Rodillo pata de cabra.- Estos rodillos están formados por tambores metálicos en cuya superficie exterior van adheridos en número variable de apéndices o patas de diseño especial, tomando el aspecto de un cilindro erizado de puntas. Los tambores van fijados a bastidores que les permite girar sobre su eje y ser jalados por tractores de oruga o de llantas mediante una barra de tiro. Para aumentarle peso pueden ser rellenados con agua, aceite o arena produciéndose así una mayor presión unitaria. Las patas, al girar el tambor, penetran en los materiales del suelo, produciendo la compactación deseada. Para evitar que los materiales sueltos se queden pegados entre las patas, se acopla al bastidor unas láminas, que queden entre las hileras de patas y que al girar el tambor van botando al material que ha quedado adherido a ella.

Compactadores pata de cabra de alta velocidad.- Los compactadores Pata de Cabra de alta velocidad, están formados por cuatro ruedas o tambores de acero, provistos de patas o pisones, tienen propulsión propia a través de un motor diésel de 170 a 300 HP de potencia, tienen anchos de compactación que varían de 3 a 3,80 metros; desarrollan velocidades entre 5 y 35 km/hora. Además están equipados con una hoja topadora de control hidráulico que se utiliza para el esparcimiento del material y para uniformar el terrezno; los más conocidos son los construidos por las fábricas CATERPILLAR, KOMATSU, BOMAG Y DYNAPAC.

Rodillos de tres ruedas.- Son rodillos que tienen su propia propulsión. Están formados por cilindros de fierro o acero fundido dispuestos de tal manera que en la parte delantera va un cilindro de dirección cuyo ancho es generalmente igual a su diámetro y en la parte posterior van dos cilindros más angostos y de diámetro mucho mayor, que, en plano, sobresalen del cilindro delantero. Se construyen desde 6 hasta 12 toneladas de peso y el control de la dirección se hace generalmente mediante sistemas hidráulicos.

Rodillos Tándem de dos o tres ejes.- Estos rodillos consisten en dos o tres tambores metálicos, aproximadamente del mismo diámetro y del mismo ancho, que van adaptados uno detrás de otro a ejes horizontales. Tiene su propia propulsión y todo el conjunto va montado sobre un fuerte bastidor metálico; para incrementar el peso del rodillo, los tambores pueden llenarse con agua.

Rodillos neumáticos.- Estos consisten en un bastidor en forma de caja, al que van acoplados dos sistemas de ejes, uno delante y otro atrás. En esos ejes van montados aros con llantas lisas, (sin cocadas) el número de llantas que lleva cada rodillo es variable entre 9 y 13, que van distribuidas para el primer caso en 4 adelante 5 atrás y para el segundo caso 6 adelante y 7 atrás.

Los rodillos neumáticos son de aplicación general, se recomienda para compactar capas delgadas de material suelto, para la capa de la parte superior de un terraplén después que han pasado los rodillos pata de cabra.

Rodillos laterales o Para Bermas.- Especialmente para compactación de bermas, ensanches, etc. Se ha construido un tipo especial de rodillo que está diseñado de manera que el peso gravite sobre dos ruedas que son las que compactan, y la tercera rueda solo un punto de apoyo para la marcha y el equilibrio de la máquina. Como las ruedas de compactación están a distinto nivel de la rueda de apoyo, hay sistemas de ajuste vertical que permiten un trabajo eficiente en esas condiciones, pueden trabajar en zanjas hasta de 45 cm de profundidad con ello se pueden obtener presiones hasta 55kg. Por centímetro de ancho.

Rodillos Vibratorios.- En la actualidad se ha desarrollado con éxito la denominada “compactación dinámica” que se obtiene mediante elementos vibratorios que tienen la gran importancia de lograr la compactación a mayor profundidad que cualquier otro sistema y, además el peso del equipo puede ser mucho menor, ya que la compactación no se obtiene por presión estática sino por una combinación del peso del rodillo con el elemento dinámico que es el vibrador. Las vibraciones varían entre 1200 a 4500 impactos por minuto y al igual que los otros rodillos, ejercen su acción a base de sucesivas pasadas.

Compactadores combinados.- Están formados por un rodillo vibratorio liso montado en su eje delantero, y en su eje trasero están provistos de ruedas neumáticas generalmente en un número cuatro, para mejorar las condiciones de compactación, dándole mayor uniformidad a la superficie. Se fabrican en una amplia variedad de pesos y modelos

SELECCION DEL EQUIPO DE COMPACTACION

Para determinar más o menos el tipo de máquina que se debe utilizar en distintos tipos de suelos se muestra la siguiente figura.

