Equipos de shotcrete: Eficiencia y seguridad

Gentileza Emaresa
Gentileza Emaresa

Los equipos de hormigón proyectado han evolucionado desde las máquinas adaptadas, a los aparatos especialmente diseñados para esta labor.

La seguridad es un elemento clave puesto que estos equipos permiten trabajar a una mayor distancia de los planchones y proteger el bienestar del operador.

Su mayor innovación está en los roboshot que son útiles para construcciones de gran tamaño, mientras que en trabajos menores bastan los equipos manuales.

Por Fabiola García S.
Periodista Construcción Minera.

Actualmente el uso del hormigón proyectado es cada vez más frecuente en las construcciones civiles y mineras. Razones hay muchas; sin embargo, en la minería su uso va de la mano de la seguridad, puesto que resultaría un método constructivo más eficaz que los sistemas predecesores a la hora del reforzamiento y fortificación.

Según el American Concrete Institute (ACI), el hormigón proyectado o shotcrete es aquel “hormigón colocado por proyección neumática de alta velocidad desde una boquilla”. De acuerdo con el Instituto del Cemento y del Hormigón (ICH) “es extremadamente versátil, de aplicación fácil y rápida, un medio rentable para la construcción y eficiente en la colocación de hormigón; además posee excelente adherencia a múltiples sustratos, incluyendo roca, hormigón, albañilería y acero junto con adaptarse a una amplia gama de aplicaciones en soporte de suelo, revestimientos y edificación”.

Los equipos que colaboran en la aplicación de esta solución se han adaptado con el tiempo, con el fin de mejorar las distancias entre el pistonero (persona que proyecta el hormigón manualmente) y el sustrato (superficie sobre la que se coloca el hormigón proyectado); las regulaciones de la presión para la proyección, etcétera. Este avance llegó al punto que las bombas de hormigón y shotcrete actualmente ya no corresponden a  adaptaciones de maquinaria ideada para otros fines, sino que están específicamente diseñadas para estos desempeños.

El shotcrete es una solución que se desplaza por una tubería o flexible, dependiendo la distancia y la mezcla en sí. Cuando es realizado con un flexible, se conecta a un disipador y mezclador de fluidos llamado pitón o salida de tres vías, a través del cual, con la ayuda de aire generado por un compresor y una bomba de dosificación de aditivo, se puede proyectar el shocrete con presión a una superficie determinada, explican desde Antolin Cisternas, compañía especializada en construcciones subterráneas. “Todos estos componentes hacen que la maquina trabaje coordinadamente en su movimiento de bombeo, mediante una reguladora de flujo, aumentando o disminuyendo el traslado de material”, agregan.

El gerente de Maquinaria de Antolin Cisternas, Jorge Cisternas, indica que actualmente están probando la TK20, una bomba moderna que solamente shotcretea. “Generalmente las bombas que usamos constantemente para hacer este trabajo están adaptadas para tirar shotcrete. Y en este momento nosotros estamos probando una máquina que está hecha solamente para el shotcrete”, comenta. El experto explica que esta máquina tiene algunas variaciones técnicas en cuanto al diámetro de los pistones, que son más delgados, lo que la haría más suave para tirar shotcrete y alcanzar mayores distancias de tiro por la mayor presión, lo que finalmente permitiría hacer mejor el trabajo.

Trabajo seguro

El alcance de las máquinas resulta ser un factor elemental a la hora de proteger a los operadores en su labor, lo mismo que los techos de la maquinaria. “Generalmente cuando uno está proyectando shotcrete es porque el cerro está malo o inestable y puede caerse un planchón (roca suelta) o cualquier tipo de peligro y aplastar a las personas”, señala Jorge Cisternas.

“Cuando uno está fortificando, sobre todo en minería, los terrenos son generalmente inestables, entonces mientras más lejos esté el pitonero de donde está el problema, es más seguro. Mientras más cerca estés, con bomba y un manipulador, se está trabajando con una persona casi directo en la falla”, agrega. Por lo mismo, el uso de un roboshot (robot para shotcretear) presentaría una alternativa más  segura, ya que el operador puede estar a 8 u 9 metros de la falla y manipular remotamente el proceso.

