Estabilizados granulometricos

1. CAMINOS II – AÑO 2011
ESTABILIZADOS
GRANULOMETRICOS
TRABAJO PRÁCTICO Nº 6
Facultad de Ingeniería - UNLP
(Apuntes de Consulta:
 Estabilizado Granulométrico. Ing. Raúl A. Colombo
 Calibración de una Planta Estabilizadora. Ing. Guillermo Gigena

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CALIBRACION DE UNA PLANTA ESTABILIZADORA
Supongamos tener que ejecutar un estabilizado granular para base de un pavimento, en una obra
vial ubicada en las inmediaciones de la ciudad de La Plata, con tres materiales componentes y los
siguientescostosunitarios(puestosenobra),paracadaunodeellos:
1)Agregadopétreotriturado(origencomercial:Olavarría) 60$/tn
2)Arenasilícea(origencomercial:BuenosAires) 45$/tn
3)Sueloseleccionado(origenlocal) 15$/tn
Según las especificaciones técnicas de la base proyectada tendremos exigencias a cumplir, por
ejemplo, el Pliego de Especificaciones Técnicas Generales de La DNV Edición 1998 requiere lo
siguienteparabasesdematerialesgranulares:
Granulometría
Tamices Límites Tolerancias
38mm(1½”) 100% +/-7%
25mm(1”) 70-100% +/-7%
19mm(3/4”) 60-90% +/-7%
9,5mm(3/8”) 45-75% +/-7%
4,8mm(Nº4) 30-60% +/-6%
2mm(Nº10) 20-50% +/-6%
420μ(Nº40) 10-30% +/-5%
74μ(Nº200) 3-10% +/-3%
LL<25
IP<4
Contenidosdesalestotales<de1,5
Contenidodesulfatos<de0,5
Valorsoporte>80%
Para iniciar los pasos en la obtención de la fórmula de mezcla (también llamada “Fórmula de
mezcla en obra”), es necesario conocer la curva granulométrica exigida en las especificaciones
técnicas.
También es necesario conocer las curvas granulométricas de cada uno de los materiales,
preferentementeconlosmismostamicesdecontrolquelosdelamezcla.
Con estos datos se puede, por distintos métodos (gráficos ó analíticos), encontrar posibles mezclas
dematerialesquecumplanconlasrestriccionesgranulométricasespecificadas.
En todos los tanteos que se realicen, deberá tenerse muy en cuenta la cuestión económica, esta
condición de máxima economía, se logrará en la medida que se puedan incorporar los mayores
porcentajesposiblesdelosmaterialesmásbaratos.
En nuestro ejemplo, el suelo seleccionado es el material más económico de todos y por lo tanto las
mezclas que mayor cantidad de suelo tengan en su composición, también serán las más
económicas.
En contraposición, las mezclas que mayor cantidad de agregado pétreo contengan, serán las más
costosas.
Desde el punto de vista granulométrico, el porcentaje tolerado en el pasa tamiz Nº 200 es la
primerarestricciónalacantidaddesueloquesepuedeincorporarenlasmezclas.
Enestecaso,sepuedever quelos límites paralamezclaestán entre 3y10%parael tamizNº 200,
es decir que si el suelo tuviera un 100 % de pasante en ese tamiz, su proporción en la mezcla será
muybaja.

