Nuevo sistema de alimentación a batería para método de determinación de resistencia temprana del hormigón proyectado

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Alimentado por baterías de distintas potencias, el sistema reemplaza al actual, en el que se utilizan cartuchos de pólvora, asegurando una mayor fiabilidad en los ensayos, al tiempo que se mejoran en aspectos como la productividad, la seguridad y la sostenibilidad del proyecto donde se aplique esta metodología.

Para medir la resistencia temprana del hormigón proyectado, existen dos metodologías recomendadas por la guía de procedimientos para la determinación de la resistencia temprana, elaborada hace algunos años por el Instituto del Cemento y Hormigón de Chile.

Así, en el documento se establece que, para intervalos de 0,2 MPa a 1,2 MPa, se debe utilizar el método de penetración de aguja, para el cual, se utiliza un penetrómetro análogo o digital. Por otra parte, cuando se evalúan intervalos de 2 MPa a 16 MPa, en la guía se recomienda el método de hincado del clavo, que se realiza mediante una pistola disparadora de hormigón.

Este último método, que se desarrolló en 1984, tuvo su primera actualización en la década de 1990, cuando se utilizaron equipos de fijación directa (herramienta a pólvora) cuya alimentación provenía de cartuchos de pólvora. Para realizar los ensayos, estos equipos debían disparar clavos roscados de 3,7 mm de diámetro, los que se debían extraer para establecer así la relación entre fuerza de extracción y el empotramiento del clavo.

Y si bien el método se utilizó masivamente, desde hace unos 6 o 7 años, comentó Jezhiel Vega, Gerente de Segmento civil América Latina en Hilti Group, que se viene trabajando en una nueva metodología de hincado del clavo. Este nuevo desarrollo remueve al cartucho de pólvora del equipo y lo reemplaza por alimentación a batería, generando así una serie de elementos que hacen que la metodología de hincado de clavo para determinación de resistencia temprana del hormigón proyectado entregue datos más precisos sobre el shotcrete aplicado en túneles mineros y de obras civiles.

Paso de cartucho de pólvora a batería

Cambiar el cartucho de pólvora por alimentación a batería trajo consigo una serie de ventajas en la medición de resistencia temprana del shotcrete. Uno de los primeros aspectos dice relación con la flexibilidad del nuevo sistema. “Ahora, se pueden realizar los ensayos con una resistencia menor a la que se especificaba -cuando hablamos de la metodología de hincado de clavo- con herramienta a cartucho de pólvora”, explicó el profesional de Hilti.

En efecto, con el cambio a batería, se especifica que el método es aplicable a partir de una resistencia a la comprensión del hormigón proyectado de entre 1 N/mm2 a 16 N/mm2. Esto, ya marca una diferencia respecto al sistema basado en cartuchos de pólvora, cuya aplicación comienza con una resistencia a la compresión del shotcrete de 2 N/mm2. La principal ventaja con esto es que se pueden entrar a realizar ensayos más temprano a la obra, brindando beneficios en el tiempo.

“Estas pruebas, no destructivas y económicas comparadas con el sistema tradicional, nos brindan una mayor flexibilidad a la hora de realizar el ensayo porque podemos perfeccionar la mezcla del hormigón proyectado a medida que se realizan los ensayos”, subrayó Vega.

Otro aspecto que está en directa relación con el cambio es el control de variaciones del ensayo mismo. Con la tecnología basada en cartuchos de pólvora, se debía calibrar, vale decir, establecer una correcta configuración de energía de fulminante, energía de la herramienta, y pistón para luego poder establecer una relación precisa entre la fuerza de extracción y la penetración del clavo, y así estimar la resistencia. “Con el sistema a batería, no se hace necesaria la extracción del clavo y la calibración se realiza mediante la penetración de este”, dijo el profesional.

Incremento en la productividad del proyecto

Otro de los aspectos que destaca el experto es que la metodología de hincado de clavo, con el uso de batería en vez de cartucho de pólvora, resulta determinante en el incremento de la productividad en obra.

“Uno de los aspectos relevantes en cuanto a esta mejora es que se reducen las variaciones provocadas por las diferencias de potencia entre cartuchos”, comentó el experto de Hilti. En efecto, si bien la energía del sistema en base a pólvora está en los 96 ± 8 J, esta no es constante ya que, por ejemplo, el operario debe ajustar la energía de accionamiento, además de utilizar el cartucho correcto, para un funcionamiento óptimo.

Esto, por el contrario, no se da en el sistema alimentado por batería. “La energía en la herramienta es de 77 ± 7 J, la que se mantiene de forma constante. Por lo tanto, esto hace que la metodología en sí aporte con mayor productividad ya que no se deben ajustar parámetros de energía previo a la aplicación del método”, puntualizó.

Otro aspecto que, a juicio del experto, también incide en una mayor productividad del método bajo alimentación de batería es que, al no requerirse prueba de extracción, se genera un importante ahorro de tiempo en el trabajo. “Bajo la metodología con cartuchos de dinamita, registramos que hasta un 60% del tiempo de obra se utilizaba en el ensayo de extracción”, comentó Vega.

Junto con eso, la batería que alimenta al sistema está disponible en tres capacidades: 2,6, 5,2 y 8,0. Ya con el primero, el equipo posee una autonomía de un día y alcanza las 700 fijaciones. De esta forma, comentaron desde Hilti, se incide de forma directa en la productividad en obra.

