VIBRADORES DE CONCRETO

Un vibrador interno consta de una aguja vibrante que se sumerge en el interior de la mezcla fresca de concreto. La herramienta mejora la resistencia del producto pues reduce el nivel de aire ocluido, optimizando la distribución de las partículas.

La compactación del concreto es la operación por medio de la cual se densifica la masa, todavía blanda, reduciendo a un mínimo la cantidad de vacíos, los cuales provienen de varias causas siendo las principales el aire atrapado y los vacíos producidos por la evaporación de parte del agua de amasado.

El aire atrapado es consecuencia inevitable del manejo de la propia masa blanda del concreto que, al ser mezclada, transporta, coloca e incorpora estos volúmenes de aire en su interior. La evaporación de parte del agua de amasado se genera porque no toda ella toma parte en la reacción con el cemento.

Ese exceso de líquido y el volumen de aire atrapado es lo que se trata de eliminar cuando se compacta el concreto recién colocado. El agua no reactiva que pueda quedar en el interior del volumen no participa de la función resistente del concreto y, si se deseca, deja vacíos en forma de burbujas o de canales. Esos vacíos internos son, además, volúmenes sin resistencias mecánicas, siendo puntos débiles desde el punto de vista de la durabilidad.

En el vibrado se aprovecha la condición tixotrópica del concreto en estado fresco, mediante la cual se hace menos viscosa cuando está en movimiento y se atiesa al quedar en reposo. Al vibrar la masa, el material se fluidifica y permite su acomodo al molde, envolviendo las armaduras. Se expulsa gran parte del aire atrapado, se hace subir a la superficie parte del agua con funciones de lubricación y se unifica la masa eliminando vacíos y planos de contacto.

Oscilando el material
Hay varios procedimientos para vibrar el concreto tales como el interno, por medio de vibradores de inmersión; externo, con vibradores de contacto acoplados al encofrado, y de manera superficial, con reglas vibratorias.

La vibración con equipos de inmersión es la forma más común de trabajar. Se ejecuta introduciendo verticalmente en la masa un vibrador que consiste en un tubo con diámetro externo entre 2 y 10 cm, dentro del cual una masa excéntrica gira alrededor de un eje. La masa es movida por medio de un motor eléctrico y su acción genera un movimiento oscilatorio de cierta amplitud y frecuencia que se transmite a la masa de concreto.

Tipos de vibradores
Los vibradores de concreto de inmersión se dividen en dos categorías principales: externos e internos. Los vibradores internos utilizan una cabeza de vibración que se coloca directamente en la mezcla de concreto. Se clasifican en dos tipos principales: de ejes flexibles y de alta frecuencia.

Los vibradores de eje flexible consisten en un motor conectado a una estructura flexible con un núcleo de alambre de acero y con una cabeza en la otra extremidad del eje. Esta clase de unidades tienen aplicaciones específicas, tales como pequeñas obras que requieren una cantidad mínima de vibración, como losas delgadas, paredes estrechas, bases y pequeñas zapatas.

Los vibradores de alta frecuencia son llamados así debido a los requisitos eléctricos de 180 Hz, lo que permite el uso de un motor de inducción que ofrece mayor potencia en un pequeño volumen. Con este equipo de pequeño tamaño el rotor excéntrico puede ser acoplado directamente al motor que está dentro de una cabeza blindada, eliminando la necesidad de un eje flexible. Por ello, esta herramienta es usada en concretos con slumps de 1 pulg a 3 pulg, especialmente para situaciones de producción.

Los motores de los vibradores de eje flexible pierden continuamente potencia a medida que la carga aumenta. Cuando más resistente es la carga, como el slump, mayor es la potencia perdida. De esta manera, los vibradores de alta frecuencia tienen la ventaja de perder solamente un cerca del 5% de sus vibraciones por minuto.

Entre las aplicaciones de los vibradores de alta frecuencia se incluyen los servicios que requieran concreto de bajo y medio slump, como presas, grandes muros de contención, losas en edificios altos y paredes inclinadas.

