Las hormigoneras son necesarias para muchos trabajos, y tienes que llegar rápido para asegurarte de que la mezcla se vierte antes de que cuaje. iStockphoto / Thinkstock La mayoría de los equipos de construcción son fáciles de entender. Las grúas mueven las cosas hacia arriba y hacia abajo. Los camiones volquete se cargan, mudarse y descargar. Las topadoras empujan y nivelan las niveladoras. La única excepción a esto es la humilde hormigonera, amado por los niños, odiado por los conductores apresurados, e incomprendido por la mayoría de la gente fuera de la cabina del 30, 000 libras (13, 608 kilogramos) gigantes.
Si bien el concreto ha existido de una forma u otra desde antes de que los romanos construyeran la Vía Apia, el mezclador de tránsito es un hijo del siglo XX. Pero invención reciente o no, el mezclador está aquí para quedarse.
El malentendido comienza con el nombre. Lo que la gente llama mezcladora de cemento se conoce en la industria de la construcción como mezcladora de concreto y viene en una gran cantidad de tipos, tamaños y configuraciones para manejar las muchas tareas que se le plantean cada día. Esa necesidad de cumplir tantos roles significa que la máquina es dinámica, cambiando de forma y forma a medida que las necesidades de las personas que utilizan el cambio concreto también.
En este artículo examinaremos algunos de los principales tipos de mezcladores, desde el mezclador de tránsito premezclado en forma de tambor tradicional al mezclador volumétrico menos común pero cada vez más popular, esencialmente una planta de hormigón sobre ruedas. Cómo funcionan las hormigoneras y por qué funcionan de la forma en que lo hacen es una combinación fascinante de tecnología antigua y nueva. Nunca volverá a ver una mezcladora de cemento de la misma manera.
Pero antes de empezar, aclaremos la diferencia entre cemento y hormigón. En términos de horneado, la diferencia entre hormigón y cemento es la diferencia entre harina y una barra de pan. Hormigón es un término genérico para una mezcla de agregados, generalmente piedra o grava, agua y cemento. Moderno cemento es una mezcla compleja de minerales finamente molidos, y se conoce con el nombre genérico de "Portland". El hormigón se hace combinando los tres ingredientes en una batidora, si ese mezclador está parado o conduciendo por la carretera, y el agua es absorbida por el cemento, que luego une el agregado, creando hormigón.
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Stephen Stepanian desarrolló y solicitó la patente del primer mezclador de tránsito motorizado en 1916, en un esfuerzo por reemplazar la hormigonera tirada por caballos que se usaba en ese momento. Las paletas de madera batieron la mezcla mientras giraban las ruedas del carro, pero el diseño tenía un uso limitado:era engorroso y lento. Lo mismo, sin embargo, podría decirse de los motores y camiones durante ese período. Pero en la década de 1940, Los motores y la construcción del bastidor de los camiones cubrieron la necesidad de un vehículo resistente capaz de transportar miles de libras de humedad, o desarmado, hormigón. A medida que el auge de la construcción después de la Segunda Guerra Mundial entró en pleno apogeo, camiones mezcladores entraron en su propio.
El gran mezclador de tambor que se ve hoy en las carreteras no ha cambiado mucho con respecto a la visión de Stepanian de un mejor transportador de concreto. Los mezcladores de tránsito móviles son una selección de motor, bastidor de camión y mezclador giratorio. El mezclador es similar, aunque de mayor escala, que los más pequeños que se encuentran en los sitios de construcción. Un gran motor, separado del motor, gira el tambor en la carrocería del camión, y una serie de palas o un tornillo accionado por el mismo motor mantiene el agregado, agua y cemento en constante movimiento. Esto evita que el concreto premezclado fragüe, aunque a menudo el tiempo corre para llevar la carga al sitio de construcción, tramo de carretera o estacionamiento. La mayoría de los fabricantes de cemento sugieren mantener el tiempo entre el mezclado y el vertido en 90 minutos como máximo. Es incluso mejor llegar al sitio en menos de una hora.
A medida que la tecnología ha cambiado, también lo tiene el diseño básico del mezclador. Si bien muchos mezcladores de tránsito todavía tienen tambores giratorios, la mayoría no se limita a recoger una carga de cemento húmedo y transportarla. Los pocos que todavía lo hacen se dirigen principalmente a sitios de carreteras donde es posible verter la mezcla de inmediato.
La mayoría de los mezcladores de tránsito tienen un tanque de agua separado en el camión. El tambor giratorio mantiene los ingredientes secos, mezcla de áridos y cemento durante la mayor parte del viaje. Cuando el conductor se encuentre a unas pocas millas del sitio, se agrega agua para crear concreto fresco para la entrega.
