ES2338093A1 - Dispositivo de mezclado de productos. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de mezclado de productos en distintos estados de la materia que, una vez mezclados, que comprende un primer contenedor (12) para almacenar un primer material en estado sólido del tipo utilizado para mejorar una matriz cementícia; siendo descargada una cantidad determinada del primer material en unidad (15) de pesado por medio de una unidad de transporte (13); la cantidad del primer material pesado es suministrada a una unidad de mezcla (16) junto con un material en estado líquido utilizado en la fabricación de la matriz cementícia, y un producto de adición utilizado también en la fabricación de la matriz cementícia desde un segundo contenedor (18) y un tercer contenedor adaptados para almacenar el producto líquido y el producto de adición respectivamente; la unidad de mezcla (16) suministra una mezcla a una amasadora de hormigón donde se prepara la matriz cementícia.

Description

Dispositivo de mezclado de productos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de mezclado y homogeneización de productos en distintos estados de la materia para su posterior incorporación a matrices cementícias.

Estado de la técnica

En la sustentación de terrenos durante el tiempo de ejecución de una obra subterránea, se debe colocar un sostenimiento provisional, que soporte las tensiones del terreno a corto plazo. Este sostenimiento permite seguir excavando con seguridad un túnel y, por tanto, en la mayoría de los casos se hace imprescindible su colocación.

Los diferentes tipos de sostenimiento y revestimiento o refuerzo definitivo o final se configuran mediante la combinación de diferentes elementos que, tradicionalmente, se vienen utilizando satisfactoriamente como refuerzo del terreno: pernos o bulones de anclaje, hormigón proyectado con o sin fibras, mallazos, cerchas y chapas metálicas, así como otros refuerzos previos del terreno por delante del frente de avance de la excavación.

La utilización de bulones y pernos de anclaje se ha ido incrementando notablemente; consecuentemente, los mismos han evolucionado y se han expandido con nuevos tipos de mayores prestaciones, con mayores longitudes, una mayor capacidad de refuerzo y una mayor resistencia a la corrosión.

Paralelamente, la maquinaria y los dispositivos para la colocación de los mismos han experimentado una gran evolución, pudiendo ser semi-automático o automático con unos rendimientos de colocación muy elevados.

Sin embargo, el desarrollo del bulonado no ha conllevado, en paralelo, una mejora en el proceso de fabricación y colocación del hormigón proyectado, denominado gunita, por vía húmeda.

Descripción de la invención

La presente invención busca resolver o reducir uno o más de los inconvenientes expuestos anteriormente por medio de un dispositivo de mezclado de productos incorporados en la elaboración de hormigón transportable como es definido en las reivindicaciones.

De acuerdo con una realización del dispositivo mezclador es transportable al comprender una configuración estructural modular, compacta y dimensionalmente adaptada para ser transportable como un único módulo y/o en un número reducido de módulos interconectables en vehículo/s por carretera y/o por tren y/o en barco, con el fin de poder ser instalado a pie de obra.

El dispositivo mezclador comprende un primer contenedor o tolva o silo para almacenar un primer producto en estado sólido, un segundo contenedor o ánfora para almacenar un segundo producto en estado líquido y un tercer contenedor o ánfora para almacenar un tercer producto y/o aditivo utilizado en la fabricación de hormigón; una unidad de pesado del primer producto, una primera unidad de dosificación del segundo producto y una segunda unidad de dosificación del tercer producto; siendo el primer, segundo y tercer producto vertidos en una unidad o cámara de mezclado y cuyo primer producto final de mezcla es suministrada a una unidad de amasado de una masa de hormigón para el amasado último y posterior proyectado de un segundo producto final u hormigón o gunita por vía húmeda.

El antedicho dispositivo mezclador se puede situar adyacente a la amasadora de hormigón proyectado a píe de obra; permite proporcionar el primer producto final conteniendo una fibra y un aditivo tenso-activo del hormigón, en las proporciones adecuadas, por vía húmeda a la masa de hormigón antes del amasado final del mismo.

