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Al momento que se realiza un trabajo en una calle de lastre, se debe analizar cuál es la maquinaria idónea a utilizar y el material que se va a aplicar.
Por: Ing. Adrián Gómez
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Generalmente es muy costoso para los gobiernos locales asfaltar o colocar cemento en calles de poco tránsito, especialmente cuando se trata de vías cantonales o en zonas rurales. Es por eso que se utilizan los caminos de tierra o lastre para estas ocasiones. Según cifras dadas en algunas charlas sobre el tema de carreteras, se estima que el 80% de las calles del mundo son de este tipo, lo cual podría significa que estos son funcionales siempre y se diseñen de manera adecuada y se les dé el mantenimiento requerido.
Hay que tener presente que este tipo de vías son propensas a erosión y en muchas ocasiones, cuando están mal diseñadas o construidas, pueden verse afectadas por las lluvias se generan. Además, el problema se ve acrecentado con las múltiples ramificaciones que paulatinamente, desde el tramo original, van apareciendo. Es por esta razón que la planificación de las mismas debe ser estudiada por profesionales antes de comenzar el proyecto.
Lo primero que debe tomarse en cuenta a la hora de planear una calle de este tipo, es determinar la cantidad de vehículos y el peso de los mismos, ya que de esto dependerán los materiales y el mantenimiento que se le deba dar.
En la construcción de calles de lastre es necesario garantizar la estabilización de los materiales. Para esto, su conformación debe realizarse de forma tal que el bombeo de la calle drene el agua de lluvia hacia los costados, para que la escorrentía se dé por medio de las cunetas.
El material que se utilizará en la calle se traslada al sitio y se debe extender con un equipo idóneo, el cual puede ser un back hoe, un tractor de oruga o uno de llanta, según sea la condición del terreno. El material puede ser pulverizado y mejorado con aditivos, como cemento para el caso de materiales granulares bien calibrados, cal cuando se trata de materiales finos o una mezcla de agua con emulsión asfáltica si son arenas sedimentadas. A la mezcla se le adiciona agua (esto en el caso de uso de cal y cemento) y se procede a su compactación. Más adelante hablaremos sobre los equipos de compactación y su escogencia de acuerdo a las condiciones de suministros de energía.
Para el acabado final, la eliminación de crestas y el sellado de grietas, se recomienda el uso de mototraillas o compactadores de rodillo liso o de llantas, respectivamente.
El proceso de curado es otro aspecto importante para asegurar la durabilidad de las carreteras de lastre, por lo cual durante el proceso de construcción se debe agregar agua a la mezcla desde los equipos mismos o con la ayuda de un camión cisterna. Este último paso puede repetirse una vez acabado el proceso de construcción de acuerdo a los lineamientos del profesional responsable.
La lluvia es un factor preponderante en la construcción de este tipo de rutas, por lo cual la supervisión sobre el proceso debe ser estricta y determinar el cese de operaciones en presencia de la lluvia.
Figura No.1 Esquema de constitución de calles de lastre
La compactación es la primera fase para estabilizar un suelo, lo que mejora el comportamiento de un material. Dado que el criterio dominante es mantener sus propiedades en un cierto entorno, bajo las condiciones de servicio a que estará sometido, cobra importancia la elección de la densidad máxima y la humedad óptima.
Los equipos de compactación en obra trabajan haciendo circular cargas elevadas sobre una capa de suelo previamente distribuido y nivelado. Las formas de entrega de la energía de compactación son variadas, pero en general responden a una combinación de los siguientes tipos de esfuerzos, que pueden denominarse elementales: vibratorio, estático, de amasado e impacto.
El esfuerzo vibratorio produce una rápida sucesión de impactos y ondas de presión que se propagan en profundidad. El esfuerzo estático se produce bajo la carga circulante de tensiones, con predominio de la componente vertical. El esfuerzo de amasado genera esfuerzos en dos sentidos, vertical y horizontal, obligando al material a deformarse en más de una dirección. El esfuerzo de impacto produce una onda de presión que se propaga hacia abajo, originando movimientos relativos entre las partículas. Se alcanza un esfuerzo mayor que el correspondiente al peso estático.
