4.8.- COMPACTADORAS.

Video: Compactadores y Compactacion

Video: Los compactadores.

Fuente: Universidad Politécnica de Valencia (UPV) - España (Recuperado de https://youtu.be/0w9drKWl4Y8)

Video: Compactador CAT 815 PATA CABRA (Recuperado de https://youtu.be/Aq8kWJYtyok)

Fig. N^o 2.1.180: Diferentes tipos de compactadoras

El equipo de compactación se debe elegir de acuerdo al tipo de suelo y métodos para compactar; a continuación se marcan los métodos de compactación de cada compactador.

Fig. N^o 2.1.180_A: Métodos de compactación usados por diferentes tipos de compactadores

Por tipo de suelo se clasifican de la siguiente manera:

Gráfico N^o 2.1.5: Equipos de compactación según el tipo de suelo

Fuente Caterpillar

Video: Selección del equipo de compactación (recuperado de https://youtu.be/JXZKeQR6x8E).

Fuente: Universidad Politécnica de Valencia (UPV) - España

a).- Compactador pata de cabra.

Son rodillos especiales, consiste de un tambor de gran tamaño con salientes, que debido a estas recibe su nombre. El compactador pata de cabra va remolcado generalmente por un tractor de oruga, el peso total es transmitido al suelo por sus salientes, que ejercen una presión muy elevada. El modo de acción viene desde abajo del tambor, esto quiere decir, trabajaría una compresión ascendente. Las patas pueden comprimir capas a 20 ó 25 cm por debajo de la superficie. Es frecuente usar este tipo de compactadores en terraplenes con gran contenido de arcillas, gravas y limos.

figura N^o : Rodillo Pata de cabra

b).- Compactador liso.

Consta de un cilindro de acero que compacta el material a presión, son utilizados para rellenos y carreteras, los cuales reducen cualquier asentamiento o hinchamiento, dándole más resistencia para la fase de cimentación.

Pueden ser tanto remolcados como autopropulsados, se los utiliza en suelos como grava, arenas y piedra trituradas. El espesor de cada capa es dependiente del peso de la máquina, este varía entre 15 cm para cimientos hasta 45 cm para base de terraplenes.

figura N^o : Rodillo liso

c).- Rodillos Vibratorios.

i).- Compactador vibratorio monocilindrico.

Está compuesto por un cilindro metálico vibratorio liso (con o sin tracción) que actuará como elemento de compactación y dos neumáticos traseros de tracción.

Pueden usarse para la compactación de todo tipo de capas de cimiento, núcleo, explanada y firme, teniendo una mejor adaptación a la compactación de suelos no cohesivos, donde el efecto de la vibración posibilita una mejor acomodación de los elementos granulares.

figura N^o : Rodillo vibratorio monocilíndrico

ii).- Compactador vibratorio bicilíndrico o Tándem.

Está compuesto por dos cilindros metálicos vibratorios lisos (con tracción) que actúan de compactación.

Pueden usarse para la densificación de todo tipo de capas de firme y/o explanadas bien graduadas, aunque generalmente son usados para la compactación y el acabado de capas asfálticas.

figura N^o : Rodillo vibratorio bicilíndrico

d).- Rodillos de pisones.

Combina las vibraciones con su fuerza de impacto de las superficies de sus pisones, debido a la distancia de separación de cada uno de estos se consigue un impacto tres veces superior a la del compactador liso.

figura N^o : Rodillo de piso vibratorio

4.8.1.- Compactación.

Compactación de suelos (Recuperado de https://youtu.be/-O2LmcY9KI0)

La compactación de suelos es una operación mecánica que ayuda a elevar la densidad del suelo, este trabajo sirve para realizar obras como conformar y estabilizar vías, terraplenes y rellenos.

Fig. N^o 2.1.181: Proceso de compactación

¿Como se consiguen las distintas vibraciones en compactación? (Recuperado de https://youtu.be/_yECqFMlH9o)

Compactación de Suelo |vibrocompactación de suelo| (Recuperado de https://youtu.be/02oxbXPK_lM)

Objetivos:

Factores importantes que afectan esta operación:

• Gradación del material.- Es la distribución de las partículas de diferentes tamaños que componen el suelo. Se considera un suelo con mala o pobre gradación cuando un porcentaje alto de las partículas que componen son del mismo tamaño, un suelo con buena gradación es el que está conformado por partículas de diferentes tamaños. Un suelo con buena gradación se compactará mejor y más fácilmente que uno con mala gradación, porque las partículas pequeñas tienden a llenar los espacios vacíos que existen entre las partículas grandes, por lo tanto quedan menos espacios vacíos después de la compactación.

