Preparación mecánica de hormigón

Preparación mecánica de hormigón de buena calidad

30. Si dispone de una hormigonera, la preparación del hormigón resulta mucho más fácil. Es también probable que mejore la calidad. Como la capacidad de las hormigoneras puede oscilar entre 150 I y 500 I o más, es importante elegir una máquina que responda a sus necesidades. Deberá saber la capacidad de su hormigonera y planificar el proceso en la forma debida.

Diversos tipos de hormigonera

Hormigonera estándar (gasolina)

Mini hormigonera (eléctrica)

Trituradora-mezcladora (de gasolina o eléctrica)

31. Antes de comenzar una sesión de hormigonado, reúna todos los ingredientes necesarios junto a la hormigonera. Luego haga lo siguiente:

(a) Vierta un 10 por ciento del agua necesaria en el tambor.

(b) Añada la mitad de los agregados gruesos, grava y/o piedras.

(e) Comience la mezcla.

(d) Añada todo el cemento necesario para la carga.

(e) Espere 30 segundos.

(f) Añada toda la arena necesaria.

(g) Añada el resto del agua.

(h) Añada el resto de los agregados gruesos.

(i) Mezcle durante 4 minutos.

(j) Compruebe la consistencia y corríjala si es necesario (párrafo 32 de esta sección).

Recuerde: Al mezclar el hormigón, sea de forma manual o mecánica,

evite las pérdidas de cemento seco en los días de viento;
no utilice demasiada agua;
si la mezcla es manual, evite que el exceso de agua se lleve parte del cemento;
lave y limpie el instrumental y la hormigonera con cuidado al final de cada una de las sesiones de trabajo.

Corrección de la consistencia del hormigón

32. El hormigón fresco de calidad debe tener consistencia plástica. Si no ocurre así, deberá corregirse su consistencia de la manera siguiente:

si la mezcla esta demasiado húmeda, añada pequeñas cantidades de arena y grava en la debida proporción hasta que la mezcla adquiera consistencia plástica;
si la mezcla está demasiado seca, añada pequeñas cantidades de agua y cemento en las debidas proporciones hasta que la mezcla adquiera consistencia plástica.

33. Tome nota del volumen de los materiales que ha añadido. Así, en la futura sesión de hormigonado podrá utilizar las proporciones debidamente corregidas.

Comprobación de la calidad del hormigón fresco

34. Cuando se trata de obras de construcción de mayor envergadura o cuando es muy importante una resistencia elevada, se debe comprobar sistemáticamente la calidad del hormigón fresco antes de su utilización. Ello se puede hacer mediante una sencilla prueba de asentamiento, que representa una medida relativa de la plasticidad del hormigón fresco y su resistencia prevista una vez que haya fraguado o endurecido.

35. Para realizar esta prueba, necesitará el siguiente material:

un cubo de forma cónica (15 a 20 I);
una vara de madera de aproximadamente 60 cm de longitud y de 15 a 20 mm de diámetro, con extremos bien redondeados;
una base plana de al menos 30 x 30 cm, que puede ser de madera gruesa o, mejor todavía, de acero.

36. Realice las siguientes operaciones, utilizando hormigón recién mezclado:

(a) Humedezca el cubo y la plancha.

(b) Llene el cubo con el hormigón que se desea comprobar, colocándolo en capas de aproximadamente 10 cm.

(d) Alise la superficie del hormigón para poder llenar el cubo exactamente hasta arriba.

(e) Vuelva con cuidado el cubo y deposítelo en la superficie lisa.

(f) Levante con cuidado el cubo, colóquelo junto al montón de hormigón y mida inmediatamente, en cm, la diferencia entre la altura del cono de hormigón y la del cubo (cono de hormigón original).

37. Compare las medidas del asentamiento con la gama de valores propuestos de acuerdo con el tipo de construcción (Cuadro 11). Normalmente, un asentamiento del 25 al 30 por ciento debe considérale como aceptable.

co11

Tenga en cuenta que, con algunas mezclas comunes, el hormigón puede deslizarse lateralmente. En tal caso, repita la prueba o estime el asentamiento desde el borde superior de lo que haya quedado de la muestra.

38. Si el asentamiento no es satisfactorio, hay que mejorar la calidad del cemento utilizando las mismas proporciones que en la mezcla original en la forma siguiente:

para reducir el asentamiento, añada arena y grava;
para aumentar el asentamiento, añada agua y cemento.

Preparación de moldes para colocar el hormigón

39. El hormigón se utiliza normalmente con moldes (encofrados), que determinan la forma final de la estructura de hormigón que se va a construir. En muchos casos se utiliza hormigón armado (Sección 3.5).

40. Los moldes en que se va a colocar el hormigón están hechos por lo general de chapas y trozos de madera ligera y barata, sujetos mediante clavos o tornillos. Para conseguir una serie de formas homogéneas, se utilizan algunas veces chapas de acero.

41. Los moldes de buena calidad deben reunir ciertas características. Deben ser:

lo bastante rígidos como para que no se deformen cuando se llenen de hormigón;
impermeables;
fáciles de quitar sin dañar el hormigón;
reutilizables, en caso de que haya que construir otras estructuras semejantes;
una última condición es que, cuando se necesite hormigón armado, resulte fácil introducir el material necesario para ello.

42. Los moldes deben estar bien apuntalados para que se mantengan firmemente en su lugar.

El molde para una pared de hormigón tiene dos lados

Molde preparado para recibir el hormigón

Colocación del hormigón

43. El hormigón debe ser lo más fresco posible. Si se puede, la operación debe hacerse:

antes de que transcurran 25 minutos desde que se abrió el saco de cemento;
antes de que transcurran 20 minutos después de añadir el agua a la mezcla.

