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lunes, 18 de septiembre de 2017

¿Sabías que los principios básicos por los que se rigen las modernas extendedoras de asfalto se fijaron hace ya casi un siglo? Antecedentes de técnicas de afirmado. Parte II

Continuando con la serie de artículos dedicados al origen y la evolución de las técnicas que son usuales en los trabajos de afirmado, le llega el turno a las extendedoras de asfalto. 
      Cuendo se retrocede en el tiempo en busca de su origen, se descubre que los equipos actuales se basan en unos principios que se mantienen inmutables desde hace ya, ¡nada menos!, más de ocho décadas, desde mediados de los Años Treinta del pasado siglo.

Los inicios de la pavimentación asfáltica. 

      La aparición del automóvil y sus mayores velocidades respecto a los carruajes, hicieron que el polvo y la descohesión del material de los generalizados pavimentos de macadan del finales del XIX, fuesen un problema cada vez menos admisible, por lo que la aparición de soluciones con ligantes, tanto de alquitrán como asfálticos, al menos como capa de rodadura, hizo que éstas se impusieran con rapidez. 
     Hasta los años 30, la pavimentación asfáltica, utilizaba técnicas relativamente rudimentarias para ejecutar mezclas asfálticas, basadas bien en operaciones de confección de mezcla in situ mediante riego de ligante y volteos con motoniveladora, antes de su perfilado final o bien en extendido con perfiladoras derivadas de las usadas en pavimentos de hormigón, de regla fija sobre encofrados. 

¿Cómo empezó el cambio a unos procesos mecanizados?.

     Fué en ese momento, a principios de la tercera década del siglo XX, cuando se produjeron los enormes y revolucionarios avances en las tecnologías y métodos de afirmado, sentando las bases de los procesos mecanizados que usamos hoy día. Podemos considerar dos vías precursoras, que se desarrollaron casi en paralelo.
    Por un lado Blaw Knox presenta en 1932 su Adnun Black Top Paver, la primera extendedora autopropulsada para macadam y mezclas bituminosas, sin necesidad de encofrados laterales como contención y vía nivelada para su avance. Constaba de un bastidor con una tolva de recepción del material descargado desde los camiones y una regla o maestra fija, para enrasar la capa. Se soportaba con una pareja delantera de ruedas directrices que ruedan sobre la superficie existente y con un par de rodillos traseros que ruedan sobre la capa recién extendida y sin compactar. Respecto a la distancia entre ejes, la regla de enrase se sitúa a un cuarto de la misma, respecto al eje trasero de rodillos, por lo que las irregularidades del perfil sobre el que rueda el tren delantero, se reducían a un 25% . (A partir de 1938 Blaw Knox adoptó los principios de regla flotante desarrollados por Barber Greene, que vemos a continuación
Fig 1 Adnun Black Top Paver. tolva de recepción

Fig 2 Adnun Black Top Paver.
      Por otro lado, en la firma Barber Greene Co, fundada por dos ingenieros mecánicos, Harry Barber y William Greene, Barber empezó a desarrollar los esbozos de una máquina capaz de fabricar la mezcla in situ de un modo controlado y de extender la misma  mejorando la regularidad geométrica. Esa idea la materializó en el equipo que se muestra en la Fig 3, que presentó en el Road Show de St Louis, en 1931, debutando en una carretera próxima, en Rolla (Missouri) el que, por primera vez, se eliminaban los procesos artesanales tanto en la fabricación in situ de la mezcla (con bajo control de la dosificación) como en su extendido, realizándose ambas fases de un modo integrado y mecanizado. 
Fig 3 Equipo original de pavimentación de Barber de 1931.
      Para realizar la mezcla se recogían los áridos depositados en cordón por delante mediante un elevador de canjilones, con el que se elevaban a una tolva desde la que se vertían controladamente a un mezclador, en el que se rociaba, también controladamente, el ligante. La mezcla así fabricada se repartía delante de una maestra o regla fija de 6 metros de anchura. La geometría de la capa se fijaba mediante los raíles por los que se desplazaba el equipo. Los resultados obtenidos en consistencia de mezcla y regularidad geométrica inmediatamente demostraron su superioridad respecto a los obtenidos con mezcla y perfilado con motoniveladora
     No obstante la rigidez de este sistema presentaba ciertos inconvenientes, por lo que decidieron pasar la traslación de raíles a trenes de orugas y separar los dos procesos, dando lugar a dos líneas de productos, por un lado la de equipos móviles de fabricación de la mezcla  (Fig 4) y, por otro, la de extendedoras.
Fig 4 Road paving machine. Dibujo original de la solicitud de patente firmado por H.Greene  (1932)

El nuevo estándar de extendido    

Barber Greene, tras varias evoluciones del equipo de extendido, en 1936 presentó una solicitud de patente del modelo más perfeccionado y definitivo de extendedora, el modelo 879. (patente que obtuvo en 1938, conservando  los derechos exclusivos hasta 1955) que incluía todos los principios básicos que siguen rigiendo para las extendedoras actuales; por ello Barber Green monopolizó durante décadas el mercado.  
Fig 5 Barber Greene modelo 879 de 1936
     El diseño del modelo 879 incorporaba ya innovadoras características que se mantienen en las extendedoras actuales tales como el sistema de alimentación, compuesto de tolva receptora, rodillos empujadores de camión, transportadores de bandeja hacia la regla, sinfines de reparto transversal delante de regla y, lo más importante y destacable, la propia regla basada en el principio de regla flotante dotada ya de regulación del ángulo de ataque y con precompactación de mezcla mediante támper vibrante a 1200 rpm. Todo ello dispuesto en un tractor sobre orugas, capaz de empujar el camión durante su descarga
     En las figuras que siguen se muestran algunos de los dibujos originales incluidos en esa solicitud de patente, US 2138828, que esquematizan  algunas de esas características.
Fig 6 - La regla flotante


Fig 7 Sinfines de distribución de mezcla delante de regla  y su accionamiento mecánico

Fig 10 Sección de regla y detalle del támper y su accionamiento mecánico
    Como se aprecia en las Fig 9 y 10, este modelo tenía transmisión mecánica en todos los sistemas. No sería hasta décadas posteriores que se incorporaron las transmisiones hidrostáticas y accionamientos hidráulicos.
    
Fig 11 Puesta en obra de MBC con una 879A en 1947
     Esta extendedora marcó un nuevo estándar en la puesta en obra de mezclas bituminosas, cuyos principios se mantienen hoy dia, tras más de 8 décadas.
     Con razón se llegó a asimilar extendedora de asfalto a Barber Greene y hasta se creó un cierto merchandising (Fig 12)
Fig 12
     En los equipos de hoy día los avances producidos con respecto a este modelo original, además de los ya citados de sustitución de las transmisión mecánica por poleas y engranajes por sistemas hidráulicos, se reflejan en la automatización de la alimentación, con sensores de llenado de la cámara de sinfines, en el bloqueo del descenso de regla en paradas, en un aumento del grado de precompactación con la introducción de vibración, doble támper o barras de presión en las reglas de alta compactación, en las reglas extensibles hidráulicamente y en los avances en los sistemas de control de nivelación con sensores sin contacto por ultrasonido, referencias láser o 3D incluyendo el guiado automatizado,  y en una mayor capacidad de ancho de extendido, triplicando el de aquella primera extendedora.
    
Fig 13 Un ejemplo de una extendedora actual con regla de gran anchura. Sistema de nivelación 3D de TopCon
     Sin embargo, y es lo destacable, los principios básicos premanecen invariantes tras haber transcurrido más de 8 décadas.   

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