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Un martinete es una herramienta de alta resistencia que se utiliza para hincar pilotes en el suelo para construir muelles, puentes, ataguías y otras estructuras sostenidas por "postes", y patrones de pilotes como parte de cimientos profundos permanentes para edificios u otras estructuras. Los pilotes pueden estar hechos de madera, acero macizo o acero tubular (que a menudo se rellena posteriormente con hormigón) y pueden hincarse completamente bajo el agua o bajo tierra, o permanecer parcialmente sobre el suelo como elementos de una estructura terminada.
El término "hincador de pilotes" también se utiliza para describir a los miembros del equipo de construcción asociado con la tarea, [1] también conocidos coloquialmente como "hincadores de pilotes". [2]
La forma más común de hinca de pilotes utiliza un peso pesado situado entre guías verticales colocadas sobre un pilote. El peso se eleva mediante algún tipo de fuerza motriz (que puede incluir hidráulica , vapor , diésel , motor eléctrico o mano de obra). En su punto más alto, el peso se libera, impactando el pilote y clavándolo en el suelo. [1] [3]
Existen varias reivindicaciones de la invención del martinete. Un dibujo mecánicamente correcto de un martinete apareció ya en 1475 en el tratado Trattato di Architectura de Francesco di Giorgio Martini . [4] Además, a varios otros inventores destacados —James Nasmyth (hijo de Alexander Nasmyth ), que inventó un martinete a vapor en 1845, [5] el relojero James Valoué , [6] el conde Giovan Battista Gazzola, [7] y Leonardo da Vinci [8] — se les ha atribuido la invención del dispositivo. Sin embargo, hay evidencia de que un dispositivo comparable se utilizó en la construcción de Crannogs en Oakbank y Loch Tay en Escocia hace ya 5000 años. [9] En 1801, John Rennie ideó un martinete a vapor en Gran Bretaña. [10] A Otis Tufts se le atribuye la invención del martinete a vapor en los Estados Unidos . [11]
Los antiguos equipos de hincado de pilotes utilizaban mano de obra humana o animal para levantar pesos, generalmente mediante poleas , y luego dejarlos caer sobre el extremo superior del pilote. Los equipos de hincado de pilotes modernos utilizan energía hidráulica, a vapor, diésel o eléctrica para elevar el peso y guiar el pilote.
Un martinete diésel moderno es un gran motor diésel de dos tiempos . El peso es el pistón y el aparato que se conecta a la parte superior del pilote es el cilindro. El hincado de pilotes se inicia elevando el peso; normalmente un cable desde la grúa que sujeta el martinete. Esto aspira aire hacia el cilindro. Se inyecta combustible diésel en el cilindro. El peso se deja caer mediante un mecanismo de liberación rápida. El peso del pistón comprime la mezcla de aire y combustible, calentándola hasta el punto de ignición del combustible diésel. La mezcla se enciende, transfiriendo la energía del peso que cae a la cabeza del pilote y elevando el peso. El peso que se eleva aspira aire fresco y el ciclo continúa hasta que se agota el combustible o la cuadrilla lo detiene. [12]
De un manual del ejército sobre martillos para hinca de pilotes: La puesta en marcha inicial del martillo requiere que el pistón (ariete) se eleve hasta un punto en el que el mecanismo de accionamiento suelte automáticamente el pistón, lo que le permite caer. A medida que el pistón cae, activa la bomba de combustible, que descarga una cantidad medida de combustible en la bandeja de bolas del bloque de impacto. El pistón que cae bloquea los puertos de escape y comienza la compresión del combustible atrapado en el cilindro. El aire comprimido ejerce una fuerza de precarga para sujetar firmemente el bloque de impacto contra la tapa de hincado y el pilote. En la parte inferior de la carrera de compresión, el pistón golpea el bloque de impacto, atomizando el combustible e iniciando el movimiento descendente del pilote. En el instante después de que el pistón golpea, el combustible atomizado se enciende y la explosión resultante ejerce una fuerza mayor sobre el pilote que ya se está moviendo, empujándolo más hacia el suelo. La reacción de la explosión que rebota de la resistencia del pilote impulsa el pistón hacia arriba. A medida que el pistón se eleva, los puertos de escape se abren, liberando los gases de escape a la atmósfera. Después de que el pistón detiene su movimiento ascendente, vuelve a caer por gravedad para iniciar otro ciclo.
