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MODULO Nº8
EQUIPOS DE COMPACTACION
INTRODUCCION
Los caminos de Roma, que todavía se usan, fueron construidos con atención esmerada a las condiciones del subsuelo y con una base de grava y arcilla bien apisonada.
Los constructores de caminos romanos sabían que las superficies de piedra labrada de sus caminos era solo tan buenas como la fundación en que descansaban.
Anteriormente casi toda la compactación se realizaba en obras de grandes construcciones, como carreteras y aeropuertos. La maquinaria que se empleaba era grande y pesada.Solamente en las últimas décadas se ha reconocido la importancia de la compactación en áreas pequeñas.
INTRODUCCION
Con la introducción de apisonadores y planchas vibradoras integrales y portátiles, ha sido práctica la compactación en áreas pequeñas.
Estando bien hecha la compactación del suelo, se añaden muchos años a la duración de cualquier obra al aumentar la resistencia de su fundación y mejorar su estabilidad general.
¿Qué es el suelo?
Suelo es cualquier materia natural que forma la superficie del planeta con excepción de la roca empotrada y de las plantas orgánicas y la materia animal.
Tipos de sueloLos suelos pueden dividirse en cuatro grupos principales de acuerdo con el tamaño de las partículas que los forman:
Arcilla:con partículas de tamaño de 0,006mm o menosLimo: con partículas de tamaño entre 0,006 y 0,076mm.Arena: con partículas de tamaño entre 0,076 y 2,03mm.Grava: con partículas de tamaño entre 2,03 y 76,2mm.
¿Qué es el suelo?
El suelo granular se compone principalmente de arena y grava.El suelo cohesivo se compone principalmente de limo y arcilla.
En el suelo granular, las partículas se mantienen en posición debido a la atracción friccional que ejercen las superficies de contacto. Estando el suelo seco, las partículas granulares pueden separarse e identificarse fácilmente.
En estado húmedo, a un suelo granular como la arena, puede dársele la forma que se desee, pero se desmoronará fácilmente al ser perturbado de cualquier manera.
¿Qué es el suelo?
En un suelo cohesivo, la atracción molecular entre sus partículas es la fuerza que mantiene el suelo en su lugar.
En vista de que esas partículas son muy pequeñas, muy numerosas y están muy apretadas, la fuerza cohesiva en el interior del suelo es muy alta. Los suelos cohesivos son muy duros en estado seco.
Cuando están húmedos, son plásticos y pueden moldearse en casi cualquier forma.
¿Qué es la compactación del suelo?
La compactación del suelo es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para consolidarlo y eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y, en consecuencia, su capacidad para soportar cargas.
La compactación rinde los siguientes beneficios:
-Aumenta la capacidad para soportar cargas.
Los vacíos producen debilidad del suelo y su incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debido a que las partículas mismas se soportan mejor.
La compactación rinde los siguientes beneficios:
-Impide el hundimiento del suelo:
Si la estructura se construye en suelo sin compactar o compactado en forma desigual, el suelo se hundirá, dando lugar a que la estructura se desforme. Si el hundimiento es mas profundo en un lado o una esquina, pueden ocurrir grietas o un derrumbe total.
La compactación rinde los siguientes beneficios:
-Reduce el escurrimiento del agua:
Un suelo compactado reduce la penetración del agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.
La compactación rinde los siguientes beneficios:
-Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo:
Si hay vacios, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca.
-Impide los daños de las heladas.
El agua se expande y aumenta de volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche y las paredes y las losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.
METODOS PARA COMPACTAR EL SUELO
Se emplean tres métodos principales de compactación:
1.-Fuerza Estática:
La compactación se logra utilizando una máquina pesada cuyo peso comprime las partículas del suelo sin necesidad de movimiento vibratorio. (ej: Rodillo estático)
METODOS PARA COMPACTAR EL SUELO
2.-Fuerza de Impacto:
La compactación es producida por una zapata apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad. (ej. Apisonador)
METODOS PARA COMPACTAR EL SUELO
3.-Vibración:
La compactación se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia. (ej: Placa vibradora)
COMO ESCOGER EL METODO ADECUADO
Los suelos granulares se compactan mejor por VIBRACIÓN. Esto se debe a que la vibración reduce las fuerzas de fricción en las superficies de contacto, dejando así que las partículas caigan libremente por su propio peso.
Al mismo tiempo, a medida que las partículas comienzan a vibrar, se separan momentáneamente las unas de las otras para poder girar y desviarse hasta llegar a una posición que limita su movimiento. Esta acción de asentarse y colocarse las partículas constituye la compactación. Todos los vacíos que había anteriormente han sido rellenados en suelo bien compactado.
COMO ESCOGER EL METODO ADECUADO
Los suelos cohesivos se compactan mejor por FUERZA DE IMPACTO. Los suelos cohesivos no se asientan con la vibración, debido a las fuerzas naturales de ligazón entre las diminutas partículas del suelo. La tendencia de estos suelos es de combinarse, formando laminaciones continuas con espacios de aire entre ellas.
Las Partículas de arcilla especialmente presentan un problema debido a su poco peso que da lugar a que la arcilla muy fluida cuando hay exceso de humedad. Asimismo, las partículas de arcilla tienen una forma plana que sirve para impedir que caigan en los vacíos con la vibración.
