso se debe tener en cuenta la resistencia mecánica, factores asociados a la fabricación y puesta en obra, así como el tipo de ambiente a que estará sometido.

Las materias primas, tras haber sido sometidas a los pertinentes controles de calidad se almacenan en silos y tolvas especialmente diseñadas. La dosificación de estas materias primas se hace de forma automática. La unidad central remite las órdenes a los sistemas de pesado que dosifican el material en las proporciones adecuadas según su aplicación. Esto permite garantizar la homogeneidad entre los distintos pedidos de hormigón suministrados. Determinada la dosificación más adecuada, en la planta de hormigón hay que medir los componentes, el agua en volumen, mientras que el cemento y áridos se miden en peso.

El amasado del hormigón puede realizarse por amasadoras fijas o móviles. Este amasado se podrá realizar por alguno de los siguientes procedimientos: totalmente en amasadora fija, iniciado en amasadora fija y terminado en amasadora móvil o bien iniciado en amasadora fija y terminado en amasadora móvil, antes de su transporte.

El proceso de fabricación del hormigón en central puede ser de dos tipos:

  • Fabricación en amasadora. En esta modalidad las materias primas constituyentes del hormigón se pesan en seco mediante básculas y se introducen en la amasadora, donde se mezclan con el agua y se homogeniza la pasta. Posteriormente se vierte en el camión hormigonera que realizará su trasporte hasta la obra.
  • Dosificación en planta y mezcla en camión hormigonera. En este caso las materias primas se pesan y son vertidas directamente en la cuba del camión hormigonera que en este caso será responsable tanto de la mezcla de los componentes y homogenización de la masa como de su transporte hasta la obra.

 

Las materias primas se introducen en la amasadora o camión hormigonera, dependiendo del proceso empleado, y se mezclan y homogenizan mediante el movimiento giratorio de las aspas de la amasadora o la cuba del camión. El mezclado debe hacerse de tal forma que asegure la homogeneidad del hormigón. Se recomienda el uso de hormigoneras en obras pequeñas y solicitarlos a una planta de fabricación de hormigones para obras medianas y grandes. En caso de que se realice manualmente deben extremarse los cuidados durante su elaboración, el agua debe dosificarse por volumen, el cemento y los áridos por peso. Para el transporte al lugar de empleo se emplean medios que no varien la calidad del material, sin experimentar variación sensible en las caractereísticas que poseían recién amasadas. El tiempo transcurrido no debe ser superior a hora y media desde su amasado.

Para aclarar algunos de estos aspectos, os dejo un vídeo presentado por el profesor Antonio Garrido sobre la fabricación de hormigones. Este vídeo ha sido realizado por el servicio Polimedia de la Universidad Politécnica de Cartagena. Espero que os guste.

 

Os dejo también otros vídeos sobre el tema:

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.