La empresa Resansil afirma que antes de comenzar un proyecto se debe pensar en la magnitud del proyecto, es decir cantidad de m3 a colocar y espesor, ya que dependiendo del espesor, tipo de material y dureza, será necesario el uso de una estabilizadora de mayor o menor potencia. En el caso de realizarlo con plantas móviles, se hace necesario estimar en función al espesor y tipo de estabilización.
Para los representantes de Caterpillar, a la hora de seleccionar los equipos para trabajar los caminos de lastre, el cliente deber tener bien claro si va a recuperar el camino, si lo va a estabilizar, si va a usar emulsiones u otros químicos para estabilizar el suelo. Los químicos que se pueden usar son emulsiones, cal, cemento Pórtland, otros agregados. De igual forma consideran importante asegurarse de que el suelo o los caminos están bien compactados, para que puedan sostener las diferentes cargas aplicadas. Así que es importante que el suelo tenga la humedad óptima, que se mida la densidad con un medidor de densidad nuclear; el más común es el Troxler Nuclear Gauge. Solo se deben dar las pasadas necesarias con el compactador, pues si se dan más de las necesarias, el material se descompacta y se presentan los problemas en la estructura.
Una de las recomendaciones más importantes para un camino de lastre, que da la Distribuidora Larce, es el uso de una mezcla de tierra preparada con cemento bien mezclado para una mejor compactación de la superficie a trabajar.
La empresa Minecon, representante de Volvo para República Dominicana, asegura que para que un equipo dé su óptimo rendimiento, debe estar apegado a la producción que se requiere, por ejemplo si se necesita transportar unos 2000 m3 de relleno por día para la base, debe de tomarse una excavadora con capacidad de carga cercana a este número, la cual podría ser una EC 210 B de 21 toneladas de peso, pues puede cumplir con esta producción y tener un costo operativo bastante bajo.
Clasificación de los equipos
Las maneras de clasificar los equipos son muy variadas, ya sea por la forma en que entregan la energía de compactación o por el tamaño del equipo y la magnitud de la entrega unitaria de energía. En algunos países, como Francia, los equipos son sometidos a la verificación de su aptitud por un organismo público. Sin embargo, estas disposiciones han sido muchas veces cuestionadas por fabricantes de otros países, que consideran esta certificación una forma de protección a la industria local.
Equipos que entregan la energía por compresión y amasado:
- Rodillos cilíndricos metálicos lisos
- Rodillos neumáticos
- Rodillos con salientes (pata de cabra)
Equipos que entregan la energía por impacto:
- Placas
- Vibropisones
- Caída de masa
Equipos que entregan la energía por vibración:
- Placas vibratorias
- Rodillos cilíndricos metálicos lisos, operados en modo vibratorio
Dentro de la jerga utilizada en este tipo de proyectos, se define como pasada al viaje de ida o vuelta del equipo sobre una sección de compactación. Cobertura es la acumulación del número de pasadas que permite aplicar un ancho completo de la capa que se está compactando.
El diagrama de cobertura dibuja la variación de la densidad seca de una capa en función del número de coberturas.
Un esquema similar, en donde se pone en evidencia la evolución del proceso de compactación, puede realizarse mediante la determinación de la resistencia del suelo.
En este caso también debe emplearse un procedimiento expeditivo, por ejemplo el penetrómetro dinámico de cono (DCP).
Los rodillos lisos pueden operar en modo estático o vibratorio. En el primer caso, el peso propio más la tierra para la compactación del terreno hace que en la generatriz de contacto con el material se ejerza una presión destinada a densificar el material. En modo vibratorio, una masa excéntrica gira dentro del cilindro para proveer una mayor energía de compactación. El efecto vibratorio reduce la fricción interna del material y permite hacer más eficientemente la acomodación de las partículas. En los casos de suelos finos cohesivos, este efecto pierde sentido por la naturaleza de las fuerzas internas que se desarrollan. Su campo de aplicación abarca los suelos con comportamiento granular y en los trabajos de terminación superficial de la compactación realizada por otros equipos.
