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Un martinete es una herramienta de alta resistencia que se utiliza para clavar pilotes en el suelo para construir muelles, puentes, ataguías y otras estructuras soportadas 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 sólido o acero tubular (a menudo rellenos posteriormente con concreto) y pueden hincarse completamente bajo el agua o bajo tierra, o permanecer parcialmente sobre el suelo como elementos de una estructura terminada.
El término "martinete" también se utiliza para describir a los miembros del equipo de construcción asociados con la tarea, [1] también conocido coloquialmente como "pilas". [2]
La forma más común de martinete utiliza un peso pesado situado entre guías verticales colocadas sobre un pilote. El peso se eleva mediante alguna fuerza motriz (que puede incluir hidráulica , vapor , diesel , motor eléctrico o mano de obra). En su vértice el peso se libera, impactando el pilote y hundiéndolo en el suelo. [1] [3]
Hay varias reivindicaciones sobre la invención del martinete. Ya en 1475 apareció un dibujo mecánicamente sólido de un martinete en el tratado Trattato di Architectura de Francesco di Giorgio Martini . [4] Además, 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] , a todos se les atribuye la invención del dispositivo. Sin embargo, hay pruebas de que se utilizó un dispositivo comparable en la construcción de Crannogs en Oakbank y Loch Tay en Escocia ya hace 5.000 años. [9] En 1801, a John Rennie se le ocurrió un martinete de vapor en Gran Bretaña. [10] A Otis Tufts se le atribuye la invención del martinete de vapor en los Estados Unidos . [11]
Los antiguos equipos de hinca de pilotes utilizaban mano de obra humana o animal para levantar pesas, generalmente mediante poleas , y luego dejar caer el peso en el extremo superior de la pila. Los equipos modernos de hinca de pilotes utilizan energía hidráulica, vapor, diésel o eléctrica para elevar el peso y guiar el pilote.
Un martillo de pilotes 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 de la pila es el cilindro. El pilotaje se inicia elevando el peso; normalmente un cable de la grúa que sujeta el martinete. Esto introduce aire en el cilindro. El combustible diesel se inyecta en el cilindro. El peso se baja mediante un cierre rápido. El peso del pistón comprime la mezcla de aire/combustible, calentándola hasta el punto de ignición del combustible diesel. La mezcla se enciende, transfiriendo la energía del peso que cae a la cabeza del pilote y elevando el peso. El peso creciente aspira aire fresco y el ciclo continúa hasta que se agota el combustible o la tripulación lo detiene. [12]
De un manual del ejército sobre martillos hincadores de pilotes: La puesta en marcha inicial del martillo requiere que el pistón (ram) se eleve hasta un punto en el que el disparo libere automáticamente el pistón, permitiéndole 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 impulsión 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 de la pila. En el instante posterior al impacto del pistón, el combustible atomizado se enciende y la explosión resultante ejerce una fuerza mayor sobre la pila que ya se está moviendo, hundiéndola aún más en el suelo. La reacción de la explosión que rebota en la resistencia del pilote impulsa el pistón hacia arriba. A medida que el pistón sube, 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 viaje vertical vienen en dos formas principales: tipo spud y cable de caja. Los cables de caja son muy comunes en el sur de los Estados Unidos y los cables de conexión son comunes en el norte de los Estados Unidos, Canadá y Europa.
Un martillo hidráulico es un tipo moderno de martillo para pilotes que se utiliza en lugar de martillos diésel y neumáticos para clavar tubos de acero, hormigón prefabricado y pilotes de madera. Los martillos hidráulicos son más ambientalmente aceptables 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 por los impactos entre componentes del martillo, por lo que el nivel de ruido resultante puede ser similar al de los martillos diésel. [12]
El equipo de presión hidráulica instala pilotes utilizando arietes hidráulicos para presionar los pilotes en el suelo. Se prefiere este sistema cuando la vibración es un problema. Existen accesorios de prensa que pueden adaptarse a equipos de hinca de pilotes convencionales para prensar 2 pares de tablestacas simultáneamente. Otros tipos de equipos de prensa se colocan encima de Tablestacas existentes y agarran pilotes previamente hincados. Este sistema permite utilizar una mayor fuerza de presión y extracción ya que se desarrolla más fuerza de reacción. [12] Las máquinas basadas en reacción funcionan a sólo 69 dB a 23 pies, lo que permite la instalación y extracción de pilotes muy cerca de áreas sensibles donde los métodos tradicionales pueden amenazar la estabilidad de las estructuras existentes.
Dichos 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 para que las vibraciones horizontales se anulen, mientras que las vibraciones verticales se transmiten al interior del pilote. La máquina hincadora de pilotes se posiciona sobre el pilote con una excavadora o grúa, y se sujeta al pilote mediante una abrazadera y/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 apuntalamiento de cimientos temporales. El líquido hidráulico se suministra al conductor mediante una bomba accionada por un motor diésel montada en un remolque o furgoneta y conectada al cabezal del conductor mediante mangueras. Cuando el martinete está conectado a una excavadora de dragalina , funciona con el motor diésel de la excavadora. Los martinetes 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 espacio vertical suficiente para permitir el uso de un martillo para pilotes convencional (por ejemplo, cuando se instalan pilotes adicionales en una columna de puente o en una zapata de estribo). ). Los martillos están disponibles con varias velocidades de vibración diferentes, que van desde 1200 vibraciones por minuto hasta 2400 VPM. La tasa de vibración elegida está influenciada por las condiciones del suelo y otros factores, como los requisitos de energía y el costo del equipo.
Una plataforma de pilotaje es un taladro grande montado sobre orugas que se utiliza en proyectos de cimientos que requieren perforar en suelos arenosos, arcillosos, arcillosos limosos y entornos similares. Estas plataformas tienen una función similar a las plataformas de perforación petrolera y pueden equiparse con un tornillo corto (para suelo seco), un cucharón giratorio (para suelo húmedo) o una perforadora (para roca), junto con otras opciones. Autopistas, puentes, edificios industriales y civiles, muros pantalla, proyectos de conservación de agua, protección de taludes y modernización sísmica son proyectos que pueden requerir plataformas de pilotaje.
La presión sonora bajo el agua causada por la hinca de pilotes puede ser perjudicial para los peces cercanos. [13] [14] Las agencias reguladoras estatales y locales gestionan los problemas ambientales asociados con la hinca de pilotes. [15] Los métodos de mitigación incluyen cortinas de burbujas , globos y golpes de ariete por combustión interna. [dieciséis]
