ES2562754T3 - Dispositivo y procedimiento de vibración para el tratamiento de una mezcla endurecible - Google Patents

Dispositivo y procedimiento de vibración para el tratamiento de una mezcla endurecible Download PDF

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Kais Mehiri
Charles Engelaere
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    • B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B28B1/0873—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould the mould being placed on vibrating or jolting supports, e.g. moulding tables

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Abstract

Dispositivo de vibración (100, 200) para el tratamiento de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigón (30, 130), comprendiendo el dispositivo al menos un generador de vibraciones (10, 110a, 110b) y un elemento de transmisión (20, 120) que incluye un molde adaptado para contener la mezcla endurecible que hay que tratar, caracterizado por que el generador de vibraciones (10, 110a, 110b) comprende un generador de ondas acústicas (12) y por que el dispositivo (100, 200) comprende, además, unos medios de acoplamiento que incluyen un fluido, en particular el aire, entre el generador de ondas acústicas (12) y el elemento de transmisión (20, 120).

Description

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Dispositivo y procedimiento de vibracion para el tratamiento de una mezcla endurecible DESCRIPCION
La presente descripcion se refiere a un dispositivo destinado a hacer que vibre un material llquido o pastoso, en particular una mezcla endurecible, para tratarla, y que al que llamamos de aqul en adelante “dispositivo de vibracion”. Se refiere, ademas, a un procedimiento de vibracion de un material llquido o pastoso, en particular una mezcla endurecible, para tratarla.
En la presente descripcion, se entiende por tratar cualquier accion que consista en particular en densificar un material al evacuar los vaclos que este contiene y/o al reorganizar las partlculas que lo constituyen, y/o en repartir de manera adecuada un material en el interior de un molde en particular para tener en cuenta la complejidad del molde y la viscosidad del material.
El dispositivo y el procedimiento objeto de la presente descripcion son especialmente adecuados para el tratamiento de una mezcla endurecible.
En la presente descripcion, se entiende por mezcla endurecible cualquier material que comprende al menos una mezcla de aglutinante y de agua.
Por aglutinante, se entiende aqul cualquier material pulverulento que forma con el agua, o una solucion alcalina, una pasta aglutinante que se hace endurecer de forma natural al secarse. El cemento es un ejemplo de esto.
En la presente descripcion, se llama “mezcla endurecida” a la mezcla endurecible una vez secada y endurecida.
La mezcla endurecible puede, por ejemplo, ser una mezcla de aglutinante, de agua y de agregados como arena, gravas, etc.
De este modo, la mezcla endurecible puede, por ejemplo, ser un mortero o un hormigon.
En la presente descripcion, se entiende por mortero cualquier material que comprende una mezcla de aglutinante, de arena y de agua, y eventualmente unos aditivos y/o adyuvantes.
En la presente descripcion, se entiende por hormigon cualquier material que comprende una mezcla de aglutinante, de agua, de arena y de gravilla, y eventualmente unos aditivos y/o adyuvantes.
El dispositivo y el procedimiento de acuerdo con la invencion se pueden utilizar de manera ventajosa para el tratamiento de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigon, en la fabrication de elementos, en particular en el campo de la construction, por ejemplo en la fabricacion de elementos de albanilerla como vigas, losas, adoquines, etc., en particular en la industria de los prefabricados.
Son especialmente adecuados para el tratamiento de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigon, en estado fresco.
En la presente descripcion, se habla de que una mezcla endurecible esta en estado fresco antes de que comience a endurecerse.
Tradicionalmente, en la fabricacion del hormigon, se mezclan el aglutinante, la arena, el agua y las gravillas, se echan en un molde, y a continuation se hacen vibrar para la colocation, la desgasificacion y el compactado.
La vibracion reduce las tensiones cohesivas y de friction que unen el hormigon en estado fresco. Esto favorece la distribucion de los granos que lo constituyen, y permite sacar las burbujas de aire, haciendo que suban a la superficie. De este modo, se facilita el llenado del molde, al igual que el recubrimiento de las eventuales armaduras. El resultado es un hormigon homogeneo y mas compacto, con menos burbujas de aire y que presenta un buen estado de la superficie.
