EQUIPOS PARA LA PUESTA EN OBRA

5.3.1 Transporte

El transporte del material desde la central hasta el tajo de extensión se realiza en camiones volquete de caja lisa y estanca provistos de cobertores para evitar desecaciones. Con el fin de no perturbar la regularidad de la alimentación al equipo de extensión, la flota de camiones debe ser homogénea, es decir, formada por vehículos de similar capacidad.

5.3.2 Extensión

La extensión del material se puede realizar con alguno de los siguientes equipos: Motoniveladoras

Extendedoras

La elección del equipo se debe basar en el rendimiento deseado y en la necesidad de asegurar la regularidad superficial necesaria y de obtener sin dificultad los espesores prescritos para la capa una vez compactada.

Normalmente, y salvo que se utilicen equipos con sistemas de alta precompactación, las capas se extienden con espesores mayores que los señalados en proyecto (incrementos de alrededor del 20% sin precompactación y del 5 al 10% con precompactación) de manera que una vez compactadas se consiga el espesor deseado. La reducción de espesor debida a la compactación puede ocasionar problemas para obtener la adecuada regularidad superficial que se agravan cuando la humedad de compactación se aleja de la óptima.

5.3.2.1 Motoniveladoras

Estos equipos son los más económicos, en cuanto a inversión y mantenimiento, y los de mayor disponibilidad. Proporcionan rendimientos medios de 100 m3_{/h en}

superficies amplias. Con ayuda de otra motoniveladora para refino se pueden alcanzar los 150 m3_/h.

Foto 5.6 Extensión de una capa tratada con cemento con motoniveladora. Los principales inconvenientes de las motoniveladoras son:

La gran dependencia de la pericia del operador para la obtención de la rasante con la regularidad superficial adecuada.

La falta de precompactación del material tras su extensión. El menor rendimiento frente a otros equipos de extensión.

Para obtener una rasante regular, es recomendable que las motoniveladoras incorporen sistemas de guiado, siendo los más adecuados para su uso en carreteras los de guiado por cable o los sistemas robotizados 3D.

Por ser todavía poco usuales, se describen a continuación algunos de los sistemas más recientes de guiado de motoniveladoras:

Sistema 3D: La cota es controlada por una estación total robotizada. El grado de inclinación de la cuchilla de la motoniveladora, sobre la que se monta un prisma omnidireccional, se va corrigiendo de forma continua y automática por comparación en cada punto de la traza de los datos XYZ con los teóricos proyectados, calculados mediante ordenador de forma precisa e instantánea, al introducir previamente la geometría de la misma. La información de la posición se transmite vía radio en frecuencias no usuales para evitar interferencias. Este sistema permite alcanzar, con ayuda de otra motoniveladora de refino, rendimientos de hasta 300 m3_/h.

Por cable (ultrasonidos): La motoniveladora se guía con ayuda de unos sensores de ultrasonidos, similares a los de una extendedora, que detectan un cable colocado previamente en el lateral. El operador introduce en el control del inclinómetro de la máquina los peraltes del perfil transversal en cada sección para que la cuchilla lleve la inclinación deseada. Dado que el ancho de la cuchilla es inferior al de una sección completa, en el resto de las calles se debe apoyar sobre la ya extendida junto al cable, teniendo el operador que controlar los errores que pudieran irse acumulando al palpar sobre la calle anterior.

Foto 5.7 Motoniveladora dotada de sistema de guiado.

Aunque no se disponga de dichos sistemas, la motoniveladora es una solución muy adecuada en vías de baja intensidad de tráfico, en ensanches de reducida dimensión, o en zonas de superficie irregular como cruces de calles, aparcamientos, zonas industriales, etc. Además, permite extender espesores mayores que con los otros equipos, aunque no hay que olvidar que éstos se encuentran limitados por la capacidad para lograr la compactación en el fondo de la capa.

5.3.2.2 Extendedoras

Las extendedoras son los equipos más empleados actualmente para la puesta en obra de capas tratadas con cemento. Una de sus principales ventajas es que, además de extender la capa, la someten a una compactación inicial en torno al 80% de la óptima Proctor Modificado en las extendedoras convencionales y del orden del 90% con los equipos dotados de maestras con elevado poder de precompactación. Con ello se obtiene una mejor regularidad superficial, al reducir

las irregularidades que se producen como consecuencia de las disminuciones del espesor tras la compactación.