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En cambio, si el suelo tuviera porcentajes retenidos altos en el tamiz Nº 200 esto favorecerá la
cantidadquesepuedaincorporardelmismoalamezcla.
Las primeras tentativas de proporciones estarán cumpliendo entonces, solamente: las exigencias
granulométricasdelamezcla.
Estas primeras dosificaciones obtenidas, deberán ser verificadas en cuanto a sus constantes físicas
(LL e IP), sobre muestras de material obtenidas de lo que pasa el tamiz Nº 40 en las distintas
mezclas.
El principal responsable de estos índices en nuestro ejemplo será el suelo, por cuanto de los tres
componenteseselquemáscantidadaportaalpasatamizNº40.
También se verificará el contendido de sales totales y sulfatos en aquellas mezclas que cumplen
con las constantes físicas del pasa tamiz Nº 40. Es decir que si el suelo presenta valores de LL e IP
que superan en mucho los exigidos para la mezcla granular, entonces esta será una nueva
restricciónasuporcentajedentrodelafórmula.
Si alguna de las dosificaciones que cumplían con la granulometría, no cumplen con los valores
máximosexigidosparaloslímitesdeAtterbergycontendidosdesales,entoncesserándesechadas.
Luego de esta segunda selección de proporciones, se moldearán probetas para controlar el valor
soporteyensayos proctor paraconocerelPUVSmáximoylahumedadóptimadecompactaciónen
mezclasqueestáncumpliendo:granulometría,constantesfísicasycontenidodesales.
Finalmente, sobre todas las que cumplan con los mínimos exigidos de VS se realizará un estudio
económico, para ver cuál es la mezcla que cumpliendo con todas las exigencias técnicas, resulta
máseconómicaparalaobra.
Supongamos ahora que la fórmula más económica y que cumple con todas las exigencias de las
especificacionestécnicas,obtenidaentrevarias,sealaquesigue:
DATOS:Fórmulademezclaenobra
Agregadopétreotrituradogrueso(19-38) 20%enpeso
Agregadopétreotrituradofino(6-19) 55%enpeso
Arenasilícea 15%enpeso
Sueloseleccionado 10%enpeso
PUVS(Proctor) 2,250Kg/dm3
PUVSsuelto 2,000Kg/dm3
Humedadóptima(Hop) 4,0%
Humedaddeabsorcióndelmaterialgrueso 0,5%
Densidad seca a exigir en el camino (Corregida
pormaterialretenidoentamiz¾”)
2,323Kg/dm3
Granulometría
Tamices Mezcla
38mm(1½”) 100%
25mm(1”) 95%
19mm(3/4”) 80%
9,5mm(3/8”) 54%
4,8mm(Nº4) 35%
2mm(Nº10) 26%
420μ(Nº40) 15%
74μ(Nº200) 7%
VS=115%
LL=17%
LP=15%

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IP=2%
Salestotales=1
Sulfatos=0
Cálculodelcostounitariodelamezcla
Agregadopétreotriturado =75%x2,323t/m3x60$/t = 104,53 $/m3
Arenasilícea =15%x2,323t/m3x45$/t = 15,68 $/m3
Sueloseleccionado =10%x2,323t/m3x15$/t = 3,48 $/m3
Costounitariodelamezcla = 123,69 $/m3
Descripcióndelaplantaestabilizadora
Una planta estabilizadora está compuesta básicamente por dos unidades principales: las tolvas
dosificadorasyelmezclador.
Lastolvas dosificadoras estánmontadasenunbastidorquetieneunacintaalimentadoraalasalida
decadatolvayunacintacolectoraenlaparteinferior.
El mezclador es generalmente del tipo pug mill, de doble eje horizontal con paletas de recorrido
helicoidalunidoalastolvasdosificadorasporunacintatransportadora.
Complementariamente tendrátanques de agua,bomba,caudalímetro yungrupo electrógeno para
alimentartodoslosmotoreseléctricos.
En general, se puede afirmar que tienen como elemento crítico de su producción, el mezclador, es
decir, que el rendimiento de la planta estará dado por la capacidad y el ciclo de mezclado de este
últimoelemento.
Habitualmentelas tolvas dosificadoras se carganmediantecargadoras frontales sobre neumáticos,
las cuales tendrán diferentes tamaños de balde, según la capacidad de producción de la planta y
anchodelastolvas.
Calibración
Para calibrar la planta necesitamos diferenciar los parámetros de compactación de la mezcla en
camino(óencancha),delosobtenidosdurantelosensayosdelaboratorio.
En efecto, al estar frente a materiales granulares se debe tener en cuenta que los ensayos de
compactación se realizan sobre la fracción de la mezcla que pasa el tamiz ¾”, pero las mezclas
puedentenerdistintosporcentajesdematerialretenidoenesetamiz.
Si llamamos Dsc al peso unitario seco máximo corregido del material total para un determinado
trabajounitariodecompactación,estesepuedeexpresarpor:
Dsc=Ps /Vs (1)
Siendo:
Ps=Pesosecofracciónfina+Pesosecofraccióngruesa=F+G
Vs=Volumenfracciónfina+Volumenfraccióngruesa=Vf+Vg
Vf=F/dsmáx
Vg=G/Pe
Donde:
F:eslafracciónfinaópesodelmaterialquepasaeltamizdecorte
G:eslafraccióngruesaópesodelmaterialretenidoeneltamizdecorte
dsmáx:esladensidadsecamáximadelmaterialfinoóPUVSmáximodelensayoProctor
Pe:eselpesoespecíficodelmaterialretenidoeneltamizdecorte