44. Una vez que ha comenzado a fraguar el cemento, no se puede utilizar. Por eso es importante tener todo preparado de antemano.

En cada tanda, no haga más que el hormigón que pueda introducir en el molde en el tiempo disponible.

45. Evite colocar el hormigón bajo el agua, ya que es muy difícil conseguir hormigón de calidad en esas condiciones. Utilice una zanja de vaciado, en caso necesario, para conseguir que el lugar de hormigonado esté bien drenado. No obstante, la tierra debe permanecer ligeramente húmeda. La base de apoyo debe ser firme y en muchos casos puede ser necesaria una capa de piedras, ladrillos machacados u otros áridos. Para que el hormigón se sujete firmemente a la roca, ésta debe estar limpia y seca.

Colocación del hormigón

Lugar donde irán los cimientos

Esquema general del lugar de construcción

46. Evite la segregación de los ingredientes del hormigón durante su aplicación, ya que de esa manera se debilita y no se consiguen superficies ni juntas de calidad entre las distintas capas:

no deje nunca que el hormigón caiga libremente más de 1,5 m;
no deje nunca que corra por una pendiente muy inclinada;
no lo transporte muy lejos sin volver a mezclarlo de nuevo.

47. Antes de introducir el hormigón en los moldes, debe engrasar la superficie interior de éstos para que sea más fácil quitarlos una vez que haya fraguado el hormigón. Debe también humedecer el molde.

48. Coloque el hormigón en capas de 15 a 20 cm de grosor.

El hormigón debe apisonarse fuertemente para apretar los áridos gruesos, y debe tener una superficie superior «blanda» de 2-3 cm, para que se una firmemente a la capa siguiente.

49. Utilice una pala, una estaca de madera o una vara de hierro de 2 cm de diámetro para apisonar fuertemente el hormigón.

50. No intente utilizar hormigón «húmedo» para conseguir juntas de mayor calidad, ya que lo único que conseguirá es separarlo más y conseguir que el agua se lleve parte del hormigón, con lo que se deterioraría todavía más la superficie y la junta.

51. Puede dar con un martillo en el exterior del molde para conseguir que el hormigón asiente mejor en los lados.

52. Si la capa anterior ha fraguado, haga pequeñas incisiones en la cara superior para conseguir una superficie irregular, que se adherirá mejor a la capa siguiente. Puede también aplicar con un cepillo una capa de cemento líquido, es decir, cemento disuelto en agua. Si consigue encontrarlo, puede aplicar cemento adhesivo.

Recuerde: Conviene realizar toda la operación de una vez, es decir, sin interrumpir la colocación de hormigón. Atención, cuanto más alta sea la estructura más fuertes deben ser lo moldes. Si ello representa un problema, quizá sea necesario construir la estructura en diversas fases, dejando que cada una de ellas fragüe antes de proceder a la siguiente.

Asiente el hormigón en los moldes con un martillo

Haga pequeñas incisiones en la superficie

De una capa de cemento liquido o de cemento adhesivo

Curado del hormigón

53. Antes de que haya transcurrido media hora desde que echó el agua al cemento, la reacción química entre estos dos ingredientes provoca el fraguado y el progresivo endurecimiento del hormigón. Este adquiere su resistencia, durabilidad e impermeabilidad durante el proceso de curado. Para obtener un hormigón lo más resistente posible, el curado no debe ser demasiado rápido. Normalmente tarda unos 28 días.

54. Si se deja secar el hormigón, se interrumpe el endurecimiento; el proceso de curado no comenzará de nuevo aunque se vuelva a humedecer el hormigón. Por ello, nada más colocar el hormigón deberá protegerlo para evitar que se seque con demasiada rapidez.

(a) No deje que el hormigón se seque antes de colocarlo en el molde.

(b) Evite colocar el hormigón durante las horas más calurosas del día.

(c) Humedezca los moldes abundantemente antes de introducir el hormigón. Manténgalos húmedos y no los retire demasiado pronto.

(d) Proteja el hormigón del sol y del viento, tapándolo con arpillera húmeda, lona, sacos de cemento vacíos, hojas de palma o de banano y arena húmeda.

(e) Mantenga húmedos esos materiales de manera que no absorban el agua del hormigón.

(f) Rocíe el hormigón de vez en cuando con agua una vez que se haya endurecido lo bastante como para no diluirse.

56. Es mejor no quitar los moldes mientras no hayan transcurrido al menos 48 horas del proceso de curado. En algunos casos, quizá convenga esperar hasta 21 días antes de quitar completamente los moldes. Una vez retirados los moldes, limpie las superficies rugosas y rellene los huecos o agujeros de mayor tamaño con mortero, si es necesario.

Cómo hacer bloques de hormigón

57. Puede construir bloques sencillos de hormigón utilizando un molde madera normal, que puede utilizarse luego de nuevo (véase Sección 3.2 los tamaños normales de los bloques). Se puede utilizar una mezcla de 1:2:4 a 1:5:8 con agregados de menos de 13 mm de diámetro y una mezcla bastante húmeda. Deberá curar los bloques atentamente ya que, si se utilizan demasiado pronto o se deja que se sequen, se parten y rompen. Normalmente, el acabado no es tan bueno como el de los bloques hechos mecánicamente, que se moldean bajo presión utilizando una mezcla de hormigón seco.

