conceptos de compactacion dynapc

Conceptos sobre compactación Asfalto, rodillos HF y comparación de conceptos

Amplitud

La amplitud nominal se define como la mitad de la distancia de desplaza-miento (vertical u horizontal) del tambor. Mientras que el contrapeso rota, el tambor se mueve en dirección opuesta al contrapeso. Esto quiere decir que cuando el peso se encuentra en su posición más alta, el tambor está en su punto más bajo. La amplitud juega un papel fundamental en la determinación del grosor máximo de capa para un rodillo. Una alta amplitud (y carga estática lineal) permite que el rodillo trabaje en una capa gruesa. Una amplitud baja limita el efecto de profundidad, aunque también reduce el riesgo de rotura del árido.

VariosLa velocidad de rodamiento influye en la capacidad de compactación y no deberíaser superior a 5-6 km/h para asegurar una compactación correcta. Durante las primeras pasadas se requieren frecuentemente velocidades más bajas si el asfalto está caliente. Existen numerosos parámetros que afectan al resultado final de un trabajo sobre asfalto.

Si desea obtener más información, consulte “Compaction and Paving, theory and practice”.

Carga estática lineal

Para calcular la carga estática lineal se divide la parte del peso total del rodillo soportado por cada tambor entre la anchura del tambor. La carga estática lineal se expresa normalmente en kg/cm, kN/m o PLI (libras por pulgada lineal). La carga estática lineal influye en la capacidad de un rodillo para alcanzar un alto grado de compactación. En líneas generales, un rodillo con una carga estática lineal más alta conseguirá un grado de compactación mayor.

Frecuencia

La frecuencia de vibración debe seleccionarse en relación al material a com-pactar y la amplitud del rodillo. Gracias a la investigación y la experiencia, se ha descubierto que las frecuencias superiores a 50 Hz son excelentes para compactación de asfalto comparadas con las frecuencias bajas. En general, al seleccionar una amplitud más baja, debería aumentarse la frecuencia para compensar la pérdida de aceleración del tambor. Este es el motivo por el que los resultados de la compactación serán menores si se sutiliza un rodillo de asfalto con una frecuencia inferior a 50 Hz. Una frecuencia alta reduce también el riesgo de ondulación.

En esta carpeta se proporciona información sobre los distintos conceptos de compactación disponibles en el mercado. Se trata de una comparación objetiva sobre su capacidad y modo de funcionamiento. Existen varios parámetros que afectan a la capacidad de compactación de un rodillo y los más importantes se describen a continuación. Sin embargo, solo mediante ensayos prácticos se puede definir realmente la capacidad de un rodillo o mostrar la diferencia real entre máquinas y conceptos.

Parámetros de compactación

Nutación

Cuatro contrapesos excéntricos giratorios generan un movimiento hori-zontal, transversal a la dirección de rodamiento, así como un movimiento oscilante.

Vibración tradicional

La vibración se genera mediante uno o más pesos excéntricos que rotan sobre un eje, centrado en el tambor. Al cambiar el tamaño del peso excéntrico es posible generar amplitudes distintas. Con este tipo de sistema el tambor vibrará en un movimiento giratorio que genera una “amplitud circular”.

Vibración direccional

Con dos contrapesos giratorios excéntricos en el centro del tambor es posible crear una vibración direccional. Con una amplitud fija, la dirección de ésta varía de completamente vertical a completamente horizontal.

Compactación estática

Un compactador estático trabaja con la carga estática lineal como único parámetro de compactación. Comprado con un rodillo vibrante la carga lineal debe ser significativamente superior para hacer del rodillo estático una herramienta de compactación eficaz. A pesar de esto, tiene una limita-ción de unos 50 mm en lo que se refiere a grosor de capa. La variación de la carga estática lineal se realiza cargando el rodillo.

Oscilación

Dos pesos giratorios excéntricos colocados fuera del centro del tambor generan un movimiento oscilante del mismo. Esto quiere decir que, al contrario que los dos sistemas vibratorios anteriores, el tambor no mueve su eje de rotación, sino que oscila alrededor del mismo.