• Contenido de humedad.- La cantidad porcentual de agua que se encuentra en el suelo es muy importante en la compactación, pues el agua ayuda al deslizamiento y acomodo interno de las partículas y a la unión y cohesión de las partículas de arcilla. Es muy difícil obtener una buena y fácil compactación si los materiales están muy secos o muy húmedos, esto se puede ver mejor en la figura que se da a continuación.

  Por experiencia se ha visto que es muy difícil obtener una buena y fácil compactación si los materiales están muy secos o muy húmedos, esto se puede ver mejor en la siguiente figura.

  Gráfico N^o 2.1.2: Contenido de humedad VS Densidad en la compactación

  

  Si se tiene la humedad óptima para cada tipo de material, es posible obtener una mejor densidad del suelo con una fuerza determinada de compactación, como se aprecia en la siguiente tabla.

  Tabla N^o 2.1.7: Humedad Óptima

  Material	%
  Arcilla pesada	17.5
  Arcilla limosa	15.0
  Arcilla arenosa	13.0
  Arena	10.0
  Mezcla de arena, grava y arcilla	7.0

  Fuente Caterpillar

• Esfuerzo de compactación.- Es el método que se emplea con el fin de aplicar la energía mecánica en el suelo, los esfuerzos de compactación pueden ser por:

  • Peso estático o presión.

  • Amasamiento o manipulación.

  • Impacto, percusión (golpes fuertes).

  • Vibración o sacudimiento.

Video: La curva de compactación (Recuperado de https://youtu.be/CnAj7YtJssE).

Fuente: Universidad Politécnica de Valencia (UPV) - España

4.8.2.- Compactadores por su uso.

Fig. N^o 2.1.182: Clasificación típica de los compactadores

Los compactadores por su uso, se pueden clasificar de la siguiente manera:

1. Compactadores de suelos plásticos.
2. Compactadores de suelos granulares.
3. Pedraplenes.
4. Material todouno.
5. Paquete del firme.

a).- Compactadores de suelos plásticos.

Video: Compactador estático de patas apisonadoras (Recuperado de https://youtu.be/QkVQQYZNLyk).

Fuente: Universidad Politécnica de Valencia (UPV) - España

Compactadores de alta velocidad, pata de cabra (pisones).

Constan de 4 tambores con unas patas en la superficie de los mismos y una hoja extendedora en su parte frontal.

Fig. N^o 2.1.183: Compactador pata de cabra con cuatro tambores

Compactadores vibratorios de pata de cabra.

Combina el efecto de la vibración con un mayor impacto.

El espesor de la capa no debe ser superior a la altura de las patas.

Fig. N^o 2.1.184: Compactador pata de cabra vibratorio

Compactadores vibratorios lisos.

Modelos pesados (17-20 ton) en algunos tipos de arcillas.

Hincan con la vibración los terrones de arcillas sin romperlos en la masa de las arcillas.

Los de pata de cabra autopropulsados, dan mejor trabazón, que tienen además la ventaja del extendido con la hoja frontal.

b).- Compactadores de suelos granulares.

Video: Componentes Rodillo compactador CAT CS533D (Recuperado de https://youtu.be/XadOzBY8u_g).

Compactadores vibratorios lisos.

Son adecuados los compactadores de tambor liso (compactadores de suelos).

Fig. N^o 2.1.185: Compactador vibratorio de tambor liso

c).- Pedraplenes.

Fig. N^o 2.1.186: Compactador vibratorio de tambor liso

d).- Material todouno.

Compactable de forma similar al material granular.

Gráfico N^o 2.1.3: Rangos granulométricos para obras de tierra

e).- Paquete del firme.

Un pavimento o firme se puede considerar en esencia formado por una o varias capas de naturaleza y espesores diferentes de acuerdo con las capas de los vehículos y la intensidad de tráfico.

Compactador de dos tambores vibratorios.

Suelo-cemento. Grava-cemento. Mezcla asfáltica.

