INTERNATIONAL CONSTRUCTION EQUIPMENT (ICE)

Martillo Vibro-hincador libre de resonancia en la extracción de pilotes

2.1. ¿Qué es un vibrador libre de resonancia?
(También conocido como un vibrador de momento excéntrico variable)
De manera muy simple, es un martillo vibro-hincador en la extracción de pilotes que no vibra durante el encendido y apagado.
¿Con qué fin? ¿Por qué RF?

Los vibradores producen las vibraciones más grandes en el suelo colindante durante el encendido y apagado. Tome nota del efecto del encendido y apagado en las líneas de la grúa y brazos. Los vibradores libres de resonancia eliminan la vibración durante el encendido y apagado y por lo tanto pueden ser ventajosos para usar en trabajos sensibles a la vibración:

Cerca de edificios históricos
Cerca de hospitales
Cerca de edificios con equipo sensible (computadoras)
Cerca de ductos, tuberías, metros, etc.
Antes o después de horas normales de trabajo
Con brazos de grúa más ligeros
Cuando se especifican los picos de velocidades máximas en las partículas (PPV)

La tabla a la derecha muestra la amplitud relativa de vibración creada por tres tipos de vibradores en un suelo típico. La tabla es para vibradores con el mismo HP, por lo tanto el vibrador estándar creará una amplitud más alta debido a su momento excéntrico más grande. Las unidades HF y RF funcionan a la misma frecuencia y tienen el mismo momento excéntrico. Tome nota de que un vibrador RF elimina las grandes amplitudes de encendido y apagado.

 

2.2 ¿Cómo eliminan las unidades de RF la vibración de encendido y apagado?

Encendido. Antes de encender el vibrador, dos filas paralelas de pesas excéntricas son desplazadas fuera de la fase (véase izquierda abajo), obteniendo así ninguna vibración durante el encendido.

Operación. Después de que el vibrador haya alcanzado la velocidad máxima, las pesas son desplazadas dentro de la fase, como resultado se obtiene el momento excéntrico máximo y una amplitud máxima.

Apagado. Antes del apagado, las filas de pesas excéntricas son nuevamente desplazadas fuera de la fase, se obtiene como resultado ninguna vibración durante el apagado.

Desplazamiento. El desplazamiento de las pesas excéntricas es realizado con un vibrador montado en un mecanismo de desplazamiento, controlado por un control remoto.

Momento variable. Es posible funcionar en cualquier momento entre cero y 100% para minimizar las vibraciones del suelo.

2.3 Las unidades RF también son HF (alta frecuencia = 2300 vpm). ¿Por qué HF?

Para entender el efecto de la frecuencia de vibración, es necesario entender un poco acerca de lo que causa daños a los edificios, etc. Todos sabemos que la vibración del suelo causada por las operaciones de construcción tales como el hincamiento de pilotes, explosiones, compactación o solo camiones al pasar, tienen el potencial de causar daño a estructuras colindantes.

Edificios pueden ser dañados por una onda de desplazamiento que pasa a través del suelo y a través del edificio. Muchas estructuras pueden ser desplazadas tanto vertical como horizontalmente sobre distancias relativamente grandes sin un daño serio, si la velocidad del movimiento es baja.

Imagínese un edificio alto moviéndose en el viento. También las estructuras son objeto de vibraciones de alta frecuencia si la amplitud del movimiento es muy pequeña. Sin embargo, la frecuencia y amplitud en ciertas velocidades pueden causar daño. El daño también puede resultar de la compactación del suelo y asentamientos causados por la vibración.

La amplitud creada por el vibrador pasa a través del suelo y dentro del edificio. Al usar un vibrador de alta frecuencia más pequeño (excéntricos más pequeños) reducirán la vibración del suelo y del edificio. La perdida en la productividad por utilizar uno de menor capacidad se puede recuperar utilizando unidades de mayor frecuencia.

Una segunda razón para usar una unidad de alta frecuencia es que la onda de desplazamiento generada por el vibrador de alta frecuencia es amortiguada más rápido por el suelo.