Foto 5.8 Extensión de una capa de material tratado con cemento con extendedora.

Los equipos más recomendable son las extendedoras con gran poder de precompactación, ya que mejoran notablemente la regularidad superficial y disminuyen el número de pasadas de los rodillos. Las extendedoras convencionales son adecuadas cuando no se requiera una gran regularidad superficial de la capa.

La gama de anchos de extensión de estos equipos es muy amplia, desde 2,5 m hasta más de 12 m. Sin embargo, resulta conveniente no sobrepasar una anchura de extensión de 9 m, por el riesgo de que se produzcan segregaciones de gruesos en los bordes de la capa extendida. Para anchuras mayores se puede recurrir al empleo de dos extendedoras en paralelo.

Foto 5.9 Extensión de una capa de material tratado con cemento con ancho de extendido superior a 12 m y detalle del borde de la plancha extensible. El rendimiento medio de estos equipos se suele encontrar alrededor de 150 m3_/h

con la limitación de 25 cm de espesor compactado, si bien en las extendedoras de última generación se pueden obtener rendimientos incluso del doble y espesores compactados hasta de 30 cm.

En los ensanches se pueden utilizar extendedoras de vertido lateral, siempre que el ensanche sea de dimensión regular. En estos casos es también interesante que estén dotadas de maestras de precompactación.

5.3.2.3 Otros equipos de extensión

Existen equipos que utilizan el mismo bastidor básico que las pavimentadoras para la construcción de firmes de hormigón vibrado, pero incorporando al mismo un tornillo sinfín repartidor, una o dos planchas vibrantes de extrusión del material y opcionalmente una tolva de alimentación. Se eliminan del equipo la batería de vibradores y la “bailarina” o fratás oscilante longitudinal.

Foto 5.10 Extensión de una capa de material tratado con cemento con pavimentadora. En caso de utilizar equipos de este tipo que no dispongan de tolva de alimentación, es importante realizar un reparto previo o preextensión del material mediante una tolva abierta en el fondo que deje una capa de altura constante o bien mediante carretones que formen dos cordones homogéneos.

El ancho de trabajo de este tipo de maquinaria puede variar desde una franja de 60 cm con los equipos pequeños hasta 8,5 m, llegando su rendimiento hasta valores en torno a los 300 m3_/h.

5.3.3 Compactación

Entre los equipos de compactación más utilizados se pueden distinguir los siguientes:

Rodillos vibratorios lisos

Compactadores de neumáticos Compactadores manuales

El equipo de compactación debe ser capaz de obtener la densidad mínima señalada dentro del plazo de trabajabilidad definido y con la calidad de acabado necesaria. Para los espesores habituales de estas capas es imprescindible utilizar compactadores vibratorios.

Foto 5.11 Compactación de una capa tratada con cemento con rodillo vibratorio y compactador de neumáticos.

Para facilitar la labor del operador y evitar errores es conveniente que los equipos de compactación dispongan de una serie de automatismos adecuados, como pueden ser:

Control automático de las aceleraciones máximas. Limitación de las frenadas.

Control automático de la velocidad. Control de la cantidad de agua en el riego.

Desconexión y conexión automática de la vibración (en los vibratorios). Cambio automático de funciones de rodillos (en los tandem).

Control automático de la presión de inflado (en los de neumáticos).

Es muy importante que exista, además, algún control o registro del número de pasadas, dada la importancia del trabajo y la monotonía del mismo.

5.3.3.1 Rodillos vibratorios

Los más usuales son los formados por dos rodillos metálicos lisos, siendo al menos uno de ellos vibratorio, o bien los mixtos articulados. La vibración se obtiene por el giro de masas excéntricas. En función del peso y de la excentricidad se obtienen distintas amplitudes de vibración. A mayor amplitud, mayor esfuerzo de compactación, y cuanto mayor frecuencia mayor eficacia en los suelos no cohesivos. En general, suele ser necesario trabajar con amplitudes altas, al menos en las primeras pasadas del compactador.

Foto 5.12 Compactación con rodillo vibratorio pesado.

