Etapas de Construcción de una Carretera (en orden)
Terreno Natural / Preparación: Limpieza, desmonte y despalme para retirar vegetación y suelo orgánico.
Movimiento de Tierras: Modificación de niveles mediante Corte $ ightarrow$ Carga $ ightarrow$ Acarreo $ ightarrow$ Descarga $ ightarrow$ Conformación.
Terraplén: Relleno con material seleccionado cuando el terreno está por debajo del nivel de proyecto.
Subrasante: Suelo nivelado, humectado y compactado que sirve de base directa para la estructura del pavimento.
Subbase y Base: Capas granulares de material seleccionado que distribuyen las cargas de los vehículos hacia abajo.
Pavimento: Capa final superior de rodadura.
Maquinaria Clave y su Función
Excavadora (ej. CAT 320): Excavación y corte de terreno.
Tractor Topador / Dozer (ej. CAT D6): Desmonte y empuje de material.
Cargador Frontal (ej. CAT 950): Carga de material.
Camión de Volteo (ej. Kenworth / CAT 745): Acarreo y transporte.
Motoniveladora (ej. CAT 140 GC): Nivelación, extendido, perfilado de pendientes y conformación de capas.
Compactador / Rodillo (ej. CAT CP14 / CB7 / CW16): Compactación de suelos, capas y asfalto.
Barredora Mecánica: Limpieza de la base previo a pavimentar.
Distribuidor de Asfalto: Aplicación del riego de liga/imprimación.
Pavimento Asfáltico vs. Concreto Hidráulico
Asfáltico (Flexible): Utiliza mezcla asfáltica en caliente, pavimentadora convencional y requiere compactación continua con rodillos (tándem y neumáticos).
Concreto Hidráulico (Rígido): Forma una losa rígida, utiliza pavimentadora de concreto (ej. Wirtgen), requiere vibrado, texturizado, curado y corte de juntas.
La Pavimentadora de Asfalto
Flujo del Material:
$$\text{Camión} \rightarrow \text{Tolva} \rightarrow \text{Transportadores (Cadenas)} \rightarrow \text{Sinfines} \rightarrow \text{Regla (Screed)} \rightarrow \text{Carpeta Asfáltica}$$
6 Componentes Principales:
Tolva: Recibe la mezcla caliente del camión.
Transportadores: Llevan el material hacia la parte posterior.
Sinfines: Distribuyen la mezcla a los lados uniformemente.
Regla: Extiende, conforma, da espesor y proporciona un pre-compactado inicial.
Tren de Rodaje: Orugas o ruedas para el desplazamiento.
Motor + Sistema Hidráulico: Fuerza motriz de los componentes.
Control de Calidad por Capas
Terracerías / Subrasante: Humedad, compactación y niveles.
Subbase y Base: Calidad del material, espesor y compactación.
Carpeta Asfáltica: Temperatura de la mezcla, espesor, densidad y regularidad.
Concreto Hidráulico: Resistencia del concreto, espesor, curado y sellado de juntas.
Concepto Fundamental de Compactación
¿Qué es?: Proceso mecánico para densificar el suelo al expulsar el aire de sus vacíos.
Objetivos principales: Reducir vacíos, aumentar la densidad, mejorar la capacidad de soporte y disminuir asentamientos.
Regla de Oro: No existe un rodillo universal; la elección depende principalmente del tipo de suelo, contenido de agua y energía necesaria.
Clasificación de Maquinaria por Tipo de Suelo y Mecanismo
Tambor Liso Vibratorio:
Mecanismo: Vibración + Presión estática.
Suelo / Material Típico: Arenas, gravas y suelos granulares.
Uso Frecuente: Subrasantes, rellenos y bases granulares.
Pata de Cabra / Padfoot:
Mecanismo: Amasado + Alta presión (con opción de vibración).
Suelo / Material Típico: Arcillas y suelos cohesivos o semicohesivos.
Uso Frecuente: Terraplenes y rellenos de arcilla.
Neumático (Llantas de caucho):
Mecanismo: Presión distribuida + Amasado.
Suelo / Material Típico: Suelos limosos, mezclas variadas y proof rolling.
Uso Frecuente: Cobertura uniforme y verificación/detección de zonas débiles.
Tándem Vibratorio (Dos tambores de acero):
Mecanismo: Vibración + Presión estática.
Suelo / Material Típico: Mezclas asfálticas.
Uso Frecuente: Compactación inicial, intermedia y acabado final de pavimentos.
De Impacto / Alta Energía:
Mecanismo: Impactos repetidos (geometría de tambor no circular).
Suelo / Material Típico: Rellenos y materiales granulares en grandes superficies.
Uso Frecuente: Capas de mayor espesor y alta profundidad de influencia.
De Zanja (ej. Wacker Neuson):
Mecanismo: Compactación focalizada con tambores tipo padfoot.
Suelo / Material Típico: Rellenos en espacios confinados (zanjas y cimentaciones).
Uso Frecuente: Operación por control remoto para garantizar la seguridad del operador.
Rendimientos Referenciales por Marca (Paso Rápido)
Caterpillar (CAT CS56B / CS64B): Rodillo monocilíndrico (10–12 t) $\rightarrow$ $120\text{–}160\text{ m}^3/\text{h}$.