La variación de la energía aplicada en modo vibratorio reconoce varios parámetros. Entre ellos pueden mencionarse:
- Peso estático
- Frecuencia de vibración
- Amplitud
- Velocidad de avance del equipo
Se denomina rodillos pata de cabra a los rodillos cilíndricos metálicos que cuentan con protuberancias en variadas formas, entre las cuales pueden citarse:
- Pata de cabra
- Segmentos
- Grillas
Los más frecuentemente empleados son los de segmentos, cuyas protuberancias producen un punzonado en el material suelto, con desplazamiento y densificación debajo de cada una de ellas. Esto ha permitido que se señale que este tipo de equipos compacta desde abajo hacia arriba. Cuando luego de un cierto número de coberturas no se producen punzonados de significación, la superficie queda con marcas que demandan su regularización y la posterior compactación con rodillos lisos o neumáticos. Se emplean en suelos finos cohesivos. No son aptos para compactar suelos con un comportamiento friccional.
Los rodillos neumáticos cuentan con ruedas lisas, de un ancho de banda superior al de un neumático de un vehículo de carga; que se adaptan a una amplia gama de materiales; pero no son adecuados para la compactación de granulares de granulometría uniforme.
El área de contacto de cada neumático produce un cierto grado de confinamiento, lo que hace que a la inversa de los pata de cabra, se considere que compactan desde arriba. El confinamiento que produce cada neumático permite realizar tareas de terminación de la compactación, lo que habitualmente se denomina en obra como compactación de sellado o simplemente sellado.
Los compactadores de pequeñas dimensiones son equipos de tracción manual o mecánica, destinados a la compactación de áreas de difícil acceso. Pueden ser de placa o de rodillos, que aplican un esfuerzo vibratorio.
Están muy difundidos los compactadores de placa vibratoria con accionamiento y tracción manual. La vibración de la placa produce una componente horizontal, que permite guiar el desplazamiento en forma manual. Las dimensiones de la placa van de 30 a 80 cm de ancho, en tanto su largo oscila entre 50 y 100 cm. A estos equipos, en la jerga de obra, se los suele denominar “chanchita”.
GENTRAC de Guatemala, representante de la firma Caterpillar ofrece las motoniveladoras en sus distintos modelos 120K, 140K y 140M, las cuales están diseñadas para conformar, nivelar y homogenizar la base de terracería. Las compactadoras CS433E, CCS533E, diseñadas para llegar al nivel de compactación deseado; y las máquinas recuperadoras o estabilizadoras para suelos.
Las placas de impacto son pisones que se accionan mediante aire comprimido, que eleva una masa que luego cae por acción de la gravedad. Se emplean para compactar en lugares muy reducidos.
Existe una gama de equipos adicionales para la construcción de carreteras de lastre que se adaptan a las condiciones del entorno, de los cuales mencionamos los más comunes para condiciones controladas. Acciones adicionales pueden involucrar el desmonte y la remoción de vegetación, para lo cual se requiere de equipo adicional de mayor capacidad, como los cargadores, tractores y equipo de tala.
La última novedad en este tipo de equipos presentado por CASE radica en los compactadores inteligentes. Éstos tienen los niveles de compactación del terreno mapeados por GPS, a fin de mejorar la calidad del camino.
Seleccionando el equipo
Para la selección de los equipos se recomienda tener en cuenta múltiples factores, Grupo LAEISZ sugiere que se revise principalmente el costo operativo de las máquinas, esto incluye combustible, repuestos, mantenimiento, etc. Por otro lado se debe tomar en cuenta el trabajo a ejecutar, determinar si se ocupan uno o dos frentes de trabajo. También determinar si la vía o lugar a trabajar es angosta, por ejemplo se necesitaría de una motoniveladora pequeña, también según el nivel de compactación se decide qué compactadora comprar.
Por su parte ADITEC en Costa Rica, en busca de mejorar las alternativas del mercado, ofrece su sistema excéntrico en sus equipos que es denominado como fiable y que consigue un rendimiento efectivo. El VMT860 es la introducción más reciente de JCB Vibromax. Con el ajuste de amplitud muy alto (para capas bases de asfalto) y muy bajo (para capas intermedias en busca dey de rodadura), han encontrado un camino nuevo para subir la productividad significativamente en capas bases por un lado y por el otro lado perfeccionar un finish ideal y liso en capas intermedias y de rodadura.
Es importante recalcar que en el proceso de construcción de estas rutas se debe poner una atención especial sobre la adición de agua, el control de escorrentías, la inclusión de los aditivos, según el tipo de material base y el proceso de compactación.