El dispositivo mezclador suministra la mezcla del producto final sin perdida de homogeneidad, permite el vaciado completo de la cámara mezcladora a través de una unidad de suministro y/o tubería.

Por lo tanto, la mezcladora facilita la producción a pie de obra de productos finales como mortero, hormigón, gunita, solado líquido de manera sencilla. Además, permite la producción de la cantidad justa reduciendo la posibilidad de generar material sobrante, consecuentemente, se reduce la demanda de cantidad de materia prima a granel inicial.

La mezcladora participa en el incremento de la calidad del segundo producto final tal como hormigón o gunita, al realizar el mezclado de la materia prima en el momento que se demanda la gunita para ser proyectada. Se ha de observar que materiales ya mezclados pueden fraguar, secar y pierden cualidades sobre la base de la distancia de utilización desde el punto en el cual se ha realizado la mezcla.

La mezcladora comprende una unidad de control del funcionamiento de la misma y una unidad de alarmas que transmite señales de alarma en el caso de un inadecuado funcionamiento de algún componente de la misma.

Breve descripción de las figuras

Ahora serán descritos los dispositivos que materializan la invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en el que:

las figuras 1 y 2 muestran esquemáticamente en una vista en alzado lateral y frontal, una realización de un dispositivo de mezclado de productos.

Modos de realización de la invención

A continuación, con referencia a las figuras 1 y 2 que ilustrada un dispositivo 11 de mezclado de productos que, una vez mezclados, serán añadidos a una masa de hormigón, por ejemplo.

El mezclador 11 comprende un primer contenedor o tolva silo 12 para almacenar un primer material en estado sólido tal como basalto, fibra mineral, un tipo de fibra que se puede utilizar para el refuerzo del hormigón, material compuesto en sí mismo, acentuándose este carácter con la adición de un tipo fibra de basalto que consigue mejorar sus propiedades. El material sólido es descargado dentro de la tolva 12 por un extremo superior abierto de la tolva, siendo tapado mediante la tapa correspondiente.

Una boca de descarga se puede situar en la parte inferior de la tolva 12, de modo que, mediante una orden recibida desde una unidad de control, se gobierna la descarga directa de la fibra de basalto sobre un medio de transporte tal como un tornillo 13 sin fin sobre la base de la cantidad exacta de fibra de basalto que se debe incorporar a la matriz cementícia; estando uno de sus extremos situado justo debajo de la mencionada boca de descarga de la tolva silo 12.

El tornillo 13 sin fin trasporta la fibra de basalto hacia un extremo o boca superior de una unidad 15 de pesado de material, donde se pesa la fibra de basalto. Una vez ha sido alcanzado el peso de fibra de basalto que será añadida al hormigón; la unidad de control genera la correspondiente orden de cierre de la boca de descarga. La boca superior de la báscula 15 es cubierta mediante una tapa 14.

Un segundo contenedor o ánfora 18 para almacenar un segundo producto en estado líquido tal como agua, incluye una boca de entrada que se puede situar en su parte superior, de modo que, mediante un sistema de apertura y cierre tal como una boya-flotador, una sonda se puede abrir y/o cierra la boca de entrada.

Una boca de evacuación de líquido se puede situar en su parte superior, accionada mediante una primera bomba de impulsión para regular la cantidad de líquido que ha de mezclarse con la fibra de basalto en una unidad o cámara de mezclado 16.

Un tercer contenedor o ánfora, no mostrada, está adaptada para almacenar un producto de adición tal como un aditivo tenso-activo de un tipo utilizado en la fabricación de hormigón; donde dicho aditivo tenso-activo se puede mezclar con fibras de basalto en medio húmedo favoreciendo la dispersión de las mismas entre sí.

Una boca de dosificación se puede situar en la parte inferior del tercer contenedor, siendo accionada mediante una segunda bomba de impulsión para regular la cantidad de aditivo que ha de mezclarse con la fibra de basalto.