La elección del equipo de compactación se debe efectuar considerando la diversidad de los suelos y la variedad de modelos disponibles. Para este fin es conveniente agrupar los suelos en dos grupos:

- Suelos Cohesivos: Tienen un mayor porcentaje de partículas finas y muy finas (materiales arcillosos), las fuerzas internas de cohesión tienen un papel preponderante.

- Suelos Granulares: Formado por partículas de mayor tamaño, en las cuales no existe cohesión, en cambio presentan fuerzas de rozamiento interno.

Para los suelos cohesivos la acción de amasado es la única capaz de producir esfuerzos internos para vencer la resistencia opuesta por las fuerzas de cohesión, por lo cual los más recomendados son los equipos tipo pata de cabra o combinados.

Para los suelos granulares o arenosos el método más adecuado es la vibración, que anula las fuerzas de rozamiento para conseguir el acomodo de las partículas, reduciendo la cantidad de vacíos y aumentado la densidad del suelo. El mayor rendimiento se consigue cuando la vibración producida por el rodillo entra en resonancia con la oscilación del material que se está compactando, a una frecuencia que depende del tipo de suelo y de las características del rodillo y que se denomina "Frecuencia de Resonancia".

En la mayoría de los suelos se encuentran materiales cohesivos y granulares en diferentes proporciones, para los cuales es difícil determinar el equipo más adecuado. Los fabricantes ofrecen modelos que se adaptan a la mayoría de los suelos, mediante la combinación de diferentes esfuerzos de compactación, por ejemplo los vibro compactadores con rodillo pata de cabra que combinan la vibración y el amasado, consiguen una rápida compactación de mezclas de suelos que específicamente no son cohesivos ni granulares.

Los rodillos neumáticos de gran diámetro y anchura, con alta presión interna, pueden compactar una variedad de suelos, de igual manera los compactadores neumáticos de ruedas oscilantes tienen su campo de aplicación en suelos constituidos por mezclas de arcilla, limo y arena. En general es necesario considerar los siguientes aspectos referentes al equipo de compactación:

- El peso estático tiende a dar mayor compactación cerca de la superficie.

- La vibración profundiza la compactación en los materiales granulares.

- Una leve acción de amasado aumenta la densidad.

- La presión de inflado y la superficie de contacto de los neumáticos son los factores que determinan la capacidad compactadora de los compactadores de neumáticos.

- La vibración aumenta la eficacia a medida que disminuye la cohesión y aumenta el carácter granular del material, alcanzando su valor máximo en las arenas y su mínimo en las arcillas.

- De las consideraciones anteriores se deduce que la compactación requerida se obtiene con mayor facilidad con la adecuada combinación de carga por rueda, presión de contacto, acción de amasado y vibración.

Finalmente para evitar errores en la selección del equipo de compactación, por la amplia variedad de factores que intervienen en ella, los cuales serán diferentes para cada obra y para cada sector de la misma, es necesario efectuar pruebas de compactación al inicio de cada obra, para elegir el equipo, el espesor de la capa suelta, número de pasa das, velocidad de trabajo, humedad del material, etc.

FACTORES DE CORRECCIÓN DE RODILLOS – SIERRA DE 2300 – 3800 m.s.n.m.

EQUIPO(Espesor de capa=0.30m) FACTORES DE CORRECCIÓN

CAPACIDADOPERADOR

FACTORTRASLAPE

FACTORCORRECIÓN FINAL

Rodillos CA-15Autopropulsado CA-15P

CA-25 CA-25D

CA-25PD CC-43 CG-11

0.740.740.740.740.740.740.74

0.800.800.800.800.800.800.80

0.3640.3640.3640.3640.3640.3640.364

Rodillos CH-44Tiro CF-44

0.740.74

0.800.80

0.3640.364

Clasificación de terrenos según Browns y Forssblad

Grupos Características de los componentes

I. Rocas y suelos granulares con bolos y bloquesII. Arenas y gravas a) Bien graduadas

b) De granulometría discontinua o uniforme.(Con contenido menor del 10 por 100 de materiales menores de 0.06mm).