Conceptos sobre compactación

Adecuado para todo tipo de materiales

Método más efectivo

Efecto de profundidad óptimo

Se consigue una compactación homogénea

Sistema de vibración sencillo

Método más efectivo (vertical)

Efecto de profundidad óptimo (vertical)

Compactación de capas finas de asfalto (horiz.)

Compactación homogénea (vertical)

Sin vibración de suelo

Sistema sencillo

Concepto bien conocido

Compactación de asfalto sobre puentes

Compactación de capas finas de asfalto

Menos vibración de suelo


Compactación de capas finas de asfalto


Menos vibración transversal de suelo

Conclusión: tradicional y direccionalSimilar en capacidad de compactaciónal accionarlo manualmente. Sin embargo, el sistema de vibración direccional es discutible, ya que es difícil medir la dureza correctamente a la profundidad adecuada. Un excesivo número de ajustes puede confundir al operario. ¿Se uti-liza toda la capacidad del sistema? Un sistema menos complicado provocará, normalmente, menos gastos y necesidades de mantenimiento y reparación. El rodillo di-reccional vibratorio posee un solo tambor con este tipo de sistema. El otro posee un sistema tradicional de vibración, lo que quiere decir que si se desea que funcione en modo completamente automático, se debería desconectar el

Vib

raci

ón

trad

icio

nal

Vib

raci

ón

dir

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on

alO

scila

ció

nN

uta

ció

nC

om

pac

taci

ón

est

átic

a

sistema tradicional de vibración y realizar el doble de pasadas que con los dos tambores vibratorios. La frecuencia (42 Hz) de un rodillo vibratorio direccional se encuentra por debajo de la frecuencia generalmente aceptada (50 Hz) para la compacta-ción de asfalto.

Estática, oscilante y nutaciónConceptos similares en lo que se refiere a la capacidad de compactación. El modo más económico de conseguir una compactación con el equipo menos complicado es un rodillo estático. Son adecuados para la compactación de capas finas de asfalto.

Vibración de suelo

Desgaste de la caja del tambor (horiz.)

Vibración de suelo

Sistema de vibración complejo

Efecto de profundidad limitado

Número requerido de pasadas


Número requerido de pasadas

Desgaste de la caja del tambor



Número requerido de pasada sobre capas gruesas

Desgaste de la caja del tambor


Ventajas Inconvenientes

35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Hot asphalt mix, maximum layer thickness 5 cm

Frequency (Hz)

100.5 %

100 %

99.5 %

99 %

98.5 %

98 %

97.5 %

2 3 4 5 6 7 8

101 %

100 %

99 %

98 %

97 %

96 %

7 km/h5 km/h


Amplitud baja/frecuencia altaLas nuevas aplicaciones han forzado el desarrollo de nuevas máquinas y, como resultado, disponemos de las frecuencias más altas. El efecto de compactación depende de la amplitud y la frecuencia(así como de la carga estática lineal). Al reducir la amplitud, se debe aumentar la frecuencia del mismo modo. Al hacerlo se creará una máquina con una capacidad excelente de compactación para capas finas con una amplitud pequeña (frecuencia alta) y que trabaja del mismo modo sobre capas más gruesas con una amplitud alta (frecuencia más baja).

Velocidad de rodamientoUn aumento de la frecuencia no implica que pueda aumentarse la velocidad de compactación. Incluso aunque pueda mantenerse la distancia de compac-tación a una velocidad más alta con una frecuencia más alta, el resultado de la compactación puede verse afectado. También existen otros problemas, una velocidad alta durante las pasadas iniciales creará una onda de morro que puede producir roturas y/o bultos en la superficie. Por lo tanto, hay que mantener la velocidad de rodamiento entre 3-6 km/h. Incluso es posible que sea necesaria una velocidad inferior para las primeras pasadas.

Rotura de áridosEl uso de áridos más gruesos en capas más finas aumenta el riesgo de que se produzca una rotura del árido, especialmente cuando se utilizan máquinas con amplitudes y frecuencias tradicionales. Este riesgo se reduce de modo significativo cuando se utiliza una máquina de amplitud pequeña/alta frecuencia.