3.5. Cómo hacer el hormigón armado

1. El hormigón armado se obtiene introduciendo un refuerzo en el hormigón normal. De esa manera se evita el desplome del hormigón.

2. Hay tres sistemas principales de reforzar el hormigón:

barras redondas de acero, con un diámetro estándar de 5 mm a 40 mm;
malla metálica diagonal, «metal foraminado» utilizado para reforzar losas* de hormigón de poco peso (la parte más larga de la malla se coloca perpendicular a los soportes de la losa);
malla rectangular de alambre soldado de dimensiones estándar.

3. Para utilizar el refuerzo, quizá necesite también:

Barras de acero redondas

alambre de acero recocido blando de 0,7 a 1 mm de diámetro, para sujetar las barras a la malla;
divisores de metal, madera, plástico, etc., para asegurar que el refuerzo esté colocado correctamente dentro de los moldes.

4. El grado de refuerzo necesario para una construcción dada debe ser determinado por un ingeniero, quien habrá de especificar además como y dónde hay que colocar el refuerzo dentro del hormigón para darle mayor solidez. En Construcción de estanques, pueden verse algunos diseños concretos sencillos.

Malla de metal foraminado

Malla de alambre soldado

5. Únicamente con fines orientativos, tenga en cuenta que el número de barras de acero se calcula generalmente en porcentaje de la superficie bruta de cada sección de hormigón en la forma siguiente:

Superficie de acero (en mm²) que debe haber en una sección de hormigón de acuerdo con el diámetro y numero de barras de acero (fórmula general = 3.1416 x d² x n ÷ 4

cimientos: al menos el 1 por dentro;
losas: al menos el 3 por ciento;
columnas: al menos el 6 por ciento.

Ejemplo:

Supongamos que hay que construir una columna de hormigón armado de 0,20 x 0,25 m. Para calcular el refuerzo necesario se puede hacer el siguiente cálculo:

(a) Calcule la superficie bruta de la sección de la columna: 0,20 m x 0,25 m = 0,05 m²= 500 cm².

(b) Calcule la superficie mínima del refuerzo de acero necesario: 500 cm² x 0,06 = 30 cm² = 3 000 mm².

Si tiene previsto utilizar 10 barras de acero, como se observa arriba en el dibujo, comience con la columna de 10 barras que se encuentra a la derecha del gráfico de esta misma página. Siga la columna hacia abajo hasta que encuentre una superficie que sea al menos igual a 3 000 mm²

Preparación del refuerzo de barras de acero

6. Las barras de acero deben estar limpias, sin grasa ni tierra. La herrumbre, a no ser que sea tan grave que reduzca la resistencia de las barras, no constituye un problema grave, aunque convendría eliminar la herrumbre suelta con un cepillo de alambre.

7. Para doblar las barras de acero en la forma deseada, necesita una plancha pesada o placa de acero bien sujeta en la que se hayan introducido previamente cuatro pequeñas clavijas de acero de 10 mm de diámetro. Si son muchas las barras que tiene que doblar, quizá le convendría construir un banco de trabajo sólido.

8. Compre una abrazadera especial o hágase usted mismo una serrando una pequeña hendidura en una barra de acero muy gruesa.

9. Introduzca la barra de acero que se debe doblar entre dos de las tres primeras clavijas, comprobando que la barra esté situada en el lugar por donde se quiere doblar. Sirviéndose de la abrazadera, doble la barra de acero en el lugar donde hay una sola clavija.

10. Una vez cortadas y dobladas las barras en la forma deseada, se procede a reforzar el hormigón. Las barras deben sujetarse firmemente, con alambre, en sus intersecciones (véase párrafo 3 de esta sección).

Cómo hacer losas de hormigón armado

11. Utilizando un refuerzo de tela metálica puede hacer losas sencillas con una mezcla de hormigón bastante húmedo de 1:2:4 a 1:5:8 que contenga agregados de diámetro inferior a 13 mm.

Como en el caso de los bloques, deberá conceder un tiempo para el curado del hormigón.

Recuerde: La tela metálica se puede sujetar dentro del molde colocando en la parte superior del mismo listones de madera y ganchos de alambre (véase la figura adjunta). No se olvide de dejar al menos 25 mm de espacio libre alrededor de la tela metálica y entre la parte superior y el fondo del molde. Además, muchas veces conviene introducir una o varias abrazaderas que se utilizarán como asas para levantar o trasladar la losa una vez terminada.

Losa de hormigón armado

Hormigón armado

Detalle del molde una vez introducido el hormigón

Nota: Este molde corresponde a una Losa de 7 x 50 x 100 cm. No obstante las dimensiones pueden oscilar entre 5-10 x 30-80 x 50-120 cm

Cómo hacer el hormigón armario

12. Para hacer el hormigón armado proceda como sigue:

(a) Sujete bien el refuerzo, teniendo muy en cuenta el diseño técnico. Normalmente debe haber al menos 25 mm entre las barras y la superficie exterior. Compruebe que los alambres de sujeción están bien firmes y que las barras no se han torcido.

(b) Rodee el refuerzo con los moldes. Si fuera necesario, utilice separadores para mantener en su lugar las barras de refuerzo.

(d) Introduzca el hormigón en el molde, sin descolocar el refuerzo.

Columna de hormigón armado

Humedezca el molde y el refuerzo

Introduzca el hormigón

Apisone el hormigón

(e) Apisone bien el hormigón, especialmente alrededor del refuerzo, pero sin descolocar éste ni golpearlo.