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Reemplazandoen(1):
Dsc=(F+G)/((G/Pe)+(F/dsmáx))
F+G=100
Dsc=100/((G/Pe)+(F/dsmáx)) (2)
A los efectos de la determinación del contenido óptimo de humedad se utiliza la siguiente
expresión:
Hopcorregida=(HopxF+HabxG)/100 (3)
Donde:
Hopcorregida:porcentajedehumedadóptimacorrespondientealtotaldelmaterial
Hop:porcentajedehumedadóptimacorrespondientealensayoproctor
Hab:humedaddeabsorcióndelmaterialretenidoeneltamizdecorte
Supongamos,paraesteejemplo,queesaproducciónesde100t/h(toneladasporhora).
Dependiendo del clima, las plantas tienen que entregar la mezcla con un poco más de humedad
que la óptima para compensar las pérdidas por evaporación que se producen durante el
transporteyladistribucióndelmaterialenelcamino.
Vamos a establecer que la mezcla deberá salir de planta con un 5% de humedad, es decir 1% por
encima de la óptima del ensayo proctor (esta cantidad se ajustará según las distintas épocas del
añoparacadaobra).
Debemos considerarqueenelmezcladortendremosmezclahúmedayparaconocer lacantidadde
materialsecoyagua,debemoshacerlasiguienteconversión:
Pesosecodelamezcla=Pesohúmedodelamezcla/(1+H%)
Producciónsecademezcla=100/1,05=95,238ton/hora
Aguademezclado=100–95,238=4,762ton/hora
Es decir, que ahora podemos conocer para cada fracción, las cantidades horarias que deberán
entregarlastolvasdosificadoras.
PASO1:CALIBRACIÓNSECA
1)Agregadopétreogrueso(19-38) 20%x95,238ton/hora=19,048ton/hora
2)Agregadopétreofino(6-19) 55%x95,238ton/hora=52,381ton/hora
3)Arenasilícea 15%x95,238ton/hora=14,286ton/hora
4)Sueloseleccionado 10%x95,238ton/hora= 9,524ton/hora
Entanto,quelabombadeaguadeberíaentregarlasiguientecantidaddeaguaenelmezclador:
5)Aguademezclado 100–95,238=4,762ton/hora=4.762litros/hora
Conlos4primeros valores,podemos calibrarlos alimentadores delas tolvas paraentregarencada
unolaproporciónrequerida.
Aquípodemosusardosmodalidades:
• la primera sería calibrar cada tolva, con toda las instalaciones en marcha (cintas
transportadoras y mezclador) y controlar los pesos con un camión que estaría debajo del