Capacidad de compactaciónLa combinación de amplitud baja y frecuencia alta se ha desarrollado para la compactación de capas finas de asfalto. Se trata de la solución más adecuada para esta aplicación tanto en lo referente a la compactación, como para evitar una rotura del árido.

La compactación vibratoria de asfalto requiere una amplitud inferior y una frecuencia mayor que la compactación de suelo. Se trata de un hecho bien conocido, ya que la compactación de asfalto con rodillos vibratorios se introdujo en los años 50. Tradicionalmente, la frecuencia utilizada ha sido de unos 50 Hz y las amplitudes entre 0,35 a 1 mm. Sin embargo, ya que las tendencias en la industria del asfalto se mueven hacia capas más finas y áridos más gruesos, los equipos de compactación necesarios se han ido adaptando del mismo modo. Las capas más finas requieren amplitudes inferiores para limitar el efecto de profundidad y minimizar la rotura de los áridos. Para mantener el efecto de compactación será necesario aumentar la frecuencia. Aquí es donde comienza la compactación de asfalto de alta frecuencia.

Compactación de asfalto

N.B.: Todos los gráficos están basados en resultados de ensayos en toda la escala de rodillos para asfalto sobre una mezcla bituminosa caliente.

0 1 2 3 4 5 6 7 8

101 %

100.5 %

100 %

99.5 %

99 %

98.5 %

98 %

97.5 %

97 %

70 Hz40 Hz


0 1 2 3 4 5 6 7 8

101 %

100.5 %

100 %

99.5 %

99 %

98.5 %

98 %

97.5 %

97 %

70 Hz40 Hz


Aumento de compactación para 40 Hz y 70 Hz respectivamente (amplitudes iguales). Observe que la curva de 40 Hz alcanza el grado mínimo requerido de compactación.

Nº de pasadas

Tabla 1

Gra

do

de

com

pac

taci

ón

(%) M

arsh

all

Frecuencia de vibración:Amplitud: 0.21 mm

- La compactación de capas finas requiere una amplitud baja. Ésta, a su vez, requiere una frecuencia alta para generar una energía suficiente de com-pactación.

- Con amplitudes bajas se minimiza el riesgo de rotura del árido.

- Una frecuencia alta no permite velocidades altas de rodamiento y el resultado de la compactación puede quedar por debajo de los niveles requeridos si se excede un velocidad de 6 km/h. Esto quiere decir que será necesario realizar más pasadas.

- Un rodillo con un ajuste de amplitud baja/frecuencia alta para capas finas y un ajuste de amplitud alta/frecuencia baja para capas gruesas es una máquina versátil. Puede utilizarse para capas de asiento y capas aglomerantes, así como para capas de desgaste.

Conclusiones

Gra

do

de

com

pac

taci

ón

(%) M

arsh

all

En el gráfico se muestra la relación entre la amplitud y la frecuencia y el grado deseado de compactación en la línea de 99 %. El rodillo se probó con una amplitud fija y distintas frecuencias. Muestra que para una amplitud específica existe una frecuencia en la que la compactación es más eficaz.

Tabla 3

Frecuencia (Hz)Gra

do

de

com

pac

taci

ón

(%) M

arsh

all

Amplitud: 0.21 mm

2 3 4 5 6 7 8

101 %

100 %

99 %

98 %

97 %

96 %

7 km/h5 km/h


Compare el número de pasadas necesarias para alcanzar el grado de compactación requerido. Si se aumenta la velocidad de5 a 7 km/h, serán necesarias un 50 % más de pasadas para alcanzar el grado mínimo de compactación requerido (seis pasadas en vez de cuatro).

Nº de pasadas

Tabla 2

Amplitud: 0,23 mmFrecuencia: 70 Hz

Requisitos mínimos

Velocidad de trabajo:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

102 %

101 %

100 %

99 %

98 %

97 %

96 %

Oscillating Directed

Stone mastic 16 - 70/100, 40 mm

CC424HF

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

102 %

101 %

100 %

99 %

98 %

97 %

96 %

95 %

Oscillating Directed

Asphalt base 22 - 160/220, 70 mm

CC424HF

Nº de pasa-

Gra

do d

e co

mpa

ctac

ión

(%) M

arsh

all

Nº de

Gra

do d

e co

mpa

ctac

ión

(%) M

arsh

allTanto la CC 424HF, como el rodillo oscilante

requieren seis pasadas para alcanzar el grado objetivo de compactación. El rodillo dirigido de vibración requiere ocho pasadas para al-canzar el contenido de vacío de aire objetivo.