En la actualidad, existen dos categorlas de dispositivos que permiten generar de forma mecanica la vibracion del hormigon.
La primera categorla comprende los dispositivos de vibracion internos, llamados tambien agujas vibrantes, por lo general utilizadas en la obra. Estos dispositivos se sumergen dentro del hormigon durante su colocacion y le transmiten la vibracion directamente.
La segunda categorla, habitualmente utilizada en el campo de los prefabricados, comprende los dispositivos de vibracion externos, que actuan sobre una o varias caras del hormigon, por medio de un molde, de un encofrado, de una mesa vibradora, etc. Las mesas vibradoras, por ejemplo, consisten por lo general en un soporte metalico para el
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material que hay que hacer que vibre, que se apoya sobre unos pivotes elasticos de elastomero y que vibran bajo el efecto de uno o de varios vibradores mecanicos.
Mayoritariamente, los dispositivos conocidos utilizan unos vibradores de masas excentricas, que funcionan mediante la rotacion de unas masas excentricas, que crean una fuerza centrlfuga que origina la vibracion.
Estos vibradores presentan numerosos inconvenientes.
En primer lugar, pueden crear molestias vibratorias que se propagan no solo al dispositivo, sino tambien a todo el entorno de trabajo, lo que hace necesario un mantenimiento preventivo constante de todo el material para luchar contra los desajustes causados por las vibraciones.
Por otra parte, estos generan contaminacion acustica.
Para hacer que varlen los parametros de vibracion (amplitud, direction, frecuencia), es necesaria la sincronizacion de varios vibradores. En este caso, el desgaste de uno de los vibradores puede provocar un desfase de las velocidades de rotacion o de la inclination de las masas excentricas, con los otros vibradores. La vibracion se vuelve por lo tanto heterogenea e incontrolable en todo el dispositivo, lo que conlleva defectos en los productos fabricados y aumenta el desgaste de todo el dispositivo de vibracion y los riesgos de su rotura por fatiga.
E, incluso cuando varios vibradores estan sincronizados, las gamas de frecuencia y de fuerza de vibracion utilizadas siguen siendo limitadas, y el paso de una frecuencia o de una aceleracion a otra durante un ciclo de fabrication es delicado.
El objetivo de la presente invention es proponer una solution alternativa a los dispositivos de vibracion clasicos, desprovista de los inconvenientes mencionados con anterioridad.
De manera mas particular, la presente invencion tiene como objetivo proporcionar un dispositivo que permita la vibracion eficaz de una mezcla endurecible que hay que tratar, el control de los parametros de vibracion y la disminucion de las molestias, en particular sonoras, para el usuario.
Este objetivo se consigue por medio de un dispositivo de vibracion para el tratamiento de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigon, comprendiendo el dispositivo al menos un generador de vibraciones y un elemento de transmision que incluye un molde adaptado para contener la mezcla endurecible que hay que tratar, caracterizado por que el generador de vibraciones comprende un generador de ondas acusticas y por que el dispositivo comprende, ademas, unos medios de acoplamiento que incluyen un fluido, en particular el aire, entre el generador de ondas acusticas y el elemento de transmision.
En la presente description, se llaman medios de acoplamiento a unos medios que permiten la transmision de las ondas acusticas producidas por el generador de ondas acusticas al elemento de transmision que se encuentra en contacto con el material que hay que tratar. Estos medios de acoplamiento comprenden un fluido, que es por lo general el aire.
En un fluido, las ondas acusticas se propagan en forma de una oscilacion longitudinal de las moleculas alrededor de una position de equilibrio, generando una sucesion de zonas de compresion y de depresion.
La presente invencion consiste en utilizar las variaciones de presion del fluido, as! generadas, para hacer que vibre el elemento de transmision situado en el campo de action de las ondas y en contacto con el material que hay que hacer que vibre, transmitiendo el elemento de transmision su vibracion al material que hay que hacer que vibre.
La vibracion por ondas acusticas presenta varias ventajas.
Permite una vibracion homogenea del material, gracias a un control total de las frecuencias y de las amplitudes generadas y transmitidas a la parte que hay que hacer que vibre. Esta permite, en particular, el paso facil de una frecuencia a otra durante un mismo ciclo de fabricacion.
Permite trabajar a baja frecuencia, en particular con infrasonidos, inaudibles para el usuario.
Permite una infinidad de combinaciones de frecuencias y de amplitudes.