No deben dejarse de lado las pruebas de control de calidad sobre el proceso de compactación, que ayudan a asegurar la consecución de los resultados programados de acuerdo a los parámetros de diseño y a las respectivas normas asociadas a este tipo de actividades. Sobre este particular, las normas ASSHTO y ASTM recopilan las especificaciones para controlar estos procesos.
JCB
- Tipos y marcas de maquinaria: JCB ofrece equipos de compactación de marca JCB Vibromax. Ofrecemos rodillos autopropulsados de 4-21 t, rodillos tándem de 1,5-9,5 t, rodillos de lanza de 740-920 kg, rodillos para zanjas y un modelo de rodillos remolcados (6,3 t).
- Ventajas: Mayor calidad, productividad, confort y seguridad combinada con bajo requerimiento de servicio, costos más bajos de operación.
- Mantenimiento y reparación: JCB tiene varios centros para repuestos a nivel mundial. En su sede en Inglaterra tiene el World Parts Center. Aditec JCB ofrece un centro de distribución de repuestos y taller de servicio especializado.
- Rendimiento estimado de la maquinaria: Es muy alto comparado con lo que ofrece el mercado. Tienen una gama de más de 20 modelos que están disponibles en más de 60 versiones con rendimientos diferentes. Así pueden asegurar que cumplen los requerimientos con respecto al rendimiento en todo el mundo, en Centroamérica y particularmente en Costa Rica.
Fuente: Aditec JCB S.A. Costa Rica
Caterpillar y Wacker Neuson
- Tipos y marcas de maquinaria: Caterpillar: Equipos de compactación, nivelación y estabilización de suelos. Wacker–Neuson: Equipo de compactación liviano como planchas vibratorias y rodillos vibratorios.
- Ventajas: Versatilidad, durabilidad, alto rendimiento.
- Servicio de mantenimiento y reparación: Servicio de mantenimiento preventivo, reparación en taller o en campo, alquiler y venta de equipo nuevo y usado.
- Rendimiento estimado de la maquinaria: El rendimiento del equipo está sujeto a las especificaciones de construcción del proyecto.
Fuente: Gentrac. Guatemala
Variedad de maquinaria
- Tipos y marcas de maquinaria: Motoniveladoras: 845, 865 y 885; cargadoras frontales: 621E, 721E, 821E y 921E; excavadoras: CX130B, CX160B, CX210B, CX240B, CX290B, CX350B y CX470B; compactadores: SV208, SV210, SV212 y SV216, DV 201, DV 202 y DV204.
- Ventajas: Alta productividad, confort, bajo consumo de combustible, bajo nivel de ruido y facilidad de mantenimiento.
- Mantenimiento y reparación: Sí, a través de los distribuidores en los diversos países de América Latina.
- Rendimiento estimado de la maquinaria: Variable conforme al tipo de trabajo.
Fuente: Case
Volvo
- Tipos y marcas de maquinaria: Entre las principales marcas que representan está la línea Volvo con: motoniveladoras, palas cargadoras, camiones articulados, excavadoras, retropalas, compactadores y paviementadoras. También los equipos Doosan con: compresores de aire, martillo hidráulicos Montabert y martillos hidráulicos V 32.
- Ventajas: La promesa de marca es que los clientes tendrán el menor costo operativo al usar el producto, y esto se fundamenta en la alta productividad de los equipos y tiene el menor consumo de combustible que cualquier competidor de la empresa, de al menos un 15%. En las excavadoras, las funciones de suma de flujo y regenerativo de flujo permiten tener la excavadora más rápida del mercado con el menor consumo de combustible.
- Servicio de mantenimiento y reparación: Sí.
- Rendimiento estimado de la maquinaria: Para el cálculo de productividad poseen los programas Site Simulator y Grader Simulator. Dependiendo de la producción requerida del proyecto, con estos simuladores pueden presentar sugerencias de equipos con sus costos operativos por toneladas.
Fuente: Minecon, S.A. , República Dominicana
Para recuperar el camino
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- Tipos y marcas de maquinaria: RM300 y RM500.