Menos residuos, mayor sostenibilidad

Otro aspecto que se destaca del nuevo sistema de aplicación de la metodología de hincado de clavo para determinar la resistencia temprana del hormigón proyectado es su sostenibilidad. En efecto, el Gerente de Segmento Civil América Latina de Hilti Group destacó que, al utilizarse una batería en vez de cartuchos de pólvora, se reducen drásticamente los residuos en obra, evitando así la necesidad de disponer de lugares especiales para el manejo de los cartuchos vacíos.

“En ambientes como túneles mineros, el que se erradiquen los residuos en obra es una mejora ostensible en cuanto a la sostenibilidad de la misma”, comentó Vega.

Asimismo, el experto puntualizó que, junto a mejoras en cuanto a la sostenibilidad del proceso, también el nuevo sistema aumenta los estándares de seguridad de la obra en sí. “Por ejemplo, con el sistema de cartuchos de pólvora, se necesitaba contar con zonas ATEX para el almacenaje de estos elementos. El sistema basado en batería elimina eso, aumentando la seguridad”, precisó.

Esto es especialmente relevante, explicaron desde Hilti, cuando se trabaja en ambientes críticos como túneles. Asimismo, también se destacó las ventajas que brinda el nuevo sistema en cuanto a la accesibilidad.

“Al reemplazar la fuente de energía del sistema -batería en vez de pólvora- se pueden acceder a lugares más críticos para realizar los ensayos de resistencia temprana del shotcrete”, dijo el Gerente de Segmento Civil América Latina de Hilti. Con ello, resaltó, se minimiza el riesgo al operar el sistema en ambientes confinados, los que presentan accesos más críticos.

Aspectos claves

De acuerdo a la información que proporcionó Hilti, el nuevo sistema para el método de hincado de clavo permite el uso de tres tipos distintos de clavos de acero al carbono cincado con un diámetro de vástago de 3,7 mm, cuyas longitudes de vástago van desde los 52, 62 y 87 mm.

La variabilidad de los clavos permite que el sistema se adecúe a las condiciones del hormigón proyectado. Si bien dentro de las recomendaciones con el nuevo sistema se menciona que se debe utilizar el clavo más corto (52 mm) posible para los ensayos de resistencia temprana del shotcrete, esto también dependerá del rango de resistencia inicial que tenga el elemento.

Así, si el rango inicial va de 1 a 4 N/mm2, el clavo recomendado para el ensayo es el de 87 mm y no se calibra. Por el contrario, cuando el rango va de 2 a 16 N/mm2, se recomienda el uso del clavo de 52 mm de longitud de vástago. “Sólo cuando el clavo de 52 sea demasiado corto en el rango inferior de resistencia del hormigón, se utilizará el más largo, de 62 mm”, explican desde Hilti.

Para el ensayo, es importante que la separación entre las arandelas y el hormigón proyectado sea superior a 8 mm. Si es inferior, y además se utiliza el clavo más largo, eso quiere decir que el shotcrete aún se encuentra suave para la aplicación del método de ensayo. De la misma forma, si la penetración del clavo es inferior a 15 mm, el shotcrete ya está demasiado duro para el método. “La media de la profundidad de implantación mínima de una serie de 10 calvos debe ser superior a 20 mm”, comentaron.

En los requisitos que se entregan para una correcta calibración, se recomienda el uso de “mezclas base sin aceleradores químicos. Por lo tanto, la prescripción de la mezcla de ensayo debe tener en cuenta las pérdidas debidas al rebote (mayor contenido de cemento, línea granulométrica más fina). La mezcla se coloca en los moldes de las muestras del ensayo, se compacta y se almacena para protegerla de la evaporación”, describieron desde Hilti.

Un nuevo sistema sencillo de operar

Para Jezhiel Vega, uno de los aspectos más relevantes que posee el nuevo sistema para la metodología de hincado de clavo para medición de resistencia temprana del shotcrete, es su sencillez.

“Ya sea desde el manejo del equipo, el que no requiere de mayor capacitación o de un operador con certificación para manejo de explosivos, hasta el método de cálculo de la curva de calibración, el sistema es bastante sencillo de aplicar”, comentó el profesional de Hilti.

En la misma línea, el experto explicó que actualmente, y debido a la misma sencillez de operación, además de las mejoras en aspectos de productividad, sostenibilidad y seguridad en la obra, se pueden ver tasas de reemplazo de entre un 60% al 70% en relación con el sistema de cartucho de pólvora.

En definitiva, bajo el nuevo sistema energizado con batería, el método de hincado de clavo para la determinación de resistencia temprana del hormigón proyectado presenta una mejora en diversos aspectos. “Al instante de disparar el clavo, ya se pueden realizar los ensayos, por lo que se gana en tiempo, incrementando la productividad de la obra. Asimismo, aspectos como seguridad y sostenibilidad también se mejoran con este nuevo sistema, brindando así ensayos más eficientes y proyectos más confiables”, puntualizó Jezhiel Vega. La tecnología apunta a ser un sistema confiable y de costo eficiente para que nuestros clientes puedan optimizar cada vez la ejecución de sus obras.

Conozcan más de este nuevo sistema en el siguiente video

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