Esto se considera entrega "por lotes" de concreto premezclado, mezclar ingredientes fuera del sitio y transportarlos en camiones donde se necesiten. Los avances tecnológicos han hecho posible mezclar hormigón en el lugar de trabajo, aunque los mezcladores de tránsito siguen siendo el caballo de batalla del campo.
Los mezcladores volumétricos y medidos son cada vez más comunes. Ambos tipos son esencialmente plantas de concreto personalizadas en el sitio. Tanques de almacenamiento separados de áridos, el cemento y el agua están contenidos en un camión con una computadora conectada a sinfines y bombas. En el sitio, el cliente puede pedir un tipo específico de hormigón (hay más de una docena) que puede ser mezclado por el camión.
Los mezcladores volumétricos y medidos se utilizan a menudo durante la construcción de gran altura y se pueden combinar con camiones bomba para entregar concreto a más de 15 pisos sobre el suelo.
El pasado concretoAlguna forma de hormigón:la mezcla de un aglutinante, agregado y agua - ha existido desde las dinastías de los faraones egipcios cuando el agua, Se mezclaron arena y cal para usar como mortero en la construcción de secciones de las pirámides. Los romanos también utilizaron una forma de hormigón en la construcción de sus acueductos, el Coliseo y otras construcciones importantes. Los científicos en el siglo XIX comenzaron a experimentar y perfeccionar cemento hidraulico , que es lo que todavía utiliza la industria de la construcción. El nombre del cemento Portland proviene de la isla de Portland, frente a la costa inglesa, donde los depósitos de los componentes minerales utilizados en el hormigón moderno se encontraron por primera vez y se aislaron químicamente. En 1908, Thomas Edison estaba experimentando con la construcción de casas de hormigón prefabricado en Union, N.J. La mayoría de esas casas todavía están en pie y en uso. Luego están las famosas presas Hoover y Grand Coulee, construido en 1936, que se encuentran entre las maravillas del mundo.
Si bien el concreto viene en una desconcertante variedad de tipos, una cosa es segura:es pesado. Un lote grande de hormigón puede pesar más de 30, 000 libras (13, 608 kilogramos), sin contar el peso del camión en sí, en cualquier lugar desde 10, 000 a 30, 000 libras (4, 536 a 13, 608 kilogramos). Para que un camión transporte ese peso tiene que ser poderoso. Y para llevar esa carga sobre el terreno accidentado de un sitio de construcción, el camión tiene que ser resistente.
Los camiones vienen en tres partes separadas:motor, marco y mezclador. La mayoría de las empresas de camiones proporcionan el motor y el bastidor, con comodidades que van desde la cabina dormitorio hasta la navegación por computadora. El mezclador, o planta volumétrica , se agrega en un momento posterior. El enfoque de combinación y combinación para la construcción de camiones tiene como objetivo brindar a una empresa, gastando desde $ 30, 000 a más de $ 100, 000 - un camión nuevo construido bajo pedido. Cada empresa tiene deseos y necesidades específicos y requiere un camión adaptado a ellos. Por ejemplo, algunos pueden necesitar un camión con un motor más pesado y un tambor más ligero, que podría eliminarse en un momento posterior y convertirse en un transportador de basura con algunas modificaciones.
La mayoría de los motores de camiones varían de 250 a 300 caballos de fuerza, dependiendo de la aplicación. Algunas empresas ofrecen motores con más de 400 caballos de fuerza. Caballo de fuerza es una medida de poder, el "empuje" de un motor, "en otras palabras. El" empuje "suele ser suministrado por un motor diésel, más comúnmente fabricado por Cummins o Caterpillar. Los motores diésel producen más par a menores RPM del motor que un motor de gas similar, haciéndolos ideales para baja velocidad, aplicaciones de alta potencia como remolcar o transportar. Los motores diesel también son preferidos por su longevidad:muchos pueden recorrer un millón de millas (1, 609, 000 kilómetros) o más con mantenimiento de rutina, así como su robustez.
A diferencia de los motores de gas, Los motores diésel funcionan con encendido por compresión y requieren un bloque de motor pesado para resistir las tremendas fuerzas que actúan en su interior. Ese mismo encendido por compresión significa que el motor funciona con una relación de compresión más alta dentro de los cilindros, produciendo así más energía. Ese poder se traduce en torque, o potencia rotacional, a través de engranajes especiales en la transmisión:los mezcladores tienen entre 7 y 18 velocidades y pueden ser manuales o automáticos, y diferenciales.