Un parámetro fundamental en la eficacia de la compactación es la carga estática por unidad de longitud de generatriz de rodillo, que se debe elegir en función del espesor que se vaya a compactar. Atendiendo al mismo, se pueden distinguir los tipos de rodillos que aparecen en la Tabla 5.2. Cuanto más limpio y exento de finos plásticos se encuentre el material a compactar, más eficaz es la vibración y mayor será el espesor que se pueda compactar dentro del intervalo indicado (siempre que se disponga de un mínimo de finos suficiente). En cualquier caso, el peso estático mínimo del rodillo debe de ser de 10 t, aunque son recomendables los de 12 a 15 t.

Tabla 5.2 Tipos de rodillos vibratorios.

TIPO DE RODILLO

VIBRATORIO LONGITUD DE GENERATRIZ (N/cm) CARGA ESTÁTICA POR UNIDAD DE ESPESOR DE CAPA MÁS ADECUADO (cm)

Ligeros 100 – 250 10 – 15

Medios 250 – 350 15 – 20

Pesados 350 – 450 20 – 30

Muy pesados > 450 ≥ 30

5.3.3.2 Compactadores de neumáticos

Se trata de equipos de carga estática que se utilizan ocasionalmente para cerrar la superficie del material compactado, ya que la vibración de los rodillos suele descompactar ligeramente los milímetros superiores de la capa. Esta operación también se puede llevar a cabo empleando un rodillo metálico sin vibrar.

Los compactadores de neumáticos pueden ser remolcados o autopropulsados, siendo estos últimos los más utilizados por su maniobrabilidad.

Se deben emplear equipos con una carga por rueda no inferior a 3 t y una presión de inflado no inferior a 0,7 MPa. El reparto de carga por rueda debe ser uniforme en cualquier clase de terreno, por lo que conviene que la suspensión sea flotante y de tipo isostática. Las huellas de las ruedas traseras y delanteras se deben solapar.

5.3.3.3 Compactadores manuales

Para los lugares de difícil acceso o de geometría irregular puede resultar útil el empleo de pequeños rodillos lisos vibratorios desplazados manualmente, así como en los bordes, para evitar los desmoronamientos que se pueden producir al paso de los rodillos autopropulsados de mayor tamaño, sobre todo en las capas extendidas sin precompactación.

5.3.4 Prefisuración

Existen diversos procedimientos, que básicamente consisten en practicar una entalla por medio de una cuchilla metálica en todo el ancho de trabajo o en una parte importante del mismo antes de compactar el material. En ocasiones se introduce algún producto (emulsión, tira de plástico flexible, perfil de plástico rígido, etc.) que impida la adherencia de las caras de la junta. Entre los equipos para realizar juntas en fresco se pueden mencionar los cuatro siguientes:

Equipo CRAFT Equipo OLIVIA

Equipo de juntas activas Placas y rodillos vibrantes

Los tres primeros se utilizan únicamente para realizar juntas transversales. Las placas y rodillos vibrantes se pueden utilizar tanto para juntas transversales como longitudinales, aunque para las primeras no son recomendables en obras importantes.

5.3.4.1 Equipo CRAFT (CReación Automática de Fisuras Transversales)

Se trata de un equipo que, al mismo tiempo que realiza la entalla, vierte emulsión en las paredes de la misma. Estas operaciones se llevan a cabo de forma automática mediante un sistema electrónico programable.

El equipo consta de tres partes diferenciadas, cada una de las cuales tiene una misión específica:

Un elemento de corte, que abre el surco en todo o gran parte del espesor de la capa e inyecta una emulsión. Consta de una doble cuchilla dotada de un vibrador para facilitar la penetración, por cuya parte trasera se realiza la alimentación de la emulsión.

Un brazo articulado, que introduce en la capa el elemento de corte y desplaza este último a velocidad constante en todo el ancho de trabajo. A través de un circuito hidráulico se le proporciona la potencia requerida.

Un depósito de emulsión, revestido de un aislamiento, que puede ser calentado y regulado para mantener aquélla a temperatura constante. Una bomba realiza el suministro de emulsión al elemento de corte.

Actualmente existen dos tipos de equipos con anchos de trabajo de 3,5 m y 5 m, consumos de emulsión de 0,5 t/h y 1 t/h, y capacidad de depósito de 500 l y 1.000 l respectivamente. Dado su alto rendimiento (una junta cada treinta segundos aproximadamente), se pueden integrar en general en cualquier obra sin provocar retrasos.

