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¿Qué es una máquina pilotadora?
Las máquinas piloteadoras, conocidas también bajo el nombre de máquinas piloteras, son equipos que permiten la ejecución de pilotes, los cuales proporcionan soporte a las cimentaciones de edificios y otros tipos de estructuras como puentes o viaductos.
Las máquinas de pilotes se encargan de realizar perforaciones en el terreno que atraviesen las capas incompetentes del suelo hasta alcanzar un nivel capaz de transmitir adecuadamente las cargas de la estructura o hincar en el terreno pilotes prefabricados hasta alcanzar el rechazo o un sustrato competente para albergar las cargas que gravitan sobre él.
Los pilotes pertenecen al grupo de cimentaciones profundas, siendo los más frecuentes. Si quieres conocer otros tipos de cimentaciones, te recomendamos que visites el enlace anterior.
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Tipos de máquinas de pilotes
De este modo, hay básicamente dos tipos de máquinas pilotadoras en función del tipo de pilote: Las piloteras a rotación y las de pilotes prefabricados. En este post nos centraremos en las perforadoras que ejecutan el pilote in situ.
Piloteras a rotación
Se trata de aquellas máquinas diseñadas para la ejecución de pilotes in situ.
Las piloteadoras constan de una unidad principal, cabeza de rotación, mástil, cabrestantes, embrague, sistema de control de velocidad, bomba de aceite y su respectivo motor.
En la mayoría de los casos, se encuentran montadas sobre un vehículo con orugas ensambladas en cadena, que le facilita la movilización sobre cualquier tipo de terreno.
No obstante, aunque bastante menos comunes, también existen perforadoras montadas en camiones o remolcables.
La perforadora con orugas es conveniente en trabajos con suelos desnivelados o sueltos, donde los desplazamientos son cortos, ya que estas máquinas tienen una velocidad promedio de 4 km/h. En cambio, las montadas sobre camión son más útiles en desplazamientos largos.
La perforadora remolcable a diferencia de la de oruga o sobre camión, no es independiente en su desplazamiento ni en su fuente de energía, por lo que necesitan de un vehículo auxiliar que supla estas necesidades. A favor cabe indicar que es considerablemente más económica.
Las pilotadoras se caracterizan por ser máquinas multifuncionales, versátiles, por tener un rango de velocidad de rotación amplio y por tener un proceso sencillo de instalación, colocación y transporte. Además, tienen un sistema de monitoreo que vela por mantener en posición vertical las perforaciones, lo cual colabora con la precisión del proceso de pilotaje.
Dentro de las pilotadoras de rotación, las hay de varios tipos entre las que cabe destacar las de barrena continua CFA, el antiguo CPI-8 español (en este enlace puedes ver los detalles de este tipo de maquinaria) o las de barra kelly.
¿Qué tipo de pilotadora usar?
El uso de una máquina de pilotes u otra depende de la profundidad, diámetro, rendimiento y de las características del suelo y la presencia de agua interactuando con las propiedades de este.
Por ejemplo, en suelos secos se utilizan perforaciones rotatorias con barreta o Kelly y con hélice continua, sin entubación o medidas de contención auxiliares.
La aplicación de cucharas o hélices es recomendable para suelos cohesivos, pero no para tramos rocosos o con suelos de alta resistencia, ya que para atravesar estos niveles más resistentes se requiere el uso de trepano lo que no es viable si se considera la relación costo-eficiencia.
Por otro lado, para suelos poco consistentes o con presencia del nivel freático, se suele recurrir a bentonita o lodos poliméricos simultáneamente a la extracción de tierra. De este modo se mantienen estables las paredes de perforación.
El uso de lodos no se recomienda en terrenos muy permeables como escolleras, gravas gruesas sin presencia de finos, cavidades, etc debido a que el lodo se pierde a través de los huecos.
Además, de los lodos bentoníticos, se pueden realizar las perforaciones de los pilotes al abrigo de tuberías de revestimiento, las cuales consisten en colocar una camisa metálica, recuperable o no, que permita contener los empujes del terreno durante la ejecución del pilote.
Se coloca la entubación a través de la propia máquina con barrenas cortas, cucharas o buckets para profundidades menores a los 15 m o utilizando morsa hidráulica y camisas empalmadas por roscas estancas para profundidades mayores.
Las perforaciones entubadas son recomendadas en suelos inestables, con cavidades o con presencia de corrientes subterráneas.
En el caso de terrenos muy resistentes, con resistencia superior a los 75 MPa, se recurre a triconos o equipos de rotopercusión con martillo en fondo.
Las barrenas continuas habitualmente se realizan para diámetros entre 350 y 1400 mm alcanzando profundidades de hasta 34 metros, mientras que con hélices, cucharas o cazos y al abrigo de entubaciones auxiliares o lodos bentoníticos pueden alcanzarse los 85 m de profundidad y hasta 3,5 m de diámetro de pilote.
Rendimiento de máquinas piloteras
La productividad y eficiencia de las máquinas perforadoras depende de las características propias de cada máquina y de las propiedades de los suelos y rocas.
El rendimiento de las perforaciones se mide por hora de trabajo, considerando como trabajo no solo la acción de perforar sino el tiempo invertido en los cambios de localización, cambios de barrena y cualquier actividad relacionada directa o indirectamente con el manejo de la maquinaria.
Las barrenas continuas pueden alcanzar rendimientos de hasta 150 m/turno mientras que las cucharas con lodos o entubaciones auxiliares se limitan a 20-40 m/turno.
En cambio, las hélices discontinuas combinadas con el uso de lodos pueden llegar a rendimientos de 80-100m/turno y los cazos, también con lodos, a 40-50 m/turno.
Mantenimiento de las máquinas piloteadoras
Los procedimientos de mantenimiento que deben ser llevados a cabo para asegurar el correcto funcionamiento de las piloteras son de inspección, engrase y de relleno.
Los primeros dos métodos son de carácter preventivo mientras que el proceso de relleno cumple una función correctiva.
La inspección consiste en realizar chequeos visuales y revisiones más avanzadas del funcionamiento del equipo, con la finalidad de determinar los posibles fallos presentes y, si es necesario, tomar las medidas pertinentes.
Del mismo modo, el engrase pretende disminuir el desgaste de las piezas móviles y aumentar la vida útil de las mismas.
Por otro lado, el proceso de relleno, se basa en realizar inspecciones diarias del consumo de los lubricantes y/o líquidos refrigerantes, para establecer una comparación entre el consumo normal y los excedentes que se producen durante el proceso de perforación.
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