(f) Ponga especial esmero en las junturas entre las distintas capas.

(g) Cure el hormigón bien antes de quitar el molde.

(h) Retire los separadores, si los ha utilizado, y retoque y rellene las superficies exteriores. Evite que el refuerzo quede expuesto a la acción del agua.

3.6. Otros materiales de construcción

1. Hay otros materiales que se utilizan frecuentemente en la construcción, sobre todo cuando no es fácil conseguir cemento normal u hormigón. Por lo general, no son tan resistentes ni duraderos, pero se pueden utilizar en caso de necesidad.

Hay también muchos materiales para usos específicos pero éstos son por lo general demasiado costosos o su utilización resulta demasiado compleja para la mayor parte de las construcciones piscícolas. Algunos de los materiales que puede utilizar son los siguientes:

morteros de cal a base de cal apagada*, que se obtiene de la caliza aplastada y quemada, mezclada con arena en proporciones que pueden ir de 1:2 a 1:3. Se necesitan aproximadamente 0,15-0,2 m³ de mortero de cal por 0.2 m³ por m³ si la construcción es de piedra. Con ello se consigue un mortero aceptablemente resistente, aunque la calidad de todas las mezclas de cal depende de las características del material utilizado. Por ello, antes de empezar debería comprobar la calidad del producto local;
hormigón de cal, que se puede obtener con cal en vez de cemento, en proporciones volumétricas semejantes a las del hormigón normal (por ejemplo 1:2:4, 1:3:6, etc.). Como la cal es más ligera que el cemento, necesita aproximadamente un 20-25 por ciento menos de peso para el mismo volumen, por ejemplo, 40 kg de cal en vez de 50 kg de cemento. El hormigón de cal no es tan fuerte como el de cemento;
yeso, que se utiliza para alisar las paredes. Ese material es más liso que el mortero de cemento, y se obtiene con mezclas de 1:1:5 a 1:3:12, por volumen de cemento: cal: arena;
cementos y hormigón de tierra, que son mezclas de cemento (algunas veces cal) con el suelo local. Conviene que éste sea de granulometría aceptable (para los tipos de suelos aceptables, véase el Cuadro 8) y sin vegetación ni materia orgánica. Las proporciones de cemento: tierra suelen situarse entre 1:3 y 1:6. La calidad de este cemento varía de forma considerable: normalmente no se recomienda para usos estructurales, pero puede emplearse para reforzar los canales, la coronación de los diques o los senderos.

3.7. Gaviones

Introducción

1. Un gavión es un cesto o caja de tela metálica llena de piedras. Los gaviones son útiles en obras de construcción, por ejemplo, para proteger los terraplenes de tierra, recubrir los canales, orientar o desviar el cauce de un río o corriente y proteger las orillas de los ríos o la línea costera.

2. Usted puede comprar cestos de tela metálica y hacer sus propios gaviones. El tipo más normal consta de una sola tela metálica que se puede montar en forma de caja rectangular con una tapa.

37Gaviones

3. Los cestos de tela metálica utilizados para los gaviones se presentan normalmente en dos formas, según que se destinen a:

gaviones normales, de un metro de altura;

gaviones bajos, de medio metro de altura.

4. La anchura de un cesto normal suele ser de 1 m, mientras que la longitud varía entre 2 y 5 m o más.

5. Los cestos para gaviones se suelen hacer con alambre de acero galvanizado. Este tiene normalmente 3 mm de diámetro y está entretejido en forma de red con una malla de 100 a 120 mm de anchura. La malla puede ser de torsión sencilla o doble, pero es mejor la doble.

Gavión lleno de piedras

Tela metálica galvanizada lista para el montaje

Cesto de tela metálica ya montado

Gavión normal

Gavión bajo

Forma fácilmente adaptable

Presa formada con tres gaviones

Ventajas de los gaviones

6. Los gaviones ofrecen varias ventajas importantes en la construcción:

homogeneidad y estabilidad, ya que permanecen unidos y ofrecen fuerte resistencia a las corrientes de agua. Aunque contengan pequeñas unidades (rocas, piedras), cada cesto actúa como una única unidad de gran tamaño

permeabilidad, que permite pasar el agua y los convierte en filtros de las partículas de suelo más finas, lo que representa una protección para los materiales menos estables;

sencillez de diseño y facilidad y rapidez de construcción;
economía, ya que se pueden utilizar piedras locales sin costo ninguno.

Diseño de estructuras de gaviones

7. Las estructuras de gaviones normalmente tienen dos partes:

la base, para evitar el socavamiento de la parte superior. Se construye normalmente con cestos de media altura y su extensión debe ser mucho mayor que el cuerpo principal de la estructura;
el cuerpo, que debe ofrecer resistencia a las fuerzas que entran en juego. Se hace con cestos normales de diversos tamaños amontonados en una o más hileras, según el total de altura necesaria.

8. Los gaviones de media altura pueden colocarse también en las orillas inclinadas de ríos o corrientes, o en terrazas. Los gaviones deben estar bien sujetos en la base.

9. Para la mayor parte de los usos relacionados con las

explotaciones piscícolas, las estructuras no suelen tener una altura de más de dos o tres hileras de gaviones.

En sentido longitudinal de los canales y corrientes de agua, basta normalmente con una anchura de un gavión. Las estructuras de dos, tres o más gaviones de anchura pueden ser necesarias para desviar el cauce de agua cuando la corriente es rápida. Normalmente la pendiente de las estructuras de gaviones se sitúa entre 45° y una línea casi vertical.