Aplicaciones y tamaños de equipo recomendados
Según diversos fabricantes, los diámetros del cabezal del vibrador sugeridos para distintos tipos de trabajo son los siguientes:

• Diámetros de 25 a 35 mm. Pilares, vigas finas, secciones de pared delgadas, trabajos de bajo volumen y zonas de alta concentración de refuerzos.
• Diámetros de 35 a 45 mm. Soleras, vigas, cimientos de bajo volumen, vibración de bordes de losetas.
• Diámetros de 45 a 75 mm. Vertidos de concreto fresco, puente, muros de contención, soportes estructurales, soleras y cimientos.
• Diámetros de 75 a 155 mm. Zapatas y cimientos, vertidos de gran volumen y morteros de relleno.

Implicancias de su dimensión
El tamaño del vibrador determina cuanto concreto es vibrado cada vez. El área vibrada en cada ocasión es llamada radio de acción, pudiendo ser observada según el radio que forman las burbujas de aire que se expulsa a la superficie.
Así, el radio de acción será más grande cuando se emplee un vibrador de concreto de mayor tamaño. Es recomendable seguir un patrón definido, de modo que dicho radio se traslape y cubra toda el área de concreto.

El vibrador debe ser lo suficientemente largo para alcanzar y entrar hasta las capas de concreto por debajo de las que se está compactando.

Consideraciones de seguridad
Se debe tener siempre las manos y el rostro alejados de la cabeza de vibración durante el uso. La herramienta debe ser apagada de inmediato si se nota un ruido anormal o si se observa alguna ineficiencia durante la operación. Como prevención, debe inspeccionarse cuidadosamente para detectar averías, grietas o deformaciones al haberla dejado caer de forma accidental o si fue golpeada contra algo.

Así mismo, no se debe colocar el dispositivo sobre alguna superficie para encenderla, ya que la cabeza de vibración puede batirse fuera de control y causar un accidente. Tampoco hay que dejar que absorba agua, concreto acuoso (húmedo) o algo similar.

Cuando se trabaja con marcos de hierro/acero o barras de refuerzo en la mezcla se debe insertar la cabeza de vibración cuidadosamente, sin hacer contactos con estos elementos. Para despojar cualquier acumulación de concreto acuoso que haya quedado en la herramienta tras la operación se debe emplear un paño húmedo, mientras que con las ranuras de ventilación y demás elementos se debe tener cuidado adicional en su limpieza.

Principales componentes
Entre los principales componentes del vibrador se encuentra la unidad motriz, que consta de un bastidor tubular especialmente diseñado para proteger y ayudar a transportar el motor que aloja, que puede ser de varios caballos de fuerza según se escoja.

El conjunto flexible está conformado por el cabezal, la flecha flexible y el acoplamiento. El primero es la parte que entra en contacto directo con la mezcla de concreto y las vibraciones son producidas de acuerdo al principio del péndulo, gracias al cual se obtiene una adecuada frecuencia de vibración.

La flecha flexible es la encargada de transmitir la potencia del acoplamiento al cabezal vibratorio. Consta de una manguera reforzada de hule con espiral de acero interno que permite el deslizamiento interior del chicote. Este último es de acero al alto carbón el cual se rosca en tres diferentes medidas (un alambre de acero es la parte central). En sus extremos se le ensamblan terminales para el cabezal y el acoplamiento.

Finalmente, el acoplamiento consta de un cuerpo en donde se alojan el cople, rodamientos, reten, separador, niple y rondana de desgaste.

Principales componentes del motor
El equipamiento del motor que suele llevar un vibrador de concreto incluye un tapón de llenado del tanque de gasolina, el cual se mueve para agregar el combustible. La palanca de aceleración se usa para ajustar la velocidad del motor, mientras que el botón de on/off permite arrancar y detener la operación del motor.
Otros elementos de este último son la polea retráctil -la que brinda un método manual de arranque-, la palanca de válvula de gasolina, la palanca de ahogamiento, el filtro de aire, bujía, silenciador y tanque de gasolina.

Previsiones antes de su uso
Antes del vaciado, con el equipo ya preparado, se debe revisar el nivel de aceite del motor y el nivel de gasolina del tanque de combustible para eliminar cualquier posible falla. También es necesario verificar el acoplamiento correcto del conjunto vibrador, comprobar el arranque del motor y la vibración del conjunto en seco.

