Manual de compactación, pavimentación y fresado – Capítulo 23

QUÉ SE DESEA EN UN RODILLO VIBRATORIO 

Los rodillos vibratorios han evolucionado a partir de los rodillos estáticos, que generaban compactación solo por la aplicación de peso estático. La comparación de los dos rodillos vibratorios es una tarea complicada; en realidad, es imposible hacerlo solo con una hoja de especificaciones. Sin embargo, diferentes parámetros afectan el resultado de un rodillo. Por eso, es importante comprender bien los parámetros involucrados. 

Rendimiento de la compactación 

DATOS VITALES 

• Carga estática lineal
• Frecuencia
• Amplitud (fija o variable) 

El rendimiento de la compactación es lo que normalmente diferencia un rodillo de otro. En ese sentido, el esfuerzo de compactación tiene un papel muy importante: cuanto mayor sea éste, mayor será el efecto de profundidad y menor será el número de pasadas necesarias. El esfuerzo de compactación es influenciado por: 

• carga estática lineal
• amplitud
• frecuencia
• relación entre la masa estática y vibratoria
• diámetro del cilindro 

Otros factores incluyen la velocidad de rodaje y el número de cilindros vibratorios. La fuerza centrífuga no es un factor decisivo para el rendimiento de la compactación. 

Carga estática lineal 

Para un rodillo vibratorio con tambor liso, la carga estática lineal es el peso del módulo delantero, dividido por el ancho de rodaje del tambor, expresa en kg/cm o kN/m. 

La carga estática es la suma del peso de la unidad del cilindro con las partes del chasis cargadas por el tambor (peso del módulo del tambor). De acuerdo con la norma ISO8811, el peso operacional incluye el peso del operador, tal como el peso del depósito de combustible lleno y el depósito de agua lleno por la mitad. Un aumento significante en la carga estática lineal aumenta el esfuerzo de compactación y reduce el número de pasadas necesarias. 

El peso total de un rodillo vibratorio autopropulsado de un tambor no ofrece una indicación directa del efecto de compactación. Por lo tanto, las comparaciones basadas en el peso total pueden estar equivocadas. Solo se tiene una verdadera idea de la situación al comparar las cargas estáticas lineales de los módulos de los cilindros vibratorios. 

Frecuencia y amplitud 

La frecuencia es el número de impactos del tambor por unidad de tiempo, medida en Hz (vibraciones por segundo) o vpm (vibraciones por minuto). 

La amplitud es el movimiento máximo del tambor a partir del eje, siendo normalmente expresa en mm. Esto implica que el movimiento total del tambor corresponde a dos veces la amplitud nominal. La influencia de la frecuencia y de la amplitud en el efecto de la compactación es objeto de discusiones hace muchos años. Pruebas laboratoriales y en campo indican que las frecuencias entre 25Hz y 40Hz (1.500 a 2.400 vpm) poseen el máximo efecto de compactación en el suelo. Un cambio en la frecuencia dentro de esta franja no afectará significantemente el esfuerzo de compactación. 

Sin embargo, un cambio en la amplitud posee un efecto pronunciado en la compactación y en la profundidad. Altas amplitudes son especialmente importantes en materiales que requieren un alto esfuerzo de compactación, tales como enrocados grandes y suelos arcillosos secos. Los rodillos vibratorios concebidos para compactar altos volúmenes de suelos y enrocados, bloques y guijarros en capas espesas deben poseer un alta amplitud, en la franja de 1,5–2,1 mm. 

En el asfalto, las frecuencias entre 45 y 70 Hz (2.700 y 4200 vpm) han demostrado producir los mejores resultados. Las amplitudes adecuadas al asfalto no deben ultrapasar 1mm. 

Altas frecuencias resultan en un pequeño espaciamiento de impacto (la distancia entre cada impacto del tambor), lo cual ayuda a evitar el corrugado de la superficie. El espaciamiento de impacto es una función de frecuencia y velocidad: baja frecuencia a altas velocidades proporciona un amplio espaciamiento de impacto, mientras la alta frecuencia a bajas velocidades proporciona un espaciamiento cercano de impacto. 

Configuraciones de amplitud 

Es una grande ventaja ser capaz de alterar la fuerza vibratoria y el efecto de profundidad del rodillo. La mejor manera de hacerlo es alterando la amplitud. Con configuraciones de amplitud ajustables, se puede ajustar el esfuerzo de compactación para que se adecue a diferentes tipos de materiales y espesores de capa. Algunos rodillos son capaces de cambiar automáticamente la amplitud durante el proceso de compactación y adaptarla a los requisitos de la superficie subyacente. 

Una amplitud ajustable es esencial a la compactación del asfalto. Al trabajar con una mezcla blanda o con lanzamientos de mezclas finas, se obtienen los mejores resultados con una configuración de baja amplitud. Esto también reduce el riesgo de aplastamiento de agregados flojos. Por otro lado, mezclas rígidas y capas espesas requieren amplitudes relativamente altas. Las configuraciones de amplitud ajustable resultan en un esfuerzo de compactación variable. En suelos, el operador puede modificar la amplitud para adecuarse a diferentes espesores de capas. En el asfalto, se puede usar la amplitud ajustable para adaptar el rodillo a diferentes necesidades de compactación de mezclas blandas y rígidas y a cambios en el espesor de las capas. 

Al realizar la compactación de capas gruesas para que tengan alta densidad, es mejor comenzar con una alta amplitud. Conforme la densidad del material aumenta, el tambor generalmente comienza a rebotar (bouncing). Esto no aumenta la densidad, aunque el número de pasadas aumente, y lo peor, el material corre el riesgo de ser aplastado y la máquina, de sufrir averías. Se evita el efecto bouncing y se aumenta la densidad si se vuelve a adoptar la baja amplitud. 

Control automático de vibración (CAV) 

Los rodillos para asfalto modernos deben ser equipados con un control automático de vibración, que elimina las vibraciones en velocidades abajo de un cierto límite. Esto evita que las vibraciones actúen sobre la superficie cuando el rodillo esté parado o cuando su velocidad se reduce para cambiar la dirección del recorrido. 

Velocidad de rodaje 

La velocidad de rodaje ejerce una influencia bien establecida en el efecto de compactación. Hasta cierto punto, las altas velocidades de rodaje pueden ser compensadas por un aumento en el número de pasadas. Sin embargo, las velocidades ideales para la compactación del suelo se encuentran en el intervalo de 3–6 km/h. La compactación de capas espesas de suelos y enrocados para que alcance altos grados de compactación requiere las velocidades más bajas de ese intervalo. Las velocidades ideales son un poco más altas para el asfalto que para el suelo. Una velocidad constante es importante para que se obtenga un grado de compactación uniforme, y un velocímetro en el rodillo puede ser útil para esa finalidad. El control de velocidad es especialmente importante en la compactación de asfalto. 

Número de cilindros vibratorios 

Dos cilindros vibratorios reducen el número de pasadas necesarias, aumentando la capacidad del rodillo. Con solo un tambor vibratorio, el rodillo necesitará de aproximadamente 80% más pasadas que un rodillo Tándem vibratorio del mismo tamaño. Sin embargo, variaciones existen, dependiendo del tipo de material a ser compactado. 

Relación de peso del chasis/tambor 

El chasis debe ser suficientemente pesado como para prensar el tambor en el suelo al vibrar. Sin embargo, si el chasis es muy pesado, se reducirá el efecto de las vibraciones. El peso del tambor debe ser desde un tercio a mitad del peso del chasis.