Vibrador de concreto: profundidad y técnica adecuada de uso

El paso que evita que el hormigón quede con vacíos internos

Lo que puede ser el resultado de un mal vibrado, da la sensación de que el elemento es perfecto, pero en su interior presenta huecos, bolsas de aire o zonas menos compactadas, defectos que no salen a la vista hasta que la obra empieza a presentar fallos no deseados o porque se desencofra, y se dejan ver los nidos de abeja, ese fallo típico de ver el agregado como algo suelto, y sin la pasta de cemento que lo debe cubrir completamente, La herramienta vibrador de concreto es la específica para evitar este defecto, siendo su eficacia proporcional directamente, a que se ejecute de la forma y profundidad correspondientes, no de tenerlo en la obra y pasarlo como acción superficial sobre el hormigón recién colado.

Razones por qué vibrar el hormigón

Cuando se introduce hormigón en un encofrado, la mezcla queda con pequeñas burbujas de aire atrapadas dentro y no siempre se acomoda de forma uniforme en torno a las armaduras o en los ángulos del molde, especialmente en la fabricación de los elementos con formas complejas o alta densidad de armaduras. Entonces, mediante la vibración de alta frecuencia, se consigue que la mezcla se vuelva durante un momento mucho más fluida y las burbujas de aire atrapadas suban a la superficie permitiendo que el hormigón se acomode justo a su alrededor y contra las paredes del encofrado evitando dejar huecos dentro que posteriormente comprometerían la resistencia estructural del elemento de hormigón fabricado y también la durabilidad frente a los agentes de tipo exterior como la humedad.

Como funciona un vibrador de inmersión

El vibrador de inmersión es el tipo de vibrador de hormigón que normalmente existe en las obras. Está compuesto por:

• Motor: i es o de explosión o eléctrico, según el modelo, y es el que provee la energía del sistema vibratorio que luego es transmitida hasta la punta de trabajo.
• Eje flexible: transmite la vibración desde el motor hasta la aguja, permitiendo maniobrar la punta dentro del encofrado, conservando cierta libertad de movimiento a pesar de que el motor esté fijo en un punto, normalmente se encuentra apoyado fuera del área de colado.
• Aguja o cabezal vibratorio: es la punta que se sumerge directamente en el hormigón fresco, la aguja se presenta en diferentes diámetros según el volumen y densidad de la armadura de la estructura que se ha de vibrar, es un dato recomendable consultar antes de cada tipo de trabajo.

Técnica de inmersión correcta y la profundidad de inmersión

La aguja debe sostenerse en posición vertical en su introducción en el hormigón (o, si lo impone la situación espacial del encofrado, con una inclinación leve) penetra en el hormigón hasta que atraviesa la capa recientemente colada e introduciéndose levemente en la capa inferior ya vibrada, cuando se trabaja en hormigonados por capas sucesivas. Eso garantiza que se aseguren adecuadamente las capas, evitando que queden como elementos independientes en el interior de una misma pieza estructural, lo que en obra se conoce como junta fría, un punto débil que compromete la continuidad estructural del elemento.

La retirada de la aguja ha de realizarse de una forma muy lenta y mantenida a velocidad constante, a menudo no de tirón ya que esto deja que el vació que deja la aguja se mantenga en ese lugar y permita que se haga un canal de aire que permanece dentro de la zona donde se ha retirado la aguja, cosa que en muchas ocasiones se puede provocar si se hace de un tirón ya que este hecho es que regularmente no es fácil de detectar puesto que no se puede observar hasta el momento que se desencofre esta pieza.

Tiempo recomendado por zona

No existe un tiempo fijo universal de vibrado por punto, ya que depende de la consistencia de la mezcla, la densidad de armadura y el diámetro de la aguja utilizada. La referencia práctica en obra es la de seguir vibrando hasta que dejen de salir burbujas de aire hacia la superficie y aparezca una leve película de lechada (pasta de cemento) en la zona, que es una señal de que el hormigón ha formado una buena compactación en ese lugar. Vibrar por debajo de este punto de referencia origina aire atrapado; vibrar por encima de lo necesario puede ocasionar el problema opuesto, la segregación, la cual describiremos con más detalle en lo sucesivo.