COMO ESCOGER EL METODO ADECUADO
Por lo tanto, los suelos cohesivos, como el limo y la arcilla, se compactan eficazmente empleando la FUERZA DE IMPACTO que produce un efecto de cizallamiento que junta las laminaciones, oprimiendo las bolsas de aire hacia la superficie.
También se emplean combinaciones de fuerza de impacto y vibración. Por ejemplo, con planchas vibradoras y rodillos vibratorios grandes se combina peso estático con vibración para ejecutar la compactación.
TIPOS DE MAQUINAS Y SU SELECCIÓN
¿cómo escoger la mejor compactadora para el trabajo?
La respuesta no es siempre fácil de dar, debido a los varios factores que deben considerarse, principalmente el tipo de suelo, las condiciones físicas en el sitio de trabajo, la compactación y las especificaciones que deben satisfacerse.
Los factores indicados deben evaluarse bajo dos puntos de vista. Primero, para determinar las máquinas que puedan realizar el trabajo y, segundo, para recomendar aquella que pueda hacerlo mas económicamente.
TIPOS DE MAQUINAS Y SU SELECCIÓN
Veamos cada factor por separado.
TIPO DEL SUELO
Como ya se ha indicado, el suelo puede ser granular o cohesivo en la naturaleza.
TIPOS DE MAQUINAS Y SU SELECCIÓN
Veamos cada factor por separado.
SUELOS GRANULARES
Para suelos granulares, la compactación por vibración es la mas eficaz y económica.
La vibración aumenta la fricción entre partículas del suelo y permite que las mismas se reacomoden hacia abajo en una configuración bien apretada, eliminando todo vacío de aire. El efecto de la vibración penetra profundamente en el suelo lo cual quiere decir que pueden compactarse capas grandes de suelo, contribuyendo esto a la economía del procedimiento de compactación.
TIPOS DE MAQUINAS Y SU SELECCIÓN
Las planchas vibradoras son las máquinas que con frecuencia se especifican para emplearse en suelos granulares debido a que son confiables, relativamente de poco costo y muy productivas.Los rodillos vibratorios se emplean cuando es necesario que la producción sea aún mas alta.
Los distintos suelos granulares tienen diferentes frecuencias resonantes naturales, que se definen como las frecuencias que causan el movimiento máximo de las partículas del suelo.Cuanto mas pequeña sea la partícula tanto mayor la frecuencia natural; cuanto mas grande la partícula, tanto menor la frecuencia natural.
TIPOS DE MAQUINAS Y SU SELECCIÓN
Por lo anterior, se puede establecer que un elemento vibrador con una frecuencia alta de aproximadamente 6250 vibraciones por minuto y una amplitud baja es la mejor compactadora para arena de grano fino y mediano.
Otros compactadores vibratorios con menor frecuencia hasta de 1800 vibraciones por minuto y mayor amplitud son necesarios para arena gruesa, gravas y mezclas que contienen mas partículas cohesivas.
Para una compactación óptima, debe usarse un elemento vibratorio con una frecuencia aproximadamente igual a la frecuencia natural de las partículas del suelo que va a compactarse, según la siguiente figura.
TIPOS DE MAQUINAS Y SU SELECCIÓN
SUELOS COHESIVOS
Para suelos cohesivos, deben usarse máquinas de impacto. La fuerza de impacto produce un efecto de cizallamiento en el suelo, que une las partículas de forma plana y hace que el aire salga a la superficie.
En el caso de utilizar una máquina apisonadora, es recomendable que la zapata se eleve lo suficiente para producir un alto impacto de energía y hacer posible el movimiento de avance.
SUELOS COHESIVOS
Funcionando el apisonador a alta velocidad de 500 – 700 impactos por minuto, también se produce una acción vibratoria que es conveniente para suelos granulares lo mismo que para cohesivos.
Los rodillos vibratorios con tambores especiales provistos de nervaduras se desempeñan bien en suelos cohesivos debido a su acción cortante.
ASI POR REGLA GENERAL:
Para Suelos Granulares:
La primera selección sería una plancha vibratoria o rodillo vibratorio de tambor liso.
La segunda selección podría ser un apisonador para aplicaciones en zanjas angostas.
Para Suelos Cohesivos, debe usarse un apisonador o un rodillo vibratorio con tambor especial.
CONDICIONES FÍSICAS EN EL SITIO DE TRABAJO
En una zanja o cerca de un muro de cimiento, el espacio disponible determina el modelo de la máquina.
Una zanja de 15cm de ancho para tubería requiere el empleo de un apisonador con una zapata de no mas de 15cms de ancho.
Una zanja de 60cm, llena de partículas granulares puede compactarse con un apisonador o una plancha vibradora, siendo mas rápida la plancha vibradora. Si no hay suficiente espacio en el extremo de la zanja para darle vuelta a una máquina unidireccional, entonces deberá usarse una reversible.
CONDICIONES FÍSICAS EN EL SITIO DE TRABAJO
Por otra parte, cuando se compacta la base granular para una zona grande, solamente un rodillo vibratorio diesel o de gasolina tendrá la suficiente capacidad para realizar el trabajo en un tiempo razonable.