La mayoría de los camiones de hormigón producen desde 1, 000 a 3, 000 libras-pie de torque. Lo que esto significa, en términos sencillos, es un camión de concreto nunca vencerá a un tranvía en una carrera de un cuarto de milla, pero podrá atravesar la barrera de impacto de hormigón al final sin un parpadeo en las RPM del motor y continuar.
Los motores de gas desarrollan un par a mayores RPM que los motores diesel. Cualquiera que haya remolcado un bote o un remolque detrás de un vehículo a gasolina ha experimentado la necesidad de presionar el pedal del acelerador para subir una colina. Motores diesel, por su diseño, en realidad producen un mejor par a revoluciones por minuto más bajas. Por lo tanto, reducir la velocidad en una pendiente proporciona más par motor.
Pero incluso un camión con la mayor potencia y par motor no puede controlar un 60, Carga de más de 000 libras con facilidad. Ahí es donde entran los ejes del camión, y estos juegan un papel más importante que simplemente mantener las ruedas y los neumáticos en sus lugares correctos.
La mayoría de los camiones más nuevos están equipados con ejes dinámicos. Ejes vivos son generalmente ejes no motrices y están equipados con frenos de aire. Esos frenos se pueden usar para ayudar a dirigir el camión. Por lo general, hay al menos tres ejes detrás de la cabina, aunque algunos mezcladores volumétricos más grandes pueden tener hasta seis. Algunos de esos ejes se levantan y bajan para ayudar a distribuir el peso del camión y la carga.
El factor que define el tipo de camión son las leyes de puentes de un estado determinado. Cada estado impone restricciones de peso para los cruces de puentes en los vehículos de construcción. Los contratistas que infrinjan esas leyes enfrentan multas y sanciones, y cada estado tiene diferentes requisitos legales, incluyendo muchos que requieren un eje del puente , o un eje adicional en la parte trasera del camión que se usa para distribuir aún más el peso al hacer cruces.
Mezclar con la cultura popEl estruendo y el gruñido de los camiones mezcladores, con la aparente magia de verter cemento, ha llevado a la máquina a desempeñar un papel en varios espectáculos infantiles y convertirse en juguetes populares. Quizás el camión mezclador más notable es Tumbler, un camión amarillo y verde que aparece en la serie "Bob the Builder". Patricio, otro mezclador de tránsito, hizo una breve aparición en los videos de "Thomas y sus amigos", basado en el personaje de Thomas the Tank Engine, alegando que él era la pieza de equipo más importante en el sitio de construcción. Las máquinas aprenden que todas necesitan trabajar juntas para hacer el trabajo y que una no es más importante que la otra.
Todos los mezcladores aprovechan la potencia, Distribución de torque y peso para llevar el concreto al sitio, pero sacarlo de la camioneta es donde verá las diferencias en los diseños de camionetas.
La mayor parte de la flota de mezcladoras especialmente camiones de modelo por lotes más antiguos, utiliza un método simple de volcar y verter para sacar el concreto de la mezcladora. Una rampa se conecta a un puerto y el concreto rezuma (o vierte, dependiendo de su consistencia) fuera del mezclador al proyecto. Generalmente, el conductor del camión opera la maquinaria y apunta la rampa. Muchos mezcladores de tránsito están acoplados a una plataforma de elevación hidráulica que puede volcar el tambor, similar a un camión volquete, si es necesario.
Otros camiones, muchos de ellos volumétricos y los mezcladores de tránsito más nuevos, use una bomba para mover el concreto del camión al proyecto. Las bombas, normalmente bombas de pistón recíprocas, se puede montar en la parte delantera o trasera del camión. Tener la bomba al frente permite al conductor maniobrar hacia una sección del lugar de trabajo y dirigir el hormigón desde el interior de la cabina. Los controles pueden ser mecánicos, electromecánico, hidráulica o puramente electrónica. Los camiones más nuevos están empleando más computadoras a bordo para monitorear las bombas y otros componentes de las mezcladoras.
Antes de bombear o verter el hormigón, Varias máquinas más simples actúan en conjunto para evitar que el hormigón fragüe, e incluso mezclar el hormigón en el sitio. Algunas de las porciones más antiguas de la flota, como los primeros mezcladores, usó paletas para remover el concreto y evitar que se "asentara, "o separarse en las piezas que lo componen. Esta tecnología ha sido reemplazada en gran parte por el uso de sinfines y aletas. Dentro de un mezclador por lotes tradicional hay una serie concéntrica de aletas con un ligero patrón de sacacorchos. La dirección del giro del tambor aplasta el hormigón húmedo en la parte posterior del mezclador. Cuando el mezclador llega al sitio, el conductor invierte la dirección de la máquina para empujarla fuera de la batidora hacia el conducto. Desde allí, la gravedad hace el resto.