Los cables de recorrido vertical se presentan en dos formas principales: cables de conexión tipo spud y cables de caja. Los cables de caja son muy comunes en el sur de los Estados Unidos y los cables de conexión tipo spud son comunes en el norte de los Estados Unidos, Canadá y Europa.
Un martillo hidráulico es un tipo moderno de martillo para pilotaje que se utiliza en lugar de los martillos diésel y neumáticos para hincar tuberías de acero, hormigón prefabricado y pilotes de madera. Los martillos hidráulicos son más aceptables desde el punto de vista medioambiental que los martillos más antiguos y menos eficientes, ya que generan menos ruido y contaminantes. En muchos casos, el ruido dominante es causado por el impacto del martillo sobre el pilote o los impactos entre los componentes del martillo, de modo que el nivel de ruido resultante puede ser similar al de los martillos diésel. [12]
Los equipos de prensado hidráulicos instalan pilotes utilizando cilindros hidráulicos para presionarlos en el suelo. Este sistema es el preferido cuando la vibración es un problema. Hay accesorios de prensa que se pueden adaptar a las plataformas de hincado de pilotes convencionales para presionar 2 pares de tablestacas simultáneamente. Otros tipos de equipos de prensado se colocan sobre las tablestacas existentes y agarran los pilotes hincados previamente. Este sistema permite utilizar una mayor fuerza de prensado y extracción, ya que se desarrolla una mayor fuerza de reacción. [12] Las máquinas basadas en reacción funcionan a solo 69 dB a 23 pies, lo que permite la instalación y extracción de pilotes en las proximidades de áreas sensibles donde los métodos tradicionales pueden amenazar la estabilidad de las estructuras existentes.
Estos equipos y métodos se especifican en partes del sistema de drenaje interno en el área de Nueva Orleans después del huracán Katrina , así como en proyectos donde el ruido, la vibración y el acceso son una preocupación.
Los martillos vibratorios para pilotes contienen un sistema de pesos excéntricos contrarrotativos, accionados por motores hidráulicos y diseñados de modo que las vibraciones horizontales se cancelen, mientras que las vibraciones verticales se transmiten al pilote. La máquina para hinca de pilotes se coloca sobre el pilote con una excavadora o grúa y se fija al pilote mediante una abrazadera o pernos. Los martillos vibratorios pueden hincar o extraer un pilote. La extracción se utiliza comúnmente para recuperar vigas en I de acero utilizadas en el apuntalamiento temporal de cimientos. El fluido hidráulico se suministra al hincador mediante una bomba impulsada por un motor diésel montada en un remolque o camioneta y conectada al cabezal del hincador mediante mangueras. Cuando el hincador de pilotes está conectado a una excavadora de dragalina , es accionado por el motor diésel de la excavadora. Los hincadores de pilotes vibratorios a menudo se eligen para mitigar el ruido, como cuando la construcción está cerca de residencias o edificios de oficinas, o cuando no hay suficiente espacio libre vertical para permitir el uso de un martillo para pilotes convencional (por ejemplo, cuando se instalan pilotes adicionales en una columna de puente o una zapata de estribo). Los martillos están disponibles con distintas tasas de vibración, que van desde 1200 vibraciones por minuto hasta 2400 VPM. La tasa de vibración elegida depende de las condiciones del suelo y otros factores, como los requisitos de potencia y el costo del equipo.
Una plataforma de pilotaje es un taladro grande montado sobre orugas que se utiliza en proyectos de cimentación que requieren perforar en suelos arenosos, arcillosos, limosos y entornos similares. Estas plataformas tienen una función similar a la de las plataformas de perforación petrolera y pueden estar equipadas con un tornillo corto (para suelos secos), un cucharón rotatorio (para suelos húmedos) o un taladro de núcleo (para rocas), junto con otras opciones. Las autopistas, los puentes, los edificios industriales y civiles, los muros diafragma, los proyectos de conservación de agua, la protección de taludes y la modernización sísmica son proyectos que pueden requerir plataformas de pilotaje.
La presión sonora submarina causada por el hincado de pilotes puede ser perjudicial para los peces cercanos. [13] [14] Las agencias reguladoras estatales y locales gestionan los problemas ambientales asociados con el hincado de pilotes. [15] Los métodos de mitigación incluyen cortinas de burbujas , globos y golpes de ariete de combustión interna. [16]