Bomag (BW 211 D-40): Rodillo sencillo (10 t) $\rightarrow$ $110\text{–}150\text{ m}^3/\text{h}$.
Dynapac (CA250 / CA252): Rodillo pesado (~11 t) $\rightarrow$ $130\text{–}170\text{ m}^3/\text{h}$.
Los 5 Factores Clave para una Buena Compactación
Humedad: La cantidad de agua debe ser la óptima para alcanzar la densidad requerida.
Espesor de Capa: Capas muy gruesas no se compactan bien en el fondo.
Número de Pasadas: Más pasadas no siempre aumentan la densidad; un exceso puede fracturar o degradar el material.
Velocidad de Operación: Influye en el tiempo que actúa la vibración sobre el terreno.
Energía Aplicada: Adecuar peso, amplitud y frecuencia del equipo al tipo de material.
Preguntas Típicas de Examen / Repaso
¿Qué rodillo usar en arcilla húmeda? $\rightarrow$ Pata de cabra (Padfoot), por su efecto de penetración y amasado.
¿Qué rodillo usar en arenas o bases granulares? $\rightarrow$ Rodillo vibratorio de tambor liso.
¿Por qué usas un rodillo de zanja con control remoto? $\rightarrow$ Por seguridad, para evitar introducir al operador en excavaciones con riesgo de derrumbe.
Concepto e Introducción
Ventaja del Pavimento Rígido: Es muy utilizado por su alto rendimiento a largo plazo, bajo mantenimiento y gran durabilidad en comparación con los pavimentos flexibles.
Equipos y Maquinaria Principal
Fresadora / Recuperadora:
Función: Retira asfalto dañado (grietas, baches), corrige la nivelación de pendientes y recicla el material triturándolo para reutilizarlo como gravilla.
Partes Principales: Tambor de corte (con picas/dientes de tungsteno), sistema de carga primario y secundario (bandas), extractor de polvo, orugas, cabina, motor diésel y sistema de nivelación con sensores.
Especificaciones (ej. CAT PM 200): Peso de 30.1 t, anchura de corte de 2010 mm, profundidad de corte de hasta 320 mm y motor C18 Acert de 415 kW.
Compactador (Rodillo Vibratorio):
Función: Expulsa el aire de los espacios vacíos entre partículas para reorganizarlas y densificar el suelo.
Mecanismo Vibratorio: Utiliza un eje excéntrico (pieza desequilibrada que gira entre 25 y 50 veces por segundo) para generar la fuerza centrífuga que hace vibrar el tambor.
Partes Principales: Tambor/rodillo vibratorio, horquilla, mando final, neumático, contrapeso, motor, escape de turbina y cabina.
Dato Técnico: El asfalto debe compactarse en caliente (entre 120 °C y 160 °C); con una compactación correcta presenta un 30% menos de grietas tras 5 años.
Motoniveladora:
Función: Preparación, perfilado y afinado del terreno (terracerías, bases y subbases) antes del colado de la losa, ajustándolo a la topografía del proyecto.
Partes Principales: Eje de dirección, barra de tiro, tornamesa, hoja vertedera, eje tándem de tracción, motor y cabina.
Modelo de Referencia: Serie Caterpillar 140 (modelos 140G, 140H, 140K o serie M).
Camión Mezclador («Olla» o «Trompo»):
Función: Mezclar y transportar el concreto premezclado desde la planta dosificadora hasta la obra manteniéndolo fresco y homogéneo.
Partes Principales: Tambor o trompo, tolva de carga, tolva de descarga, canaleta giratoria, motor hidráulico y depósito de agua.
Modelo de Referencia: Chasis Kenworth T800 (o T880) equipado con revolvedora McNeilus (capacidad habitual de $8\text{ m}^3$).
Pavimentadora de Encofrado Deslizante:
Función: Coloca, distribuye, vibra, compacta, moldea y nivela el concreto de forma continua sin utilizar moldes laterales fijos.
Características Técnicas:
Ancho de pavimentación: Hasta 12.19 metros (o hasta 5 m en modelos como GP-2400).
Compactación mediante vibradores internos a alta frecuencia hidráulicamente sincronizados.
Desplazamiento por orugas accionadas hidráulicamente a velocidades de hasta $29\text{–}32\text{ m/min}$.
Máquina Texturizadora y Curadora:
Función: Aplica simultáneamente el rayado/estriado antideslizante (transversal o longitudinal) y rocía la película continua de membrana de curado sobre la superficie recién colocada.
Cortadora de Concreto:
Función: Realiza cortes rectilíneos controlados (a $1/3$ del espesor de la losa) para crear juntas de contracción, expansión o fisuramiento guiado.
Etapa de Operación: Se utiliza durante la fase de «concreto verde» o fraguado intermedio (típicamente entre 4 y 12 horas después del colado).
Partes Principales: Discos de corte (hasta 450 mm), regulador de altura, guía, sistema de refrigeración por agua, filtro en baño de aceite y alerta de aceite.
Normativa y Referencias Principales
SCT (México): N-CTR-CAR-1-04-009/00 (Construcción de pavimentos de concreto hidráulico).
ACI: ACI 325.9R-15 (Guía para construcción de pavimentos y especificaciones de texturizado).
Bibliografía: Peurifoy (Equipos y Métodos de Construcción) y Del Campo Yagüe (Motoniveladoras).