Errores típicos: exceso de vibrado y segregación

• Vibrado escaso: queda aire atrapado y bolsones vacíos, que se traducen en zonas de menor resistencia estructural y en hormigón visto, en defectos superficiales tipo “nidos de abeja”, que son desventajosos, además de no ser estéticamente deseables, por representar, además, puntos de menor durabilidad frente a la humedad.
• Vibrado excesivo: produce segregación, es decir, que los componentes más pesados (piedra) ocupen la parte baja, mientras que el agua y la pasta de cemento ocupen la parte superior, consiguiendo una mezcla que no es uniforme dentro de la misma pieza, caracterizándose por zonas más débiles que otras que no siempre son detectables hasta que la estructura está en uso.
• Desplazar horizontalmente la aguja en el interior del hormigón: se debe insertar y sacar la aguja en el mismo punto, en línea vertical, sin desplazarla en el sentido horizontal en el interior de la masa, ya que puede provocar el desplazamiento de la armadura o bien provocar un vibrado diferente entre zonas de la pieza.
• Contactar la armadura o el encofrado con la aguja durante demasiado tiempo: podrá transmitir vibraciones a estos elementos, pero no permitirá mejorar la compactación del hormigón en la zona y en algunos casos puede provocar que la armadura se desplace ligeramente respecto a la posición prevista en los planos.

Cuadro de referencia: puntos de vibrado en función de la distancia

Un criterio práctico muy frecuente sería el de ir distribuyendo los puntos de inserción de la aguja a una distancia de ± 1,5 de la del área de acción del cabezal vibratorio, de forma que el área de influencia de cada inserción se superponga ligeramente con la anterior hasta no dejar zonas intermedias sin vibrar; La distancia a emplear queda determinada por el diámetro de la aguja a utilizar así como también por el fabricante del equipo, por lo que resulta de interés confirmar este aspecto antes de planificar el patrón de vibrado en una pieza de cierta envergadura.

Entorno laboral y escenarios de aplicación

En elementos estructurales con elevada densidad de armadura (columnas, vigas), conviene, más que en el resto de los casos, considerar un diámetro de aguja que proporcione espacios de maniobra entre las barras permitiendo no dañarlas, y considerar más cuidadosamente la técnica de inserción para procurar que el hormigón logre el objetivo de envolver por completo cada barra sin dejar espacios sin compactar entre ellas. En elementos macizos con baja densidad de armadura (fundaciones, contrapisos de espesor considerable) el vibrado por estratos sucesivos será el criterio más importante entre los ciudadanos para evitar juntar las frías o zonas mal unidas entre capas, a diferencia de lo que puede ocurrir en los elementos de mayor volumen los que a veces este problema puede presentarse ocultado durante bastante tiempo en su estado de terminado.

Los vibradores de superficie como complemento de losas y contrapisos

Se disponen de vibradores de superficie (que en alguna ocasión están integrados también, como ya tratamos en una nota anterior de este calendario, dentro de la propia regla vibradora) que se colocan sobre el hito que se ha vertido, siendo distintos a los vibradores de inmersión que se sumergen en la masa de hormigón. Así, las máquinas de vibración de superficie constituyen un complemento del vibrador de inmersión tradicional en losas y contrapisos de espesor moderado, donde la vibración de superficie permite la eliminación del aire contenido en las capas más superficiales, mantenido el vibrador de inmersión aquel que es necesario para la compactación de la masa completa del elemento en cuestión, especialmente en los tramos de mayor espesor o con armadura embebida que la vibración de superficie no llega a compactar adecuadamente.

La manera en la que se debe planificar el vibrado en coladas de gran tamaño

En coladas de volúmenes considerables de hormigón, coordinar el vibrado con el ritmo de la colocación es tan relevante como la técnica vibrada. Si el ritmo de colocación es más rápido que el del equipo vibrante, existe el riesgo de que algunas zonas no hayan sido vibradas a tiempo, justo antes de la pérdida de fluidez del hormigón, que hace que la vibración no sea efectiva. Planificar el número de operarios, así como el de equipos de vibrado que serán requeridos en función del ritmo teórico de colocación hace que, de otro modo, se produzcan desajustes que pueden comprometer zonas enteras de una pieza estructural sin que se llegue a comprobar esta alteración hasta mucho tiempo después.

Mantenimiento preventivo

Revisión antes de iniciar el uso: – Estado del eje flexible del vibrador, para comprobar que no presente dobleces reconocibles que contribuirían a perjudicar la transmisión de vibración del motor a la aguja. – Estado de la aguja/vibrador, para comprobar que no presente fisuras ni desgaste en el exterior de su superficie, pues una aguja dañada perjudica el rendimiento vibrado y a su vida útil remanente.

