Lodos de perforación en Ingeniería Civil

En primer lugar, la definición de lodo nos indica que es una suspensión de arcilla en agua, con los aditivos necesarios para cumplir las siguientes funciones:

– Extraer el detritus o ripio de la perforación.
– Refrigerar la herramienta de corte.
– Sostener las paredes de la perforación.
– Estabilizar la columna de perforación.
– Lubricar el rozamiento de ésta con el terreno.

Se distinguen diversos tipos de lodos en función de su composición. Por una parte están los denominados «naturales», constituidos por agua clara a la que se incorpora parte de la fracción limoso – arcillosa de las formaciones rocosas conforme se atraviesan durante la perforación. Se utilizan especialmente en el sistema de circulación inversa.

Por otra parte están los lodos sintéticos o elaborados de los cuales existen diferentes tipos, siendo los más frecuentes los preparados a base de arcillas especialmente bentoníticas, en cuya composición predominan los filosilicatos del grupo de la montmorillonita.

El lodo bentonítico es una mezcla de agua y bentonita, que es un tipo de arcilla montmorillonítica de muy alto límite líquido, lo que la permite recibir mucha cantidad de agua sin perder estabilidad ni consistencia. Estos lodos tienen una propiedad que los hace muy útiles en construcción: cuando un lodo bentonítico es amasado sin que se produzca variación de agua, pierde resistencia, comportándose como un fluido. Sin embargo, vuelve a adquirir esta resistencia una vez que entra en reposo.

Si deseas entrar en mayor profunidad en los y características de los lodos bentoníticos (densidad, viscosidad, trixotropia, pH, arena, etc.) puedes echar un ojo a esta web de ingeniería civil y la Wikipedia.

Qué es un Desarenador y para qué sirve

Para recuperar la bentonita utilizada en la construccion para cimentaciones especiales (como muro pantallas, pilotes, etc.) y algunas obras subterraneas (tunelaciones), se utilizan los equipos desarenadores de betonita o equipos de control de sólidos, dotados de un diseño fiable y compacto, que permiten reutilizar los lodos bentoníticos después de su utilización y contaminación con arenas y limos. La legislación de cada país obliga a un porcentaje máximo de arena en los lodos antes de comenzar a hormigonar.

En el mercado existen fundalmentalmente dos tipos de desarenadores en función del tipo de ciclonado: simple o doble.

• Desarenador de Simple ciclonado: recomendado para terrenos poco arenosos o con arenas poco finas. Los lodos sólamente pasan una vez por el ciclón tras pasar por una o varias fases de criba con el objeto de eliminar el material de mayor tamaño.
  
• Desarenador de Doble ciclonado: necesario para terrenos arenosos o con muchas arenas finas. Similar al de simple ciclonado, con la diferencia de que los lodos pasan dos veces por el ciclón, de forma que se separan las arenas más finas e incluso limos.

Más info sobre desarenadores bentoníticos y su aplicación en otros sectores, como en plantas de tratamientos, acueductos, colectores de aguas residuales, centrales hidroeléctricas pequeñas, etc. Diagrama tomado de aquí.

 

Diagramas de cimentaciones profundas

Las cimentaciones profundas son menos frecuentes por ser más costosas. Estas cimentaciones transmiten las cargas de la estructura al terreno con mayor capacidad de soporte situado bajo el terreno más superficial. Se utiliza únicamente cuando resulta más barato que retirar el terreno de poca capacidad portante y sustituirlo por otro más resistente. Existen dos tipos de cimentaciones profundas: por pilotes y pozos de cimentación.

A continuación publicamos varios diagramas de tipos de cimentaciones profundas en función de la maquinaría utilizada:

Formación de pilotes hincados por percusión sin extracción de tierras

Pilotes con cuchara bivalva

Construcción de pilotes con barrera helicoidal

Fuente: Construmatica

Pilotes de cimentación

Se denomina pilote a un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional mediante zapatas o losas.

Tiene forma de columna colocada en vertical en el interior del terreno sobre la que se apoya el elemento que le trasmite las cargas (pilar, encepado, losa…) y que trasmite la carga al terreno por rozamiento del fuste con el terreno, apoyando la punta en capas más resistentes o por ambos métodos a la vez.

Pilotes in situ

La denominación se aplica cuando el método constructivo consiste en realizar una perforación en el suelo a la cual, una vez terminada, se le colocará un armado en su interior y posteriormente se rellenará con hormigón.

En ocasiones, el material en el que se está cimentando, es un suelo friccionante (como son arenas, materiales gruesos y limos, los cuales pueden ser considerados como materiales friccionantes ya que al poseer una estructura cohesiva tan frágil, cualquier movimiento como el que produce la broca o útil al perforar o la simple presencia de agua en el suelo entre otros, hace que se rompa dicha cohesión y el material trabaje como un suelo friccionante), es por ello que se presentan desmoronamientos en el interior de las paredes de la perforación; a este fenómeno se le denomina «caídos», es por ello que se recurre a diversos métodos para evitar que se presente.

Por la forma de ejecución del vaciado, se distinguen básicamente dos tipos de pilotes: los de extracción y los de desplazamiento. Un pilote de extracción se realiza extrayendo el terreno, mientras que el de desplazamiento se ejecuta compactándolo. En ambos casos se utilizan diferentes técnicas para mantener la estabilidad de las paredes de la excavación.

Proceso de pilotes in situ by wikipedia

Algunos tipos de pilotes

Pilotes hincados

Consiste en introducir elementos prefabricados de hormigón similares a postes de luz o secciones metálicas por medio de piloteadoras en el suelo.

Dichos elementos son colocados verticalmente sobre la superficie del terreno y posteriormente «hincados» en el piso a base de golpes de «martinete», esto hace que el elemento descienda, penetrando el terreno, tarea que se prolonga hasta que se alcanza la profundidad del estrato resistente y se produzca el «rechazo» del suelo en caso de ser un pilote que trabaje por «punta», o de llegar a la profundidad de diseño, en caso de ser un pilote que trabaje por «fricción».

Máquina de pilotes de barrena continua

Pilotes prefabricados

Los pilotes prefabricados pertenecen a la categoría de cimentaciones profundas, también se los conoce por el nombre de pilotes premoldeados; pueden estar construidos con hormigón armado ordinario o con hormigón pretensado.

Los pilotes de hormigón armado convencional se utilizan para trabajar a compresión; los de hormigón pretensado funcionan bien a tracción, y sirven para tablestacas y cuando deben quedar sumergidos bajo el agua. Estos pilotes se clavan en el terreno por medio de golpes que efectúa un martinete o con una pala metálica equipada para hincada del pilote.

Su sección suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de 30 cm x 30 cm ó 45 cm x 45 cm También se construyen con secciones hexagonales en casos especiales. Están compuestos por dos armaduras: una longitudinal con cuatro varillas de 25 mm de diámetro, y otra transversal compuesta por estribos de varilla de 8 mm de sección como mínimo. La cabeza del pilote se refuerza mediante cercos con una separación de 5 cm en una longitud de un metro. La punta va reforzada con una pieza metálica especial para facilitar la hinca.

Más info en wikipedia.