Los mezcladores volumétricos utilizan tornillos sinfín para mover el hormigón. Son similares a las cuchillas del mezclador por lotes pero más pequeñas. Dentro de la batidora, un operador introduce datos en el mezclador y varios sinfines alimentan el agregado y el cemento juntos. Se agrega agua a la mezcla y los sinfines más grandes mezclan los componentes.
Tornillo de ArquímedesEl matemático griego, ingeniero e inventor Arquímedes se le atribuye la invención de una bomba que utilizó un largo, Tornillo helicoidal que gira dentro de un tubo cerrado para elevar el agua desde una fuente hasta donde se desea. La bomba de tornillo es esencialmente un plano inclinado, una de las máquinas simples, rizado alrededor de un eje central. Esta idea llevó al desarrollo de barrenas para mover ingredientes secos, y las aletas en forma de sacacorchos para dirigir los líquidos. Estas máquinas se utilizan ampliamente en el procesamiento y mezclado de hormigón en plantas y en mezcladores volumétricos, así como en los mezcladores de tránsito tradicionales.
El hormigón es tan viscoso y fragua tan rápido que deja residuos después de cada carga. Finalmente, alguien con un martillo neumático debe meterse en el tambor para limpiarlo. iStockphoto / Thinkstock "Romper es difícil de hacer" es más que la letra de una canción para los propietarios de camiones de concreto. La simple verdad del asunto es, una vez que lo último del hormigón gotee fuera del tambor o gotee fuera de la bomba, el camión no está vacío. Siempre queda una pequeña cantidad de hormigón dentro del camión, especialmente en mezcladores de tambor. Puedes lavar el camión haga correr agua a través del tambor mientras gira e incluso lave a presión el interior. Pero siempre queda algo de hormigón. Y se seca. El próximo viaje queda un poco más. Y se seca. Tiempo extraordinario, esto se convierte en un problema, reduciendo el volumen del mezclador y su capacidad.
Varias empresas ofrecen pretratamientos, baños químicos y ácidos y lavados a alta presión para bidones e interiores. Pero eventualmente, el hormigón se construirá hasta un punto en el que la única alternativa viable es la remoción mecánica. Muchas empresas más pequeñas se encargan de esto por su cuenta, enviar a un trabajador con un martillo neumático para que saque el hormigón endurecido. Este trabajo, en gran parte desconocido fuera del campo de la construcción, obtuvo sus 15 minutos de fama durante un episodio de la serie "Dirty Jobs" de Discovery Channel, que envió al anfitrión Mike Rowe a trabajar con Jim's Chipping Service, una de las pocas empresas especializadas en la limpieza de hormigón endurecido. Estos vehículos altamente especializados son esenciales para el negocio de la construcción y no parece que vayan a desaparecer pronto. Pero, ¿cómo serán las hormigoneras en el futuro? Siga leyendo para averiguarlo.
Estos vehículos altamente especializados son esenciales para el negocio de la construcción y no parece que vayan a desaparecer pronto. Pero, ¿cómo serán las hormigoneras en el futuro? Siga leyendo para averiguarlo.
Lo que depara el futuro para la hormigonera no está claro. Como muchas industrias, el hormigón se vuelve "verde". Los fabricantes de hormigoneras volumétricas dicen que sus productos son más amigables con el medio ambiente porque ahorran combustible al mezclar materiales en el sitio de construcción; los camiones no tienen que hacer funcionar sus motores para evitar que el concreto fragüe. Además, Los operadores de camiones pueden crear solo la cantidad de concreto necesaria para terminar un trabajo; esto no solo ahorra materiales, pero este método también evita el vertido del exceso de hormigón [fuente:Modern Contractor Solutions].
El fabricante de camiones Peterbilt está experimentando con sistemas de "empuje" de aire comprimido. El camión se pondría en marcha con aire comprimido, y cuando alcanzó cierta velocidad, el motor diésel se activará. Dado que un motor requiere una mayor cantidad de combustible para superar la inercia, ponerlo al día con aire comprimido relativamente económico mostraría ahorros de combustible con el tiempo. Esta tecnología en desarrollo ahora está dirigida a camiones de reparto del centro de la ciudad en lugar de camiones más grandes como mezcladoras.
IVECO Trucks of Australia está trabajando para perfeccionar un motor de gas natural comprimido (GNC) para uso en camiones pesados. Los camiones de GNC tienen un kilometraje comparable, pero libera un 40 por ciento menos de dióxido de carbono que el diesel y el gas natural es menos costoso que el diesel [fuente:IVECO]. Como muchos de los sistemas de motor de nueva generación, El GNC se combina con una electrónica de última generación diseñada para aprovechar al máximo cada tanque de combustible.
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