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mezclador, pero recibiendo sólo un material por vez y pesando el camión en la báscula de
obra.
• Lasegundaopción,seríacalibrar cadatolvaycontrolarlos pesos alasalidadelalimentador
odelacintacolectoraconunabalanzamáspequeña(500kg).
El segundo método es más rápido y para su control, conviene reducir las unidades (de peso a
kilogramosydetiempoasegundos):
1)Agregadopétreogrueso(19-38) 19,048t/hora= 5,291kg/segundo
2)Agregadopétreofino(6-19) 52,381t/hora=14,550kg/segundo
3)Arenasilícea 14,286t/hora= 3,968kg/segundo
4)Sueloseleccionado 9,524t/hora= 2,646kg/segundo
PASO2:CALIBRACIÓNHÚMEDA
Ahora, tendremos que corregir estas alimentaciones por la humedad que tiene cada uno de los
materialesenelacopio.
Supongamos que se han determinado los siguientes tenores de humedad en cada material
acopiadoycorregimoslasalimentaciones:
1)Agregadopétreogrueso(19-38) 0,5%= 5,291kg/seg.x1,005 = 5,317
kg/seg.
2)Agregadopétreofino(6-19)1,0%= 14,550kg/seg.x1,010 =14,695 kg/seg.
3)Arenasilícea 2,5%= 3,968kg/seg.x1,025 = 4,067kg/seg.
4)Sueloseleccionado 4,0%= 2,646kg/seg.x1,040 = 2,752kg/seg.
Vale aclarar que los porcentajes de humedad anteriores son los que exceden la condición de
saturadoysuperficieseca,esdecir,eslacantidaddeaguaqueexcedelaabsorbidaporelmaterial.
Si fijáramos el intervalo de control de tiempo en 15 segundos, por ejemplo, entonces cada tolva
deberíaentregarlassiguientescantidadesópesoseneseintervalodetiempo:
1)Agregadopétreogrueso(19-38) Tolva1= 79,755kg
2)Agregadopétreofino(6-19) Tolva2=220,425kg
3)Arenasilícea Tolva3= 61,005kg
4)Sueloseleccionado Tolva4= 41,280kg
PASO3:CALIBRACIÓNDELAGUAAINCORPORAR
Finalmente,calculamoselsuministrodeaguaaentregarenelmezclador:
Aguatotal 4,762ton/hora = 1,323litros/segundo
1)Descuentohumedad(APTgrueso) 5,317– 5,291 = 0,026litros/segundo
2)Descuentohumedad(APTfino) 14,695–14,550 = 0,145litros/segundo
3)Descuentohumedad(arena) 4,067– 3,968 = 0,099litros/segundo
4)Descuentohumedad(suelo) 2,752– 2,646 = 0,106litros/segundo
5)Aguaaincorporarconlabombaenelmezclador = 0,947litros/segundo
Es decir, que la bomba deberá entregar en este caso 3.409 litros/h, en lugar de los 4.762 litros/h
calculadosenlacalibraciónseca.
Los valores de la humedad de los áridos y del suelo deberán controlarse diariamente para poder
corregirlacantidaddeaguaquedeberáincorporarlabombaenelmezclador.

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PASO 4: CALIBRACIÓN DE LAS ABERTURAS DE COMPUERTAS Y VELOCIDAD DE LOS
ALIMENTADORES
En las tolvas dosificadoras, se nos pueden presentar las siguientes modalidades de operación,
segúnlosdistintosmodelosdeplantas:
a) Silosconalimentadoresdevelocidadfija
b) Silosconalimentadoresdevelocidadvariable
En el primer caso, la única posibilidad de modificar la alimentación es abriendo o cerrando la
compuertadesalidadelmaterial.
En el segundo caso, se deja casi siempre fija la abertura y se varía la velocidad del alimentador
eléctricamente.
En ambos casos será conveniente hacer una gráfica donde se represente la cantidad de material
entregadoenfuncióndelaaberturaodelavelocidaddelalimentador.
Según la fórmula de mezcla del ejemplo que venimos desarrollando, se puede observar que los
silos Nº 1 y Nº 2 que alimentarán los agregados pétreos lo harán con mayores aberturas de
compuertasquelossilosNº3yNº4delaarenaydelsuelo.
Si estamos frente a una planta que tiene silos con alimentadores de velocidad fija, puede ocurrir
que en los silos Nº 3 y Nº 4 la abertura obtenida sea demasiado pequeña y esto dificulte la
alimentación continua del material. En ese caso se puede cambiar el motor eléctrico por uno de
menorvelocidadóbiencolocarpiñonesycoronas parareducirlavelocidaddelalimentador.
Las plantas más modernas que utilizan tolvas con motores de velocidad variable en los
alimentadores, también pueden tener sensores de humedad que permiten hacer las correcciones
deladosificacióndesdeelpuestodemandoócabinadecontrol.