Durante el vaciado se recomienda colocar el concreto dentro de la cimbra en capas de 30 a 50 cm antes de iniciar el vibrado. Se exhorta a que en casos de cimbra profunda se cuente con un tubo de bajada para colocar el concreto.

Operación del equipo
Se debe sujetar firmemente la herramienta cuando esté en uso o haciendo operaciones de inserción, empleándose dentro de un rango efectivo de vibraciones en intervalos equidistantes. El rango efectivo de eliminación de burbujas es aproximadamente diez veces el diámetro de la cabeza de vibración.

En la operación no se debe usar la herramienta para mover el concreto en alguna forma, ya que el mortero sólo se alejará y el agregado áspero permanecerá, lo que causará segregación.

La eliminación de burbujas de aire ocurre después de que haya usado la herramienta a través de cada rango efectivo, donde el concreto deja de encogerse y el mortero se ha elevado de forma uniforme sobre la superficie, dando una apariencia ligera. Con cuidado, se debe retirar la herramienta para evitar dejar hoyos.

Para un concreto de trabajabilidad promedio, con un vibrador de tamaño entre 2.5 cm a 7.5 cm, el concreto usualmente debe ser vibrado entre 5 y 15 segundos. Nunca se debe extender el concreto hacia los lados ni tocar con el equipo la cimbra ya que puede ocasionar daños.

Si se saca el vibrador demasiado rápido se producirá un hoyo hueco en el concreto y, para cerrarlo, se debe vibrar cerca del mismo y luego retirar el equipo lentamente.

Almacenamiento
Se debe mantener el vibrador en posición horizontal en un rack especial; de otra forma se debe enrollar procurando proteger el acoplamiento. No se recomienda colgarlo porque la grasa puede entrar al cabezal en almacenamientos prolongados.

Mantenimiento
Se debe asear el vibrador diariamente. Para ello se remueve el conjunto vibrador de la unidad motriz. Con un trapo mojado se debe limpiar todo el conjunto vibrador removiendo todos los residuos de concreto, polvo y tierra que pueda tener. Cada 300 horas de operación se recomienda realizar el procedimiento de mantenimiento a todo el equipo, procediendo a separar las tres partes principales del conjunto: el cabezal, la flecha flexible y el acoplamiento.

En el cabezal se debe inspeccionar si el péndulo presenta desgaste para hacer el reemplazo si fuera necesario; así mismo, se debe cambiar el retén del cabezal cada vez que se desarme. También se debe inspeccionar el estado físico de la pista por desgaste y, si es necesario, reemplazarlo. También deben limpiarse perfectamente todas las piezas con solvente antes de ser nuevamente ensambladas.

Respecto a la flecha flexible, se debe sacar el cordel de la manguera, revisar si hay partes desgastadas o dañadas y sopletear con aire comprimido el interior, inspeccionando sus terminales y seguidamente se debe lavar con solventes.

Si el equipo cuenta con un motor de gasolina, el mantenimiento incluye limpiar el motor cada 8 horas; controlar tornillos y tuercas; chequear y rellenar de aceite el depósito y del elemento vibrante.

Semanalmente (cada 50 horas) se debe hacer cambio del aceite del motor, limpiar las bujías y el filtro de aire, mientras que mensualmente (cada 200 horas) debe realizarse una limpieza del filtro de aceite, así como desempolvar y ajustar las bujías. Luego de 500 horas de servicios se debe asear y ajustar el carburador, limpiar la cabeza del cilindro y el reglaje de válvulas del motor.
Anualmente, y dependiendo del trabajo sometido al motor, este debe ser llevado a un taller autorizado para ser revisado.

Ventajas del vibrado
Gracias al vibrado de concreto, se pueden colocar mezclas con menor contenido de agua que las compactadas manualmente. Así, mediante el empleo de mezclas más consistentes y más ásperas, el vibrado permite una mejora substancial de la calidad del material, sin aumentar la proporción de cemento.

Otras ventajas cualitativas son la mayor impermeabilidad, mayor durabilidad y resistencia a los agentes agresivos, mejor adherencia entre el concreto y las armaduras, así como menores cambios volumétricos.