Orillas de corriente o rio

Desviación de rio o corriente

Orillas de canal, corriente o rio Grilla de 45°

Grilla de 30°

Grilla casi vertical

Construcción de una estructura de gaviones

10. Los cestos de tela metálica se construyen de uno en uno, se colocan en su lugar de acuerdo con el diseño de la estructura y luego se rellenan de piedras.

Para realizar estas operaciones, siga los siguientes pasos:

(a) Comience el primer cesto desdoblando una sección de tela metálica y extendiéndola sobre el suelo.

(b) Doble la parte anterior y posterior y los lados, para obtener la forma de una caja con la tapa abierta.

(c) Sujete firmemente las cuatro esquinas de la caja, como se observa en la figura. Para ello, proceda con cuidado, utilizando alambre metálico galvanizado de la misma calidad y diámetro que la tela metálica. No tire del hilo con alicates, ya que puede desgarrar y reducir la resistencia de la caja.

(d) Después de haber sujetado las cuatro esquinas, traslade el cesto a donde lo vaya a utilizar.

(e) Una vez colocado el cesto, compruebe que está derecho y a escuadra.

Para ello, estire la parte frontal, posterior y lateral, introduciendo una barra de hierro en cada esquina, como se observa en la figura. Cuando las esquinas estén derechas y en escuadra, introduzca la barra en el suelo para mantenerla fija.

Refuerzos para un gavión normal q x 1 x 5 m a = oblicuo; h = horizontal; v = vertical

Refuerzos para un gavión de media altura 0.5 x 1 x 5 m

14. Cada refuerzo se sujeta haciende pasar el alambre por varios de los huecos de la malla.

15. Ahora ya puede comenzar a llenar el cesto de piedras.

16. Los cestos utilizados como base deben llenarse de piedras redondas o redondeadas cuyo tamaño sea al menos una vez y media mayor que las aberturas de la malla. No use piedras de mayor tamaño que el indicado. Si son demasiado grandes, le costará deformar el cesto para ajustarlo a los espacios irregulares o curvos, como las orillas de una corriente.

Recuerde: Trate de elegir piedras que encajen bien entre sí, para que no queden espacios grandes entre ellas.

17. Los cestos que forman parte de la estructura deben llenarse también de piedras cuyo tamaño sea una vez y media superior al de las aberturas de la malla. No obstante, si no tiene suficientes piedras de ese tamaño, puede utilizar algunas más pequeñas en el centro del cesto siempre que el diámetro sea de al menos 8 cm. Si utiliza piedras más pequeñas, cubra primero el fondo y los lados de piedras grandes, y luego rellene el centro con las más pequeñas. Finalmente, cubra la parte superior con una capa de piedras grandes.

18. Al llenar los cestos de piedras, compruebe que los refuerzos verticales de alambre están realmente en posición vertical.

19. Fije los soportes horizontales y los inclinados de vez en cuando mientras introduce las piedras.

Recuerde: Utilice piedras duras, por ejemplo granitos, cuarcitas, areniscas, laterita y piedras calcáreas duras para Llenar los cestos. No utilice esquistos, gneis ni serpentina, que son demasiado friables, y, si la corriente es fuerte, ésta podría desmenuzarlos y acabar arrastrándolos, lo que haría que cedieran los cestos.

20. Cuando el cesto esté lleno de piedras, puede quitar las barras de hierro de las esquinas.

21. Cierre la tapa del cesto, apriete firmemente los bordes y sujételos cada 20 cm con alambre de acero galvanizado, utilizando una pequeña barra de hierro como palanca (véase la figura adjunta).

22. Acabe el cesto fijando los refuerzos verticales a la tapa.

23. Una vez hecho y llenado el primer cesto, añada cestos vacíos de uno en uno de acuerdo con el diseño de la estructura de gaviones.

(a) Sujete con alambre la cara posterior y los lados de cada nuevo cesto a los ya llenos y colocados.

(b) Tire de las esquinas frontales de cada cesto vacío utilizando una barra de hierro de 1,5 m hasta que el cesto esté derecho y en escuadra. Luego, sujételo introduciendo una barra de hierro en el Cestos vacíos suelo o en el gavión inferior.

(c) Fije los refuerzos y llene el cesto de piedras como antes. Quite las barras de hierro, sujete la tapa y coloque los refuerzos verticales.

24. Continúe colocando más cestos vacíos hasta terminar la estructura de gaviones.

3.8. Los tubos y su capacidad de descarga

1. Las tuberías se utilizan ampliamente en las explotaciones piscícolas para transportar el agua, por ejemplo, cuando hay que atravesar presas y diques o conducirla por debajo de un camino.

Tipos más comunes de tubos

2. El tipo de tubo que conviene utilizar depende del tamaño o diámetro necesario para la capacidad prevista de descarga de agua:

tubos grandes (diámetro interior de 20 a 100 cm), de hormigón o cerámica;
tubos pequeños (diámetro interior de menos de 20 cm), de cerámica o plástico o galvanizados. Pueden utilizarse también tubos de bambú (Sección 3.1).

3. Por lo general, los tubos de hormigón y de cerámica son más baratos, pero no pueden ser de pequeñas dimensiones.

Selección de los tubos de hormigón

4. Hay tres tipos de tubo de hormigón. En orden de menor a mayor resistencia, son los siguientes:

tubos de hormigón no armado;
tubos de hormigón armado;
tubos de cemento de amianto.