Tanto la primera bomba de impulsión como la segunda bomba son gobernadas por la unidad de control de manera que las cantidades de agua y aditivo añadidas a la fibra de basalto son función de la cantidad de fibra de basalto que se puede incorporar a la masa de hormigón.

La cámara 16 de mezclado recibe la fibra de basalto, el líquido y el aditivo a través de una unidad de entrada tipo válvula de mariposa controlada por un motor reductor, a su vez, gobernado desde la unidad de control de la mezcladora 11.

El mezclador 16 propiamente dicho realiza el mezclado de los tres productos mediante un conjunto de palas impulsadas por un motor-reductor, con una transmisión mecánica temporizada; obteniéndose un mezclado homogéneo de los productos objeto de la mezcla.

El producto final del mezclador es evacuado al exterior de la cámara 16 de mezcla mediante una unidad de extracción tal como tornillo helicoidal y un medio de conducción el cual desemboca en una amasadora de hormigón para que ésta amase la masa de hormigón y el producto mezcla de salida de la mezcladora 11 que contiene fibra de basalto.

A continuación se describe someramente el funcionamiento del mezclador 11. Los tres contenedores 12, 18 de materia prima, a saber, son rellenados respectivamente con fibra de basalto, agua y aditivo tenso-activo.

La fibra de basalto es transportada mediante el tornillo 13 sin fina hasta la bascula 15 donde se realiza el pesado de una cantidad determinada de fibra. Una vez, se ha alcanzado la cantidad de fibra de basalto demandada por la masa de hormigón que se desea preparar para ser proyectada; la fibra es transportada mediante una cinta transportadora hasta la cámara 16 de mezcla, siendo introducida simultáneamente junto con una cantidad de agua y una cantidad de aditivo determinadas en función de la cantidad de fibra de basalto deseada. Seguidamente se realiza la mezcla de los materiales introducidos en la misma con ayuda de las palas de la cámara 16. Una vez finalizada la mezcla, ésta es extraída y añadida a la masa de hormigón que se encuentra en la amasadora de hormigón.

La unidad de control gobierna el pesado de la fibra y dosificación del agua y aditivo tenso-activo introducidos en el interior de la cámara 16 de mezcla, mediante el control de las correspondientes bocas de salida de cada uno de los contenedores 12, 18 del dispositivo de mezcla 11. Por lo tanto, cada producto es dosificado independiente del resto de productos de la mezcla deseada.

El dispositivo 11 mezclador comprende una estructura o armazón modular de soporte a la que es anclado o fijado mecánicamente cada uno del resto de elementos de la mezcladora 11, con el fin de que la misma trabaje correctamente y pueda ser transportada con facilidad.

La mezcladora 11 puede incluir una unidad 17 de compresión de aire que puede inyectar pulsos de aire dentro de la cámara 16 de mezcla para ayudar a realizar la mezcla deseada.

Asimismo, la mezcladora 11 dispone o tiene previsto un número de motoreductores determinados, distribuidos y adecuados para que el mezclador 11 realice la tarea de proporcionar una mezcla de material de fibra y aditivo tenso-activo apto para la fabricación de hormigón proyectado en medio húmedo.

Principalmente, la incorporación de las fibras se puede realizar en cada ciclo, para conseguir una mayor homogeneidad.

Cada ciclo en una planta de hormigón normal suele ser de unos 2 m^{3}, y el volumen total de la amasada de hormigón depende del volumen total del dispositivo amasador de hormigón u hormigonera; generalmente, 8 m^{3}, aunque también puede ser llegar a ser de 12 m^{3}.

La dosificación de fibras estará dentro del rango entre el 0,5% y el 2% del peso del hormigón. Los contenidos más habituales de cemento en el caso de hormigón proyectado oscilan dentro del rango entre los 350 kg/m^{3} y los 450 kg/m^{3}, por lo que podemos esperar un contenido de fibras máximo de unos 7 kg/m^{3}. Por tanto, el rango de pesaje debería permitir dosificar unos 15 kg de fibra por cada ciclo de funcionamiento del dosificador.