Inspección del equipo: – Limpieza de la aguja/vibrador y el eje flexible al finalizar la jornada, para eliminar los restos de hormigón que puedan endurecerse y perjudicar su funcionamiento en su posterior uso. – Lubricación del eje flexible según las indicaciones del fabricante, operación generalmente olvidada pero que es clave que se lleve a cabo para la vida útil del mismo.

Mantenimiento de largo plazo: – Reemplazo del eje flexible y/o agujas/vibradores cuando existe presencia de desgaste o pérdida de eficiencia en la transmisión de vibración, en función del periodo que indique el fabricante pero también y especialmente en función de la periodicidad real de uso del equipo en obra.

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Análisis de la inversión

A pesar de ser uno de los equipos de costo relativamente bajo de todo el conjunto de medios de que dispone una obra, el vibrador de hormigón tiene un alto impacto estructural si no se utiliza correctamente: el hormigón mal vibrado afecta a la resistencia de la pieza terminada de una forma no siempre corregible posteriormente (sin añadir otras intervenciones costosas) cuando el problema en la estructura en servicio ya es evidente. Asimismo, elegir un diámetro de aguja apropiado a cada tipo de estructura (columnas, vigas, fundaciones) es una decisión que conviene llevar a cabo según el tipo de obra habitual (en lugar de restringirse a un único equipo para todas las aplicaciones que pueda requerir la diversidad de los proyectos).

Preguntas más frecuentes

¿Cómo puedo saber si estoy vibrando demasiado el hormigón?
El principal indicador es la segregación: en caso de que notes que el agua y la pasta de cemento ascienden en forma excesiva a la superficie, mientras que los agregados más pesados experimentan un asentamiento, ya es hora de que retires la aguja de ese lugar para que no vaya a suceder lo que te he comentado en el punto anterior.

¿Puedo utilizar el mismo vibrador para columnas y para fundaciones?

Todo depende del diámetro de la aguja; para los elementos que tienen mayor densidad de la armadura, como pueden ser las columnas, es necesario que posea un diámetro que le permita maniobrar entre las mismas, mientras que en las fundaciones masivas puede convenir un diámetro mayor a causa del volumen que debe ser vibrado en cada tanda de trabajo.

¿Qué ocurre si dejo correr mucho tiempo entre el colado y el vibrado?

En caso de que el hormigón vaya perdiendo fluidez, y se produzca el inicio del fraguado, la vibración deja de ser útil para reacomodar la mezcla y liberar el aire encarcelado. Por tanto, el vibrado tiene que llevarse a cabo mientras el hormigón sigue fresco y es trabajable, y sin demoras innecesarias entre una tarea y la otra.

¿Cuántos vibradores se necesitan para una colada de gran volumen?

En función del ritmo de colada y del volumen a cubrir un gran volumen de hormigón tiende a tener más de un vibrador trabajando al mismo tiempo para evitar que el hormigón avance en su fraguado antes de haber vibrado todas las zonas que corresponden. Esto se ve. Por ejemplo, en días de temperatura alta, ya que el tiempo disponible se ha reducido.

¿El vibrador de superficie sustituye al vibrador de inmersión?

No, ya que son complementarios. El vibrador de superficie colabora en el proceso de eliminar el aire de las capas más superficiales en losas y contrapisos, pero no compacta la masa total del elemento ni es efectivo en la proximidad de la armadura embebida, una tarea que sigue siendo la que lleva a cabo el vibrador de inmersión.

Antes de tu próximo colado

La técnica de vibrado —profundidad de la inserción, tiempo por punto, distancia entre puntos y velocidad de retirada de la aguja— define, en gran medida, la calidad estructural final del hormigón, más allá de la dosificación de la mezcla utilizada, y es un paso que tiene que estar presente en obra, no solo disponer del equipo sin prestarle la atención técnica que requiere.

En Insumos y Máquinas trabajamos con vibradores de hormigón de la marca Fema, entre otras, a través de diferentes diámetros de aguja en función del tipo de estructura. Si tenés inquietudes acerca de cuál diámetro se adecúa a la densidad de armadura de tu proyecto o acerca de cuántos equipos necesitás para el ritmo de colado que estás elaborando, podemos orientarte con la ficha técnica que corresponda.