5. Los tubos de hormigón no armado son normalmente prefabricados, con una longitud estándar de 1 m. Se unen mediante una junta sellada con mortero de cemento. Su diámetro no debe superar un máximo de 50 cm. Es mejor colocarlos bajo el suelo, al menos a 50 cm de profundidad.

6. Los tubos de hormigón armado no suelen utilizarse en las explotaciones piscícolas, salvo en algunos casos en que se necesitan diámetros muy grandes.

7. Los tubos de cemento de amianto se producen añadiendo fibras de amianto al hormigón con el fin de aumentar su resistencia. Estos tubos son más costosos, pero tienen la ventaja de que son más ligeros y resistentes y pueden alcanzar mayor longitud (3 a 6 m). Ello reduce el número de juntas que hay que sellar con mortero de cemento. El diámetro interior varía normalmente entre 15 y 30 cm. Los tubos se colocan en una zanja lo bastante profunda como para protegerlos con al menos 50 cm de suelo. La base en que se apoyan debe construirse con cuidado para tener en cuenta el espacio correspondiente al collarín reforzado de los tubos.

Ejemplo de tubo de cerámica

Ejemplos de tubo de hormigón

Ejemplo de tubo de cemento de amianto

Selección de tubos de cerámica

8. Los tubos de cerámica se hacen con barro cocido, normalmente con un acabado exterior vidriado duro, y el diámetro suele ser de 10 a 20 cm. Normalmente son de pequeña longitud, de 50 cm a 80 cm, con una boca que encaja por uno de los extremos, sellada con mortero.

Los tubos de cerámica no son resistentes y se rompen con facilidad al manejarlos. Como ocurre con los de hormigón normal, deben estar bien protegidos bajo tierra.

Selección de tubos galvanizados y de plástico

9. Cuando el caudal es pequeño, normalmente se prefieren tubos de hierro galvanizado (diámetro interior de 5 o 6 cm) o tubos de plástico.

La longitud normal suele ser algo mayor (3 a 6 m), lo que reduce o incluso elimina la necesidad de juntas.

10. En lo que se refiere a los tubos de plástico, los tubos de presión son más resistentes, pesados y caros que los tubos de vaciado. Pueden utilizarse aun cuando la presión del agua sea mayor, por ejemplo, cuando se trata de agua alimentada mediante bombeo, y el grosor de las paredes depende de la presión a que se vayan a someter. Los tubos de desagüe son más ligeros, tienen paredes más finas, son menos costosos y son los más indicados cuando la presión es baja, por ejemplo, para el vaciado de los estanques. En el ejemplo inferior puede verse un tubo de desagüe con un aro flexible en «O» en la boca para que encaje sin huelgo.

11. Conviene proteger los tubos de plástico de la luz del sol, ya que pueden volverse quebradizos si quedan expuestos a él.

Dimensiones de los tubos

12. Para elegir la dimensión más adecuada de los tubos que debe utilizar en la explotación piscícola, por ejemplo, en la entrada y la salida de los estanques, primero deberá saber cuál es la descarga de agua necesaria en cada caso (véase Agua para la piscicultura de agua dulce,). Luego, deberá determinar qué dimensiones debe tener un tubo para poder descargar ese volumen de agua. Finalmente, conviene no multiplicar innecesariamente los tipos de tubería utilizados, limitándose únicamente a algunos tamaños concretos.

13. La capacidad de descarga de agua de una tubería aumenta en medida proporcional a la altura de presión del agua (medida en cm) en el lugar de entrada de la tubería (véase Sección 3.7, Agua). Como orientación, se puede consultar el Cuadro 12.

Cuadro 12. Capacidad de descarga de agua de tubos de hormigón con distintas presiones de carga¹

Estimación de la capacidad de los tubos

14. En muchos casos, la carga de presión varía, por ejemplo, en el tubo de salida cuando se está vaciando el estanque. Por ello, conviene estimar la capacidad de los tubos con uno de estos sencillos métodos.

co12

(a) Consultando el Cuadro 13 y el Gráfico 1, puede estimar la capacidad de descarga de agua de los tubos de salida de diversos diámetros.

(b) Utilizando el Cuadro 14, puede estimar el tamaño de los tubos necesarios para vaciar un estanque de un determinado tamaño en un plazo de tiempo especificado.

la capacidad de descarga de agua Q (en litros por segundo, l/s) de un tubo dado con un diámetro interior D (en cm), utilizando la siguiente fórmula:

Q = 0.078 D²

así, en un tubo con D = 20 cm, Q = 0.078 x 202 = 31.2 l/s;

el diámetro interior D (en cm) del tubo necesario para una determinada capacidad de descarga de agua Q (en l/s), utilizando esta fórmula:

D = 3.56 √Q

así, para Q = 16 l/s, necesita un tubo de D = 3,56 √ 1 6= 3,56 x 4 = 14,2 cm; probablemente, utilizará un tubo de 15 cm.

Recuerde: Todos estos métodos dan por supuesto que se utiliza un tubo corto y sencillo, sin ningún tipo de obstrucción, como las complicadas estructuras de las compuertas, rejillas, suciedad o incrustaciones dentro de los bordes internos del tubo, ni bordes o salientes en la boca o en las juntas del tubo. Cualquiera de esas circunstancias reducirá el caudal de descarga. Si hay o prevé que habrá algún tipo de obstrucción dentro del tubo, utilice un tamaño mayor. Si el tubo consta de varias secciones de diferente diámetro, estime el volumen de descarga teniendo en cuenta el diámetro del tubo más pequeño utilizado.