Considerando una densidad real de la fibra de 2,8 kg/dm^{3}, estos 15 kg ocuparían un volumen real de unos 5,5 l.

El empleo de mezclas de hormigón suele realizarse con una relación agua/cemento inferior a 0,45 máxime teniendo en cuenta el empleo de plastificantes.

Si tomamos una relación agua/cemento de 0,42 el rango de agua empleada sería de 145-190 l/m^{3} de hormigón, lo que daría un máximo de 380 l en un ciclo de 2 m^{3}. Si consideramos una relación de mezclado agua/fibras de 10:1, en el equipo dosificador de fibras se emplearían unos 60 l de agua por cada ciclo de 2 m^{3} de hormigón.

Esta agua se debe descontar de la fórmula de dosificación del hormigón. La dosis habitual de aditivo tenso-activo, plastificante o super-plastificante, oscilará entre el 0,5% y el 1,5% del peso del cemento, dependiendo del tipo de aditivo empleado.

Para los hormigones más ricos en cemento se añaden 13,5 kg de aditivo, unos 12 litros por cada ciclo de 2 m^{3} de hormigón. Si se emplea la misma proporción agua/aditivo de la mezcla de hormigón, aproximadamente el 3,15%, resultaría en la incorporación de unos 2 l de aditivo por cada ciclo de funcionamiento, por lo que el dosificador llevará el sistema de dosificación incorporado que permita añadir esta cantidad de aditivo.

Consecuentemente, el mezclador 1 l puede realizar mezclas de unos 5,5 l de fibra, unos 60 l de agua, y unos 2 l de aditivo.

Claims (7)

1. Un dispositivo de mezclado de productos en distintos estados de la materia que, una vez mezclados, pueden ser añadidos a una matriz cementícia; caracterizado porque comprende un primer contenedor (12) para almacenar un primer material en estado sólido del tipo utilizado para mejorar la matriz cementícia; siendo descargada una cantidad determinada del primer material en unidad (15) de pesado por medio de una unidad de transporte (13); la cantidad del primer material pesado es suministrada a una unidad de mezcla (16) junto con un material en estado líquido utilizado en la fabricación de la matriz cementícia, y un producto de adición utilizado también en la fabricación de la matriz cementícia desde un segundo contendor (18) y un tercer contenedor adaptados para almacenar el producto líquido y el producto de adición respectivamente; la unidad de mezcla (16) suministra una mezcla a una amasadora de hormigón donde se prepara la matriz cementícia.

2. Dispositivo de mezclado de acuerdo a la reivindicación 1; caracterizado porque el primer contendor (12) está adaptado para almacenar fibra mineral de basalto.

3. Dispositivo de mezclado de acuerdo a la reivindicación 1; caracterizado porque el tercer contendor está adaptado para almacenar un producto tenso-activo utilizado en la fabricación de hormigón proyectado por vía húmeda.

4. Dispositivo de mezclado de acuerdo a la reivindicación 1 o 3; caracterizado porque el dispositivo mezclador (12) comprende medios de dosificación adaptados para adicionar cantidades determinadas del producto líquido y del producto tenso-activo en función de la cantidad del primer producto en estado sólido suministrado a la unidad de mezcla (16).

5. Dispositivo de mezclado de acuerdo a la reivindicación 4; caracterizado porque el dispositivo mezclador (12) suministra una mezcla de producto que pueden ser descontados de la matriz cementícia que se desea fabricar.

6. Dispositivo de mezclado de acuerdo a la reivindicación 5; caracterizado porque el dispositivo mezclador (12) suministra una mezcla de producto utilizables en la fabricación de hormigón proyectado por vía húmeda para sostenimiento y revestimiento de un terreno.

7. Dispositivo de mezclado de acuerdo a la reivindicación 5; caracterizado porque el dispositivo mezclador (12) suministra una mezcla de producto utilizables en la fabricación de hormigón proyectado por vía húmeda para sostenimiento y revestimiento de un túnel.