equipos comúnmente utilizados en la compactación de suelos

1. EQUIPOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS
La base de toda obra de ingeniería es el suelo y a lo largo de la historia de la
construcción se ha demostrado la importancia de la computación del suelo la cual
lo hace más fuerte, menos susceptible al agua previniendo futuros
asentamientos. este proceso consiste en la reducción de la relación de vacios,
esto se puede lograr mediante la reorientación, fracturación o distorsión de las
partículas aplicándole energía al suelo, al reducir los vacios trae como
consecuencia un aumento en la densidad y propiedades ingenieriles del suelo
puesto que al reducirse los vacios no va haber lugar para q estos sean ocupados
por el agua lo cual puede provocar hinchamiento y posterior retracción en cierta
forma se aumenta magnitud de los esfuerzos que este puede soportar.
todo este proceso requiere de cierta cantidad de energía, la cual es suministrada
por el esfuerzo de compactación del equipo o la máquina de compactar. el
problema se presenta en la eficiencia de la energía utilizada y esta varia con el
tipo de partículas que constituyen el suelo y también del la forma en que se
aplique el esfuerzo de compactación.
Desde el punto de vista de las partículas la compactación en los suelos cohesivos
se produce principalmente por la distorsión y reorientación de las partículas, a esto
que se oponen las fuerzas de la cohesión, sin embargo si se le aumenta la
humedad del suelo se pueden disminuir esta fuerzas de cohesión y por
consiguiente el esfuerzo será más efectivo.
Por otro lado cuando el suelo no es cohesivo o en rocas partidas la compactación
se da por la reorientación y fractura de los granos a lo cual se opone el rozamiento
entre estos de igual forma la humedad disminuye este rozamiento.
en las arenas y roca partida el mecanismo más optimo para lograr la
compactación es el aplastamiento local de los puntos de contacto, el aumento de
la humedad acelera este aplastamiento y hace más efectivo el esfuerzo aplicado.
como vemos la humedad juega un papel importante en la compactación sin
embargo si la humedad se hace muy alta la reducción de la relación de vacios los
lleva a la saturación, esto tanto para suelos cohesivos como no cohesivos, se
crearía un esfuerzo neutro que impide que continúe la compactación y por tanto
todo esfuerzo extra que se aplique se perderá. por tanto la saturación es el límite
teórico de la compactación para una humedad dada.
como se había mencionado anteriormente, otro factor importante en la
compactación es la forma en que se aplican los esfuerzos; cuando no se logran
los grados de compactación requeridos en una construcción es cuando empiezan
los problemas es aquí donde los ingenieros deben ser muy cuidadosos, porque

2. puede darse el caso que l equipo utilizado no es el que corresponde o no se utiliza
adecuadamente .
La diferencia y el comportamiento ante los esfuerzos de compactación de los tipos
de suelos cohesivos como las arcillas y los suelos granulares es el motivo por el
cual existen diferentes métodos de compactación y dependiendo de estos existan
varios tipos de maquinas compactadoras la dificultad radica en determinar el
modelo más idóneo. y puede darse que con un equipo el suelo quede
compactado satisfactoriamente igual que con otro equipo sin embargo pueda que
con uno se requiera mas energía, más tiempo y por consecuencia más dinero
Para el ingeniero esta entonces guiarse por la teoría deducida de muchos ensayos
prácticos que permiten de acuerdo a las características del suelo elegir la maquina
idónea.
Suelos Granulares.
los suelos granulares alcanzan una mejor compactación por vibración; esta
reduce las fuerzas de fricción entre las partículas, dejándolas que caigan
libremente por su peso.
-Placas y rodillos vibratorio: se utiliza especialmente en suelos granulares
-Rodillos lisos: se utilizan en gravas y arenas mecánicamente estables.
Suelos Cohesivos.
la combinación de amasado e impacto es el método más adecuado para este tipo
de suelos.
La tendencia de los suelos es combinarse, formando laminaciones continuas con
espacios de aire entre ellas, impidiendo que caigan partículas en los vacíos con la
vibración. La fuerza de impacto produce un esfuerzo de cizalle que junta las
laminaciones ,oprimiendo las bolsas de aire hacia la superficie.
-Apisonadores.
-Rodillo Pata de Cabra: suelos finos, humedad entre 7 a 20 % por suelos finos,
humedad entre 7 a 20 % por debajo del límite plástico.
-Rodillos neumáticos: se usa en arenas uniformes y suelos cohesivos, se usa en
arenas uniformes y suelos cohesivos, humedad cercana a limite plástico.
A continuación se muestra una tabla con el comportamiento del equipo
dependiendo del tipo de suelo en la clasificación AASHTO (Dujisin y Rutland)
en donde 1 es excelente, 2 regular, 3 aceptable, 4 deficiente y 5 inadecuado.