Cuadro 13. Capacidad aproximada de descarga de agua de los tubos de salida*

Cuadro 14. Tiempo necesario para el vaciado de un estanque con tubos de desagüe de diferentes tamaños

Diseño de tuberías de mayor longitud

15. Al diseñar una tubería debe utilizar, un método distinto para determinar su capacidad de descarga de agua, teniendo en cuenta su longitud y la pérdida de carga* desde el comienzo hasta el final.

co14

Además, debe comprobar que la velocidad del agua de la tubería no exceda un determinado valor crítico. Proceda como sigue:

(a) Elija el diámetro interior de la tubería y calcule su capacidad de descarga de agua (en l/s) aplicando la siguiente fórmula: Q = K√(H ÷ L)

Ejemplo

Utilizando la misma tubería de hormigón con un diámetro interior de 20 cm, una longitud (L) de 100 m y una pérdida de presión total (H) de 2 m, la velocidad del agua es la siguiente:

donde K es la capacidad hidráulica (en l/s), véase el Cuadro 15;

H es la pérdida de presión (en m) a lo largo de la tubería;

L es la longitud total (en m) de la tubería.

Ejemplo

Una tubería de hormigón tiene un diámetro interior de 20 cm. Su longitud es de 100 m (L), y su pérdida total de presión (H) es de 2 m. Su capacidad de descarga de agua es la siguiente:

(b) Calcule la velocidad del agua (V), en metros por segundo (m/s) en el tubo, con la siguiente fórmula: V = M √ (H ÷ L)

donde M es el módulo de velocidad (en m/s), véase el Cuadro 15 ;

H es la pérdida de presión (en m) a lo largo de la tubería

L es la longitud total (en m) de la tubería.

(c) Compare la velocidad del agua calculada en m/s (V) con la correspondiente velocidad máxima recomendada en la última columna del Cuadro 15.

Tubería de hormigón de 100 m con recorrido recto

Efectos de los accesorios utilizados en las tuberías

16. Las fórmulas que acaba de utilizar son válidas cuando se trata de tubos rectos, pero el caudal de agua disminuye cuando las tuberías tienen curvaturas o distintos accesorios. La manera más sencilla de calcular la influencia de éstos es considerar que cada curvatura o accesorio equivale a la longitud adicional de un tubo de una longitud equivalente. En el Cuadro 16 pueden verse las longitudes equivalentes de algunos accesorios más habituales.

Ejemplo

Si el tubo antes utilizado (20 cm de diámetro y 100 m de longitud) tiene cuatro curvaturas de 90°, dos válvulas de retención (totalmente abiertas) y una salida reductora, su capacidad de descarga es la siguiente: Q = 399.7 √H ÷ L

Cuadro 15. Factores básicos de capacidad hidráulica para el diseño de tuberías

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L representa ahora el total de la longitud equivalente (TEL) o la longitud del tubo más las longitudes equivalentes de los accesorios.

Así TEL = 100 m + longitudes equivalentes (en m) de cuatro curvaturas de 90° + 2 válvulas de retención + salida reductora = 100 m + 4(0,4D) + 2(0,75D) + 0,08D).

Si el diámetro del tubo D = 20 cm, TEL = 100 m + 4(0,4 x 20) m + 2(0,75 x 20) m + (0,08 x 20) m = 163,6 m.

En ese caso, Q = 399.7 √2 ÷ 163.6 = 44.19 l/s, es decir, menos del 80 por ciento del caudal del tubo recto, calculado en el ejemplo anterior.

Cuadro 16. Longitud equivalente de las curvaturas y accesorios de las tuberías

Nota: Se trata de valores típicos, que pueden variar de acuerdo con el diseño y la manufactura.

3.9. Selección de una bomba hidráulica

1. Si va a utilizar una bomba, debe saber el tamaño indicado o potencia P (en kW) de la bomba. Debe tener en cuenta la altura H (en m), el caudal Q (en m³/s) y la eficiencia E (en porcentaje) de la bomba. Puede utilizar una ecuación sencilla:

A 100-m tubería de concreto con cuatro curvas de 90°

39Seleccion

P (kW) = (9.81 x Q x H) ÷ E

donde la presión de bombeo H (m) equivale a la suma de la altura de aspiración (hs), la altura de impulsión (hd) y la perdida de carga del tubo (hp).

(a) En las bombas más comúnmente utilizadas, la altura de aspiración (hs) debe ser lo menor posible. La mayor parte de las alturas de aspiración no deben pasar de 3 a 5 m en condiciones normales.

(b) La altura de impulsión (hd) se sitúa por lo general entre 2 y 10 m.

(c) La pérdida de carga del tubo (hp) se puede calcular a partir de la fórmula utilizada en la Sección 3.8, Q = K√hp ÷ L, y, por consiguiente: hp = LQ² ÷ K²

donde Q es la descarga de agua conocida (en I/s);

L (o TEL) es la longitud total, longitud equivalente total de la tubería (en m);

K es el factor de capacidad hidráulica (en I/s), véase el Cuadro 15;

hp es la pérdida de carga del tubo (en m).

Definición de altura de aspiración (hs) y altura de impulsión (hd)

Note: hs=distancia desde el nivel inferior del agua a la línea central de la bomba

hd=distancia desde la línea central de la bomba al nivel superior del agua

2. Con tubos sencillos y de poca longitud, con dimensiones que sean al menos iguales a la entrada y salida de la bomba, se puede prescindir de la pérdida de carga del tubo.