- Ventajas: La ventaja que ofrece la maquinaria es que tiene tres diferentes rotores para que puedan ser usados en distintas aplicaciones. La competencia tiene un solo tambor para todas las aplicaciones. Las máquinas tienen bombas de agua y emulsión. La RM500 tiene una bomba que puede trabajar con agua y emulsión.
- Servicio de mantenimiento y reparación: Todos los distribuidores están muy bien preparados para dar y ofrecer servicio de mantenimiento y operación. También los clientes pueden comprar servicios extendidos.
- Rendimiento estimado de la maquinaria: La producción de una máquina va a depender de la profundidad de corte del tamaño del agregado y la velocidad de desplazamiento, pero para tener una idea, una de las máquinas puede cortar a una profundidad de 30 cm y hacer 4 millas por día. Es importante recordar que esta producción está sujeta a mucho factores externos.
Fuente: Caterpillar
Motoniveladoras Volvo
- Tipos y marcas de maquinaria: Motoniveladoras Volvo en serie G, compactadoras de rodillo que van desde 40 hasta 20 toneladas, retroexcavadora serie BL y las bailarinas IR serie RX para compactación liviana.
- Ventajas: Economía de combustible, alto rendimiento, precio competitivo, servicio postventa de alta calidad, marca de primer nivel mundial.
- Mantenimiento y reparación: Sí, ofrece contratos de mantenimientos según necesidad y requerimientos de los clientes, técnicos certificados por fábrica, talleres con tecnología de punta y ubicados en las zonas más importantes de la región. Cuenta con sucursales en Guatemala, El Salvador y Honduras.
- Rendimiento estimado de la maquinaria: Esto es muy difícil de determinar, ya que puede depender del suelo, condiciones y uso, entre otros. El equipo le puede llegar a ofrecer hasta un 15% de ahorro de los costos operativos de la máquina con respecto a la competencia.
Fuente: Grupo Laeisz
Wirtgen, Vogele, HAMM
- Tipos y marcas de maquinaria: Los equipos y modelos de estabilizadoras de Wirtgen WS 220, WS 250, WR 2000, WR 2400, WR 2500 S, WR 2500 SK. La planta móvil de Wirtgen es KMA. Los equipos y modelos de las pavimentadoras Vogele son Súper 1900-2 y Súper 2100-2. Los equipos y modelos de los compactadores HAMM de suelos liso y pata de cabra son 3412 VIO/HT VIO, 3412/3412 P, 3412 HT/3412 HT P, 3414/3414 P, 3414 HT/3414 HT P, 3414 VOP/HT VIO, 3516/3516 P, 3516 HT/3516 HT P, 3518/3518 P, 3518 HT/3518 HT P, 3520/3520 P, 3520 HT/3520 HT P, 3625 HT. Los equipos y modelos de los compactadores neumáticos HAMM son GRW 10, GRW 15, GRW 18, GRW 21, GRW 24. Los equipos y modelos de los compactadores de doble tándem HAMM son HD + 120 VV / VD, HD + 140 VV /VO.
- Ventajas: Wirtgen Group es la referencia mundial en equipos de vialidad, lo que genera una ventaja técnica en usar tecnología de punta. Poseen la mayor gama de equipos, contando con sistemas exclusivos para el uso de todos los estabilizantes empleados para la construcción de carreteras de lastre.
- Servicio de mantenimiento y reparación: El Grupo Resansil cuenta con la logística y el stock de piezas originales de fábrica para asegurar la continuidad y calidad de las operaciones de los equipos que representa. Adicionalmente, cuenta con un centro de atención al cliente que asesora y apoya en el cuidado preventivo de los equipos para que el pedido de repuestos sea conveniente y oportuno. En Resansil disponen de un equipo de técnicos que se desplazan hasta la obra para apoyar en el mantenimiento preventivo y correctivo de sus unidades.
- Rendimiento estimado de la maquinaria: Las estabilizadoras/recicladoras en suelos cuentan con un rendimiento que varía aproximadamente entre 300 y 1200 m3, dependiendo de las condiciones de dureza del suelo y del equipo empleado. Hay que tomar en cuenta que mientras mayor es el rendimiento deben contar con mayor logística de trabajo y mayor cantidad de equipos de compactación. En el caso de la planta móvil, posee un rendimiento de 200 ton/h y las pavimentadoras de suelo colocan entre 900 y 1100 ton/h.
Fuente: Resansil
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