Fig. No 2.1.187: Compactador vibratorio de dos tambores lisos

Compactador de neumáticos.

“La rapidez que se consigue en la compactación con los compactadores vibrantes ha desplazado el efecto en profundidad que tiene el compactador de neumáticos y su utilización queda reducida a una mejora superficial, por un efecto de amasado” (*) (*) Juan Tiktin. Procedimientos Generales de Construcción. Colegio de I.C.C.P. 1997.

Fig. No 2.1.188: Compactador de neumáticos

Fig. N^o 2.1.189: Tierras compactadas

En la siguiente gráfica se puede apreciar la zona de utilización de estos equipos de compactación, de acuerdo a su uso.

Gráfico N^o 2.1.4: Zona de utilización de equipos de compactación

En la siguiente gráfica se puede apreciar la zona de utilización de los equipos de compactación, de acuerdo al tipo de material a compactar, que van desde un 100% de suelo de arcilla, 100% de suelo de arena, hasta la zona de rocas. La ubicación de cada equipo es la zona más ventajosa y económica de operación, pero se puede emplear en otras, El límite exacto de la zona varía de acuerdo a las condiciones de los materiales.

4.8.3.- Recomendaciones generales.

Las siguientes son unas recomendaciones básicas y prácticas a tener en cuenta para el uso de los equipos de compactación, primero se verá de acuerdo al tipo de equipo y segundo de acuerdo a el trabajo en si.

• Pata de cabra.- Su mayor aplicación está en suelos de arcilla y limos, y en capas de no más de 30 cm (12 pulg). Tiene la ventaja que el trabajo de compactación lo empieza a realizar desde el fondo hacia arriba, con lo que se logra una mejor compactación y adhesión con la capa inferior, pero como desventaja tiene que deja la superficie dispareja.

• Vibratorios.- Se utiliza especialmente para calles, caminos y vías. Realiza de arriba hacia abajo su trabajo, y desde la infraestructura hasta la capa de rodamiento o desgaste. Presenta mejor rendimiento sobre suelos de arena, ceniza, grava, arena bituminasa y en las cubiertas de desgaste.

Para lograr el máximo de compactación de acuerdo a la obra, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

• Espesor de la capa de material suelto.- Este es tal vez el factor más importante y controlable para obtener la densidad esperada. La mejor manera de determinarlo es mediante pruebas directas en la obra.

  Como recomendación general, la capa del material esparcido a compactar no debe ser mayor a 24" (610 mm) para obtener la máxima eficiencia de densidad. En la gráfica siguiente se puede apreciar que entre más gruesa es la capa, menor es su compactación en un mismo número de pasadas del compactador.

  Gráfico N^o 2.1.6: Espesor de capa Vs Densidad

  

  Fuente: Caterpillar

• Número de pasadas.- El número de pasadas que se realiza sobre el material esparcido, también afecta su densidad. La mejor manera de calcularlo es con pruebas en la obra. Caterpillar recomienda efectuar de 3 a 4 pasadas para lograr una óptima densidad, consideran que más de cinco pasadas resulta poco esfuerzo de compactación adicional y no se justifica por el aumento incremental en la densidad, Ver la gráfica siguiente.

  Gráfico N^o 2.1.7: Número de pasada Vs Aumento de densidad

  

  Para realizar una buena y uniforme compactación hay que tener en cuenta que la pasada de traslapo debe traslapar la anterior capa aproximadamente en 30 cm (1 pie), también evitar en lo posible que el compactador de la vuelta sobre la superficie que está trabajando y hacer la compactación desde los bordes laterales o líneas de zanja hacia el centro.

• Pendiente.- Se recomienda operar el compactador en un suelo lo más plano posible para obtener la máxima compactación.

Video: Recomendación de trabajo en la compactación (Recuperado de https://youtu.be/XFVWMNkZ_oo).

Fuente: Universidad Politécnica de Valencia (UPV) - España

4.8.4.- Parámetros de un compactador vibratorio de suelos.

Al ir compactando cambian las condiciones del suelo (cambiar frecuencias de vibración)

Se debe vibrar a la frecuencia más próxima a la frecuencia de resonancia del suelo en cuestión (excepto: descompactaciones en suelos de resonancia aguda )

Fig. N^o 2.1.190: Parámetros de un compactador vibratorio de suelos