Ejemplo

Si se utiliza una bomba con una eficiencia del 60 por ciento como parte del sistema de conducción descrito anteriormente, donde TEL = 163,6 m, el caudal Q = 80 l/s, la altura de aspiración (hs) = 1 m y la altura de impulsión (hd) = 2 m, la potencia necesaria es: P(kW) = (9.81 x Q x H) ÷ E.

La altura total calculada H es 1 m + 2 m + pérdida de carga del tubo (hp), donde hp = LQ² ÷ K² = [163.6 m x (80 l/s)2] ÷ (399.7 l/s)2 = 6.55 m.

T Así, la altura total H = 1 m + 2 m + 6.55 m = 9.55 m.

3. En el Cuadro 17 puede verse la potencia en (kW) necesaria para distintos caudales (m³/s) y alturas totales (m), suponiendo una eficacia normal del 60 por ciento (la escala habitual es del 40 al 75 por ciento). Para la conversión en caballos de fuerza (HP), divida el valor en kW por 0,75.

4. En algunos casos, las bombas se definen en función del diámetro de sus tubos de salida, expresado normalmente en pulgadas. Luego puede saber si una bomba determinada es suficiente para sus necesidades estimando su potencia en HP, como sigue: HP = 3.14 D² ÷ 20

donde D es el diámetro interior de los tubos de salida en pulgadas.

Nota: Una pulgada equivale a 2,54 cm.

5. Si la bomba debe funcionar durante largos períodos de tiempo, deberá aumentar la potencia al menos un 30 por ciento, ya que la mayor parte de las bombas no deben funcionar a pleno rendimiento durante demasiado tiempo. La potencia del motor deberá ser al menos un 10 por ciento superior a la de la bomba.

Ejemplo

Potencia de la bomba que se requeriría en un caso semejante al del ejemplo anterior:

P = (9.81 x 0.08 m³/s x 9.55 m) ÷ 0.60 = 12.5 kW

o 12.5 kW ÷ 0.75 =16.7 HP

Seleccione una bomba de 20 HP con un motor de, por ejemplo, 25 HP. Si la bomba debe funcionar durante largos períodos de tiempo, se necesaria una bomba de 26 a 30 HP con un motor de 30 a 35 HP.

6. En muchos casos, puede elegir la bomba utilizando la información suministrada por los fabricantes o distribuidores. Esa información se expresa muchas veces en una curva altura-producción (Gráfico 2), en que se indica la capacidad de bombeo de cada tipo de bomba.

7. Si tiene posibilidad de elección, procure utilizar la bomba más eficiente para cada labor, ya que con ello se reducen los costos de funcionamiento. La eficiencia suele aparecer con frecuencia en la misma curva altura-producción, o se puede obtener mediante cálculos. La bomba suele funcionar con la máxima eficiencia con aproximadamente el 60-70 por ciento de su altura o producción máxima.

8. La mayor parte de las bombas hidráulicas de uso general pueden utilizarse también en las explotaciones piscícolas.

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Cuando se trata de bombas centrífugas (el tipo más común), puede utilizarse una válvula de retención para evitar que el agua salga del tubo cuando se para la bomba. La bomba se llena de agua (se ceba) antes de comenzar, ya que por sí sola no puede absorber el agua hacia el interior del tubo.

9. Si cuenta ya con una bomba y no conoce su capacidad de descarga Q, puede estimarla de la siguiente manera:

(a) Estime su potencia en HP a partir del diámetro del tubo de salida (D en pulgadas), de acuerdo con la siguiente fórmula HP = 3.14 D² ÷ 20.

(b) Multiplique HP por 0,75 para obtener la potencia de bombeo P en kilovatios.

(c) Compruebe su presión máxima H (en m) haciende funcionar la bomba y levantando el tubo de salida hasta que deje de correr el agua. La bomba puede funcionar normalmente entre el 30 y el 70 por ciento de esta presión máxima

(d) Estime la capacidad de descarga Q (en m³/s) a partir de los valores de la potencia (P) y la presión (H), aplicando la siguiente fórmula: Q = (PE) ÷ (9.81 H)

donde E es la eficiencia de bombeo en porcentaje.

Ejemplo

Si una bomba tiene un tubo de salida cuyo diámetro es de 3 pulgadas (7,5 cm):

HP es aproximadamente = 3.14 D ² ÷ 20 = 1.4 HP.

Potencia de bombeo, kW = 1.4 x 0.75 = 1.1 kW.

Si la presión máxima = 8 m, la altura de funcionamiento eficiente se sitúa por lo general entre el 30 y el 70 por ciento, es decir, aproximadamente de 2,5 a 5,5 m.

La capacidad de descarga, por ejemplo de 4 m, suponiendo una eficiencia del 70 por ciento, es Q = (PE) ÷ (9.81 H) = (1.1 x 0.7) ÷ (9.81 x 4) = 0.77÷ 39.24 = 0.02 m³/s = 20 l/s.

10. Puede comprobar también la capacidad de descarga de la bomba Q (mVs) midiendo el tiempo que tarda en vaciar o llenar un volumen determinado de agua. Una vez estimada la presión total, puede llegar a producir la potencia de bombeo.

Ejemplo

Si una bomba llena un barril de 50 litros en 10 segundos, con una presión total estimada de 10 m, la eficiencia se estima en el 30 por ciento, ya que la bomba se encuentra próxima a su presión máxima (que resulta ser de 12 m). Q (m³/s) = volumen/tiempo 0.05 m³ ÷ 10 s = 0.005 m³/s.

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