En cuanto a su relación con el mandante, el experto indica que “cada minera tiene sus normas especiales y nosotros tenemos nuestras condiciones para que este proceso sea seguro para nuestra gente y así evitar todos los peligros”.Cuando hay problemas hay que ver bien cómo desquinchar y tratar de hacerlo en forma automática”, grafica. Cuando usan fortificación y acuñadura sistemática, la jaula y los equipos deben tener protecciones mejoradas, al incorporar un techo y resguardar a los trabajadores de las rocas o planchones que puedan caer.

En tanto, para controlar los riesgos asociados a los peligros existentes se emplean fortificaciones sistemáticas o puntuales (perno y malla) siempre acompañadas de una buena acuñadura, lo cual se ejecuta previo al shotcrete.

Avances

De acuerdo con Roberto Velásquez, encargado de la Línea de Equipos de Hormigón en Emaresa, los roboshot son los más demandados por los contratistas de las faenas mineras; sin embargo, su uso depende de cuál es el nivel de seguridad que se desea obtener, puesto que -de igual modo- el shotcrete manual es bastante utilizado.

Las nuevas tecnologías apuntan, principalmente, a cuidar la seguridad del personal y el avance en obra. En la compañía destacan el equipo Turbosol Dragon de Italia, con un rendimiento de 15 m3/hora de hormigón, el cual trae incorporado el brazo proyector, bomba de hormigón, bomba de aditivos, compresor y todo lo necesario para realizar el shotcrete. Por otra parte, el equipo TSR7 que solo posee un brazo montado sobre orugas, entregaríaseguridad y rapidez en la faena e hormigonado, ya que permite trabajar en zonas estrechas y su suministro dual de motor diésel-eléctrico elimina la emisión de gases además de reducir los ruidos. En el shotcreteo manual, una de las bombas de hormigón frecuentemente utilizadas en estas faenas es la Schwing SP-500 de EE.UU., que se une al compresor por separado mediante una manguera con pitón. Se trata de una bomba completamente hidráulica cuyos circuitos combinados con dos cilindros desviadores estándar, agitador y válvula oscilante proporcionarían un bombeo suave de mezclas duras, concreto aplicado por soplado y lechada; con una producción de 35 m3/hora.

Desde BEKA, el gerente de producto de Equipos de Hormigón y Shotcrete, Diego Cisterna comenta que para túneles,“los mixer de bajo perfil y los roboshot son parte del paquete básico para comenzar una faena. Y en minería en general las bombas de hormigón son muy usadas porque hay muchas obras relacionadas con este material entonces son parte también del día a día”.

En cuanto a los roboshot, para la aplicación de shotcrete robotizado en túneles mineros, Diego Cisterna presenta el modelo SPM 4210 cuyo alcance de proyección vertical de 10 m permitiría al operario precisión en los movimientos telescópicos, de apertura y cierre de brazo, elevación y giro. Mientras que su rendimiento de 20 m3/hora la SPM 500 llega a los 30 m3/hora. Esta última máquina puede utilizarse en secciones medianas y grandes de túneles, galerías y taludes, dispone de un sistema automático para la sincronización entre la bomba de hormigón y la unidad de dosificación de aditivo, y posee un sistema antiadherente en los brazos telescópicos que incrementa la vida de los componentes.

En tanto, Sprayboy es una máquina que mezcla, bombea, pega y proyecta diseñada para lugares con poco espacio en los que se necesita una bomba pequeña y maniobrable. Este equipo sirve tanto para cercos de puertas, como para protección contra incendios, saneamiento de hormigón, sistemas combinados termoaislantes entre otras aplicaciones.