Foto 5.13 Vista lateral del equipo CRAFT. 5.3.4.2 Equipo OLIVIA

Este equipo crea un surco transversal en la capa y simultáneamente inserta en él una cinta de plástico de forma automatizada. Ésta se suministra en rollos, que se montan en el equipo. La cinta de plástico debe tener un ancho del orden de 1/3 del espesor de la capa, y un espesor de 80 µm.

El equipo va montado en el chasis de una carretilla elevadora de carga frontal, y permite la penetración de un elemento de corte en la capa y su desplazamiento a lo largo de una viga móvil.

El equipo consta de los siguientes elementos: Una viga fija, unida al vehículo portante

Una viga móvil, guiada en su movimiento de traslación con respecto a la viga fija. Una vez alcanzada su posición de trabajo, se apoya mediante dos gatos hidráulicos en la capa que se vaya a prefisurar.

El dispositivo de prefisuración propiamente dicho, el cual se desplaza a lo largo de la viga móvil mediante un sistema de motor hidráulico y cadena de transmisión.

El elemento de corte consiste esencialmente en una cuchilla estrecha (2 cm), provista en su parte delantera de una ranura para alimentación de la cinta de plástico. Mientras que el elemento de corte avanza en su movimiento en el interior de la capa, la cinta de plástico se desenrolla y se inserta con su parte ancha en posición vertical en el surco que se va formando. La salida de la cinta, en posición vertical, se realiza a través de una segunda ranura en la parte trasera del elemento de corte. Al final de cada pasada la cinta se corta automáticamente. Tanto el desplazamiento de la viga móvil como el del elemento de corte se controlan electrónicamente. Los dos modelos existentes en la actualidad tienen un ancho de trabajo mínimo de 2 m y máximo de 5 m.

Foto 5.14 Vista lateral del equipo OLIVIA. 5.3.4.3 Equipo de juntas activas

El equipo de juntas activas realiza un surco en todo el espesor de la capa e introduce en el mismo un perfil ondulado de plástico rígido.

Cada elemento de junta tiene una longitud de 2 m y se sitúa en el eje de cada carril, transversalmente al mismo y en posición vertical. Su altura es del orden de los 2/3 del espesor de la capa y se coloca apoyado en el fondo de la misma, de forma que quede al menos a 5 cm de la superficie, para no perturbar el resto de las operaciones de compactación y refino. Su forma ondulada permite obtener una adecuada transmisión de cargas entre los labios de las juntas incluso en materiales que no poseen un esqueleto granular con elementos gruesos, como es el caso, por ejemplo, de una arenacemento.

5.3.4.4 Placas y rodillos vibrantes

Se trata de placas vibrantes con una cuchilla triangular soldada a su cara inferior o bien de rodillos manuales provistos de una cuchilla anular. Las placas vibrantes pueden ser propulsadas manualmente, en cuyo caso disponen de ruedas permitiendo su elevación y facilitando así su traslado entre entalla y entalla, o bien pueden acoplarse a otros equipos que controlen su desplazamiento (rodillo compactador, pala excavadora, etc.). En el primer caso su eficacia es limitada y exigen un gran esfuerzo físico, por lo que en general no son recomendables en obras importantes.

5.3.5 Curado y riego de adherencia

Entre los equipos empleados para la extensión del ligante de curado se pueden diferenciar los siguientes:

Sistemas manuales, únicamente adecuados para pequeñas superficies u obras de poca entidad. Consisten en una caldera, montada normalmente sobre camión, calentada por un generador de queroseno y dotada de bomba del ligante, realizándose el riego por un operario mediante lanza.

Sistemas automatizados, consistentes en camión cisterna con barra regadora, normalmente de 2,30 m de longitud más dos laterales abatibles, control de la velocidad y dispositivos automáticos de ajuste de la altura e inclinación de la rampa, de la anchura de riego y de la dotación de ligante. Para la protección del riego de curado se suelen utilizar repartidores de gravilla, dejando la distribución manual para actuaciones muy reducidas, por su bajo rendimiento y alto coste. Se pueden distinguir los siguientes equipos:

Distribuidores centrífugos de arena.

Repartidores adosados a la caja de los camiones portantes. Repartidores remolcados por los camiones.

Repartidores autopropulsados.

Foto 5.15 Extensión del riego de curado con lanza manual y distribución de gravilla para su protección.