Comparación de conceptos - de compactación

Los ensayos prácticos son el modo más fiable de mostrar las diferencias de capacidad entre los conceptos. Estos ensayos se realizaron en circunstancias similares y las temperaturas de compactación se controlaron rigurosamente para todos los conceptos y así poder asegurar unos resultados imparcia-les. Los conceptos sometidos a ensayo fueron la CC424HF con vibración circular (tradicional) con una amplitud baja y una frecuencia alta, vibración dirigida (automática) y oscila-ción. (N.B.: El rodillo oscilante posee un tambor con vibración tradicional y uno oscilante).

Mezcla bituminosa SMA 16-70/100 AG 22 - 160/220

Tamaño máx. nominal de partícula (mm) 16 22

Penetración (mm*10) 70-100 160-220

Compactación requerida, contenido de vacío de aire (%) 2-5.5 3-8

Compactación requerida, grado de compactación (%) 97.3-100.9 96.9-102.1

Temperatura de compactación, °C mín/máx 90-135 80-125

Grosor de capa, deseado, mm 40 70

Grosor de capa, mm 41-42 67-74

La CC424HF requirió seis pasadas para alcan-zar el grado objetivo de compactación. La vibración dirigida automatizada y los rodillos oscilantes necesitaron ocho pasadas para alcanzar el contenido de vacío de aire objetivo.

Concepto CC424HF Dirigido Oscilante

Nº de pasadas requeridas 6 8 6

Concepto CC424F Dirigido Oscilante

Nº de pasadas requeridas 6 8 8

La compactación de una capa fina ha demostrado ser más eficaz con vibración circular (amplitud baja y frecuencia alta) y rodillos oscilantes. El rodillo dirigido automatizado requirió pasadas adicionales para alcanzar el objetivo. Sin embargo, cuanto más baja fue la amplitud de la máquina durante la com-pactación, existía menos riesgo de que se produ-jera una rotura del árido en capas finas de asfalto. Esto demuestra ser una ventaja para las máquinas HF de Dynapac. La vibración tradicional presenta un aumento rápido de compactación en capas más

gruesas y es capaz de ahorrar dos pasadas si se compara con los otros conceptos decompactación. Esto se traduce en un ahorro sustancial en el es-fuerzo del rodillo y el consumo de la máquina para cualquier trabajo. También demuestra la flexibili-dad y eficacia del concepto HF. Tener una amplitud muy baja para realizar una compactación eficaz de capas finas sin que se produzcan roturas y una alta amplitud para la compactación de capas gruesas hasta alcanzar el grado de compactación correcto es un concepto ganador.

Conclusión

Dynapac Compaction Equipment AB, Box 504, SE-371 23 Karlskrona, Suecia. Tel: +46 455 30 60 00, Fax: +46 455 30 60 30Nos reservamos el derecho a cambiar las especificaiones sin previo aviso.

Las máquinas en las fotos que ilustran este folleto pueden contener artículos opcionales.

Dynapac es mucho más que sólo equipos. Cuando nues-tras máquinas son distribuidas, incluimos un concepto global de servicio con repuestos originales, apoyo y un conocimiento organizado, cubriendo todas las necesi-dades en el campo completo de la compactación y ex-tendido en cada continente. Hemos reducido los tiempos de respuesta e incrementado la disponibilidad, fiabilidad y rapidez de distribución. Para una óptima calidad, el mismo ingeniero que diseñó la máquina original también cuida

los repuestos. Tenemos una lista de puntos de servicio alrededor del mundo para proporcionar tranquilidad. A través de internet, nuestros puntos de servicio tienen documentación e información de disponibilidad de re-puestos, actualizada minuto a minuto. Hemos desarro-llado una completa cadena internacional, siempre pre-parada para ofrecer apoyo y asistencia con repuestos y servicios con el el fin de mantener una altísima calidad del producto.

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