III. Arcillas y limos a) Arena limosa, grava limosab) Limos, limos arenosos, arenas arcillosas,grava arcillosa.

IV. Arcillas a) De baja resistenciab) De alta resistencia

El siguiente cuadro (Según J. Rojo) hace referencia a la compactación más recomendada, que queda clasificada en tres niveles: espesor en negrita = recomendada, espesor en letra “normal” = aceptable; cuando no se indica el espesor, sigue siendo ##= recomendada y # = aceptable. Estas clasificaciones figuran en cada una de las opciones:

Campos de aplicación de los diferentes tipos de compactadores

Tipos deCompactador

Tipos de suelo a compactar Pequeños rellenos

IV III II I EscolleraTodo-uno

EscolleraCompactada

Carg

as s

inté

ticas

Cilindro liso (apasionadora) Rodillo Pata cabra (remolcado) Rodillo pata cabra (autopropulsado) Rodillo ruedas neumáticas normalesRodillo ruedas neumáticas gigantes Rodillos de rejillas

10-20 cm4 – 8p20-30cm8-12p 20-30cm6-8p20-30cm6-10p30-40cm6-10p20-30cm6-10p

10-20 cm4 – 8p20-30cm8-12p20-30cm6-10p20-30cm6-10p30-40cm6-10p20-30cm6-10p

10-20 cm4 – 8p

20-30cm6-10p

30-50cm6-10p30-40cm8-12p

20-30cm8-12p

# #

Cilindro liso remolcado ligero 5T Cilindro liso remolcado medioCilindro liso remolcado pesado 9TCilindro liso autopropulsado ligero 5TCilindro liso autopropulsado medioCilindro liso autopropulsado pesado IITCilindro de tacos autopropulsado 2 cilindros tándem autopropulsados 2,5 T2 cilindros tándem autopropulsados 5T Placas múltiples autopropulsados

20-30cm3-4p30-40cm3-4p30-40cm3-4p

30-40cm3-4p

30-40cm3-4p

20-40cm6-10p10-20cm6-10p10-20cm5-8p20-40cm6-10p

20-40cm3-5p30-50cm3-5p40-60cm3-5p20-40cm3-5p

30-50cm3-5p

40-60cm3-5p

20-40cm6-10p20-30cm5-8p20-30cm5-8p20-40cm6-10p

30-50cm3-5p40-60cm3-5p50-80cm3-5p30-50cm3-5p

40-60cm3-5p

50-80cm3-5p

30-50cm3-5p30-40cm5-6p30-40cm4-6p30-50cm3-5p

40-60cm4-6p50-100cm4-6p50-100cm4-6p

40-60cm4-6p

50-100cm4-6p

30-50cm3-5p30-50cm3-5p30-50cm3-5p30-50cm6-10p

##

#

#

##

#

#

#

##

##

##

#

##

##

Vibr

ació

n

Placa de conducción manualMartinete con motor de explosión Pisones neumáticosCargas de caída libre ##

#

##

## ##

##

## Impa

ctos

Productividad del equipo de compactación

QAT = W*V/N m2/h

Donde

QAT = Producción por hora = m2 compactación/hora

V = Velocidad de operación (m/h)

W = Ancho efectivo de compactación

N = Numero de pasadas del compactador por capa.

Velocidad de Operación.- En condiciones normales se sugiere utilizar los valores siguientes:

Compactador neumático 2.0 – 4.0 Km/h.

Rodillo vibratorio (liso o pata de cabra) 2.5 – 4.5 Km/h.

Ancho efectivo de Compactación.- Se obtiene restando del ancho de compactación, al ancho de traslape:

W = L – Lo

Para compactadoras neumáticos LO = 0.30

Para rodillos Vibratorios LO = 0.20

Para rodillos vibratorios pequeños LO = 0.10

Numero de Pasadas (N).- Es el número de pasadas que el compactador debe efectuar para conseguir la compactación requerida, se determina de acuerdo a las especificaciones de construcción, o en base a los resultados de las pruebas. Si no se dispone de esta información, se pueden usar los siguientes valores:

Compactador neumático 6 – 10

Rodillo vibratorio (liso o pata de cabra) 8 – 12

Productividad de las Compactadoras en Volumen (m3/hora)

Q = W*V*H/N = m3/h

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE LOS COMPACTADORES:

ESCOBAR, J (1996). “Caminos II”

a. Factor de Eficiencia del Trabajo.- Se consideran únicamente el tiempo efectivo de trabajo por cada hora transcurrida, es conveniente adoptar 50 min. Por cada hora cronometrada, por lo cual E = 0.83

PRODUCTIVIDAD REAL DE LOS COMPACTADORES

QA = W*V*E/N (m2/h).

Q = W*V*H*E/n (m3/h).