Una tercera razón para usar un vibrador de alta frecuencia es que muchas especificaciones pueden ser más fácilmente cumplidas por una unidad de alta frecuencia. El criterio usual para especificar el nivel de vibración que causa daño es “la velocidad pico de la partícula” (PPV). Aunque es el desplazamiento y frecuencia que causan el daño, se puede medir con PPV más fácilmente, por lo tanto es usado comúnmente. Si la velocidad de movimiento de las partículas de tierra (su PPV) es mantenido debajo de ciertos niveles, no deberá ocurrir daño a las estructuras.
En general, antes de 1980 el límite aceptado para PPV era de 2”/sec(50mm/seg). En 1980, la Agencia Americana de Minas (U.S. Bureau of Mines) publicó un criterio nuevo, el cual fijó diferentes PPVs permitidos a frecuencias de vibración diferentes (véase la tabla abajo). PPVs más altos fueron permitidos a frecuencias más altas. En este nuevo criterio, el cambio en PPVs permitidos ocurre dentro del rango de frecuencia de muchos vibradores de pilotes. Arriba de 40 Hertz (2400vpm) el PPV permitido es aún de 2”/seg. A 20Hz(1200vpm), el PPV permitido es alrededor de 1”/seg. A 1600vpm el PPV permitido es alrededor de 1.4”/seg. Por lo tanto, debido a este criterio, las unidades de alta frecuencia (2300vpm) pueden ser autorizadas o cumplir con las restricciones PPV, donde los vibradores estándar (1200-1600vpm) no podrían.

Usted puede ver que los PPVs permitidos se reducen aún más conforme la frecuencia desciende debajo de 600vpm. Esto es debido a otro factor llamado resonancia. Todos los materiales tienen una frecuencia resonante o natural. Si el material es vibrado a esta frecuencia, una condición de resonancia es creada y el movimiento en la estructura será amplificada. Esto es lo que sucede en cables y brazos de grúas durante el encendido y apagado del vibrador. La frecuencia pasa a través de la frecuencia resonante del supresor y la vibración es amplificada. Desafortunadamente para el hincamiento de pilotes, la frecuencia resonante de edificios a menudo se encuentra en el rango de 4-12 HZ(24-720 vpm), por lo tanto las vibraciones de encendido y apagado pueden dañar edificios. Afortunadamente, los vibradores no operan en este rango de frecuencia durante mucho tiempo, por lo tanto el daño es mínimo o inexistente. Sin embargo, los vibradores RF eliminan estas frecuencias, por lo tanto ningún daño es posible.

Esta tabla a la derecha es de la Agencia Americana de Minas (U.S. Bureau of Mines) y es la que se usa comúnmente. Sin embargo, otras agencia gubernamentales o consultores pueden usar otro criterio. A menudo se usan 2”/sec. fijos en todas las frecuencias.

 

2.4 Cuando usar vibradores estándar vs. Unidades RF vs. Unidades HF

Si el trabajo no tiene un problema de vibración, usar un vibrador estándar para una producción máxima a menor costo. La experiencia de ICE y la investigación en la Universidad del Estado de Carolina del Norte indica que usando el HP disponible para girar el momento excéntrico a 1600 vpm proporcionará día tras día una mayor producción.

Si el trabajo es sensible a la vibración o tiene una especificación de velocidad pico de partícula, una unidad de alta frecuencia o libre de resonancia debe ayudar. Sin embargo, la duración de la vibración es un factor. Un vibrador estándar con su momento excéntrico grande podría impulsar el pilote aún más rápidamente, lo cual podría resultar en problemas menos frecuentes de vibración.

Los vibradores HF y RF no son baratos. Se requiere de caballos de fuerza para generar velocidad. Las unidades RF cuentan con el doble el número de excéntricos, flechas y baleros, además del mecanismo de desplazamiento y controles afines. También las unidades RF son más pesadas y más altas. Abajo se encuentran las especificaciones comparativas para cuatro vibradores ICE. Los modelos 416L y 44-50 son vibradores estándares. El 423 es de alta frecuencia. El 23RF es libre de resonancia.

	Estándar 416L/325	Alta Frecuencia 423/570	Libre Resonancia 23RF/500	Estándar 44-50/570
Momento Excéntrico en lbs	2200	220	2000	4400
Frecuencia en vpm	1600	2300	2300	1600
Unidad de poder en HP	325	505	515	505
Peso suspendido en lbs	9950	10200	14120	13650
Altura (sin mordaza) en plg	70	69,75	97	83,25