Se suman también las bombas de tornillo para mortero, yesos y estuco en minería para la inyección de pernos de anclaje en túneles. Estos equipos, utilizan mortero (mezcla de agua y cemento), para consolidar los pernos a la roca como fortificación en construcciones mineras subterráneas cuando se utilizan pernos con mallas. El material es transportado por una camisa y gusano sin fin que da la presión necesaria para proyectarlo. Por ejemplo, el S5 EV incorpora una tecnología “VFD” que consiste en un motor de velocidad variable con transmisión de engranajes que permitiría un control remoto de la velocidad, función de marcha atrás, entre otros.

Sistemas

De acuerdo con la Guía chilena del hormigón proyectado-shotcrete del ICH, la mayor parte del hormigón se aplica por el método de mezcla húmeda con equipo robotizado y se estima que su preferencia supera el 70% del volumen total del shotcrete; incluso cuando se recomienda utilizar el proceso de mezcla en seco en determinadas aplicaciones específicas.

De acuerdo con la entidad, el rendimiento del hormigón proyectado vía húmeda es de moderada a alta tasa de colocación, la cual va desde los 3 a 10 m3/hora en el caso de la proyección manual, hasta los 25 m3/hora con equipos de hormigón robotizado. En la otra vereda, el hormigón proyectado vía seca alcanza una tasa de colocación baja, que generalmente es de 1 a 6 m3/hora.

En la vía seca, el hormigón, los áridos y aditivos sólidos se mezclan e introducen en el equipo, mientras que el agua y aditivos líquidos se incorporan en una boquilla para mojar la mezcla. En la vía húmeda, en cambio,  todos los componentes sólidos y líquidos se mezclan antes de ser introducidos en el equipo de proyección.

Jorge Cisternas comenta que el rendimiento del roboshotcrete supera ampliamente el del sistema manual, además de entregar ciertas ventajas, como la de tener todo el equipo en uno solo, en vez de tener una bomba y un compresor aparte, además de un manipulador si se trabaja en altura de forma manual. “Tiene que ver mucho con la cantidad del trabajo que sea y también la altura. El robot es más efectivo cuando tenemos un gran volumen de fortificación o porque es muy peligrosa la labor que estamos realizando”, agrega.

Valor agregado

La tecnología en estas ejecuciones no está solamente en la maquinaria. La industria también ha centrado sus esfuerzos en generar valores agregados en aditivos y hormigones con valor agregado.

En el caso de Hormigones Bicentenario (BSA), desde enero de 2013, se ha dedicado a desarrollar un hormigón que cumpla con los estándares de resistencia que exige el proyecto del Metro de Santiago Líneas 3 y 6. Luego de realizar diferentes pruebas de aptitud, comentan, en agosto de 2013 se logró la validación de su shotcrete por parte del mandante para la construcción de la Línea 3.

BSA afirma que el requerimiento de resistencia impuesto para el shotcrete sería el más elevado conocido hasta el momento en el país. En este sentido, las especificaciones fueron alcanzar determinados niveles de resistencia a 2, 5 y 10 minutos y sumado a ello, extraer testigos a las 12 horas, con un cumplimiento de resistencia mínima de 90 kgf/cm2.

Por otra parte, Sika presentó recientemente un mortero con propiedades ignífugas para edificaciones habitacionales y comerciales, de modo de implementar una protección pasiva contra incendios. Sikacrete 213 F resguarda el hormigón reforzado con fibra de carbono y Sikacrete 215 F protege estructuras y capas de acero ya sean vigas o columnas. De acuerdo a lo que señalan en la empresa, la versión 215 F hecho a base de sulfato de calcio, ácidos ligeros y diversos aditivos químicos para ser aplicados en forma manual o proyectable sería “tan liviano casi como una pintura”, con propiedades de adherencia y capacidad intumescente, indica su promotor.

Son las tecnologías que se han desarrollado para el shotcrete, una solución que ya ganó su espacio en la construcción de proyectos mineros.

Post Author: Fabiola Garcia Sanders