3. En los procesos constructivos donde se requiere una compactación ordinaria en
campo a grandes escalas, se utilizan compactadores de rodillo y comúnmente
podemos encontrar:
Compactadores de rodillo liso vibratorio.
el compactador de rodillo liso que genera vibración vertical a la vez que va
compactando, son adecuados para pruebas de rodado en subrasantes y para el
acabado de la construcción de rellenos con suelos arenosos. El Rodillo
compactador vibratorio de tambor simple es ideal para compresión de materiales
no adherentes, tales como grávela, piedra triturada, mezcla de arena y asfalto,
relleno de roca y suelo arenoso, etc. En la capa base, sub-base, muros de llenado
para construcción para alta calidad de avenidas, ferrocarril, aeropuerto, puertos,
presas, entre otros
estos proporcionan una cobertura de 100% bajo las ruedas y la presión de
contacto llega a ser de 300-400kN/m2 (45-60 psi). si se usan en capas gruesas no
producen un peso especifico uniforme de compactación.
Compactadores de llantas neumáticas.
tienen algunas ventajas en algunos aspectos respecto a los compactadores lisos .
consiste en un vagón fuertemente cargado con varias hileras de llanta, separadas
entre si una corta distancia pueden ser entre cuatro y seis ruedas en un eje
alcanzando presiones bajo las ruedas de 600-700 kN/m2 ( 85-100 psi) y una
cobertura de 70-80%. son empleados para la compactación de suelos arenosos y
arcillosos, producen una combinación de presión y acción de amasamiento
apropiado para compactar varios materiales cohesivo y no cohesivo, tales como
suelo arenoso, ripio, tierra estabilizada. Es espacialmente bueno para comprimir
superficies de asfalto para avenidas de alta calidad.

4. Ventajas.
-la compactación deja una superficie de acabado liso así la lluvia no la afecta.
-permiten compactar espesores mayores.
-permiten detectar si hay humedad durante el recorrido puesto que el barro se
adhiere a las llantas.
-a diferencia de los compactadores vibratorios lisos y patas de cabra, estos se
pueden utilizar en la compactación de asfalto puesto que las llanta no lo dañan
Desventajas
-menor cobertura entre sus llantas.
-en algunos casos requieren de mayor numero de pasadas que un compactador
vibratorio liso puesto q la cobertura bajo las llantas no es del 100%
Compactadores pata de cabra.
están compuestos por un rodillo con un gran número de protuberancias. El área de
protuberancias con un área de 25 a 90 cm2 (4-14 pulg2) son ideales para suelos
cohesivos donde alcanzan su máxima efectividad. estas pequeñas aéreas en las
protuberancias produce altas presiones 1500-7500 kN/m2 (215-1100 psi).
en las primeras pasadas se va compactando la porción inferior y luego se
compactan los porciones intermedias y superior del lecho.
Ventajas.
-la combinación de vibración y amasado mezcla de mejor manera el suelo con el
agua lo cual ayuda a la compactación.
-las protuberancias permiten que se dé una especie de uniones entre las capas
de compactación haciendo que estas queden mejor unidas.
Desventajas.

5. -a diferencia de los rodillos lisos, al no haber un acabado liso, la lluvia puede
afectar por la acumulación del agua.
-el espesor de las capas de compactación es menor a la de los compactadores de
cilindro liso y neumático.
Según la información obtenida hasta ahora, en general la compactación realizada
en campo depende de algunos factores como el tipo de el tipo de suelo, la
cantidad de agua, el tipo de compactador. pero también influyen el espesor de la
capa de suelo a compactar, la velocidad de avance del compactador y el número
de pasadas del rodillo.
El ejemplo de la siguiente grafica muestra la variación del peso específico de
compactación con la profundidad y el número de pasadas del rodillo vibratorio
(55.7 kN) para el caso de una arena de duna mal gradada y un espesor de la capa
de 2.44m . en ella se observa que a cualquier profundidad la compactación
aumenta con el numero de pasadas, sin embargo después de 15 pasadas la tasa
de crecimiento del peso específico decrece, también se observa la variación del
peso especifico con la profundidad a 0.5 m y luego decrece, estos datos nos
permiten determinar el espesor aproximado de las capas para que se dé una
compactación adecuada.
Grafica 1. Variación del peso específico seco con la profundidad y el número de
pasadas para una arena.
Cuando se requiere hacer una compactación a menor escala y en espacios mas
reducidos podemos encontrar equipos como:

6. Placas Vibratorias.
Para suelos granulares. Están compuestas por una plancha que produce una
frecuencia de golpes verticales por medio la rotación de un plano excéntrico
revolucionado por un motor. este movimiento vibratorio vertical produce fuerzas
que son superiores al peso del equipo como tal, la frecuencia de vibración hace
que la maquina se levante y golpee el suelo muy seguidamente. las vibraciones a
la vez facilitan el desplazamiento del equipo con gran facilidad. También las hay
del tipo reversibles que usan dos planos excéntricos opuestos, estos permiten
mayor compactación que las placas unidireccionales.
Ventajas:
-Facilidad de manipulación e ideal para espacios pequeños y esquinas donde
compactadores mas grandes no pueden llegar.
-Permiten alcanzar mayores densidades en suelos granulares que los
compactador neumático.
Desventajas:
-Se puede desmejorar la calidad del las rocas o gravas si estas llegan a
fracturarse.
-En las capas de suelos fino pueden crear laminación.
Apisonadoras (canguros).
están compuestas por un motor y un sistema de resorte que se contrae y luego
suelta liberando una gran cantidad de energía, este ciclo se repite continuamente
con una frecuencia de golpeo que es menor que el de las ranas y su plancha
inferior presenta un área menor estas características son ideales para suelos
cohesivos.

7. A continuación se anexan tablas de rendimiento y consumo por hora de algunas
marcas de maquinas compactadoras, así como tarifas y costo de arrendamiento
horario regulado por la cámara colombiana de la infraestructura CCI, sin embargo
estos costos pueden variar de acuerdo a la zona, su accesibilidad, el clima, la
facilidad de servicio entre otros factores.

8. BIBLIOGRAFÍA.
 Braja M. Das. Principios de ingeniería de cimentaciones. 5a Edición.
 George B y F Sowers. Introduccion a la mecanica de suelos y
cimentaciones. Edit. Limusa wiley. 1972
 www.infraestructura.org.co/nuevapagweb/bibliote.php
 http://www.cat.com/cda