Por otra parte, permite limitar la propagation de molestias vibratorias al entorno de trabajo y, por lo tanto, el desajuste de maquinas proximas.
De acuerdo con la invencion, el material que hay que tratar es una mezcla endurecible, por ejemplo un mortero o un hormigon, adaptada para ser contenida dentro de un molde que constituye todo o parte del elemento de transmision.
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Hay que senalar que en algunas aplicaciones, en particular en el campo de la construccion, el dispositivo de vibracion de acuerdo con la invencion se podra adaptar para tratar una masa de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigon, superior a 100 kg, e incluso superior a 1 tonelada, y en algunos casos superior a 5 toneladas. En otras aplicaciones, la masa de material que hay que tratar tambien podra ser mucho menor.
En la presente descripcion, se entiende por molde cualquier elemento adaptado para recibir un material y provisto de una pared de retencion adaptada para impedir la expansion horizontal de dicho material, presentando de este modo el molde una huella hueca dentro de la cual se puede introducir el material que hay que tratar, pudiendo adoptar el material, al endurecerse, la forma de esta huella y pudiendo, despues de endurecerse, extraerse de dicho molde conservando dicha forma.
La pared de retencion del molde puede estar compuesta por uno o por varios elementos. El molde puede comprender un fondo distinto de dicha pared o puede comprender un fondo formado de una sola pieza con dicha pared.
De acuerdo con un ejemplo de realizacion, el material que hay que tratar se vierte en el suelo, dentro de una excavacion que comprende unas paredes laterales y un fondo formados directamente por el suelo. En este caso, el elemento de transmision esta compuesto por el suelo, formando la excavacion un molde para el material que hay que tratar.
De acuerdo con otro ejemplo de realizacion, la pared de retencion del molde comprende al menos un panel de encofrado.
De acuerdo con un ejemplo, el molde comprende un fondo, en particular un fondo sustancialmente plano, y una pared de retencion lateral, y la pared lateral del molde se puede desmontar de su fondo.
De acuerdo con una disposition preferente, el molde consta al menos de una abertura, en particular en su cara superior, de modo que el material contenido dentro del molde esta al aire libre.
De acuerdo con un ejemplo, el elemento de transmision, en particular el molde, es rlgido, en particular bastante rlgido para no deformarse bajo la carga del material que hay que tratar. De acuerdo con un ejemplo, el elemento de transmision y en particular el molde, es de madera o de acero.
Bajo el efecto de las vibraciones generadas por el generador de ondas acusticas, el elemento de transmision se desplaza en su conjunto. El desplazamiento en cada punto del elemento de transmision es sustancialmente el mismo y tiene, en particular, el mismo sentido y sustancialmente la misma amplitud.
Por lo general, la amplitud maxima de desplazamiento del elemento de transmision, y en particular del molde, bajo el efecto de las vibraciones generadas por el generador de ondas acusticas, esta comprendida entre 0,1 y 5 mm.
Ademas del molde, el elemento de transmision puede comprender un soporte para dicho molde, en particular una placa de soporte, al cual esta fijado de manera ventajosa el molde.
De acuerdo con un aspecto de la invencion, el generador de ondas acusticas comprende al menos un altavoz. En la presente patente de invencion, se entiende por altavoz un dispositivo alimentado por una corriente electrica provisto bien de una membrana que realiza un movimiento de traslacion, o bien de unas palas que realizan un movimiento de rotation, lo que corresponde a las variaciones de dicha corriente electrica. El desplazamiento rapido de la membrana o de las palas crea un movimiento de depresion y sobrepresion de las partlculas del aire lo que provoca la vibracion del elemento de transmision situado en el campo de action del altavoz.
De acuerdo con un ejemplo, el generador de vibraciones comprende, ademas, un cajon que alberga el generador de ondas acusticas.
Si el generador de ondas acusticas comprende un altavoz, este altavoz puede en particular desembocar en un paso de una pared lateral del cajon o en un paso de la cara superior del cajon.
De acuerdo con un ejemplo, el cajon consta de al menos un respiradero, por lo que forma un resonador de Helmholtz. Se puede entonces utilizar la onda trasera del altavoz, emitida por el respiradero del cajon (tambien llamado cajon “bass reflex”) para hacer que vibre el elemento de transmision. Este tipo de cajon presenta un ascenso rapido en potencia y una muy alta estabilidad.
De preferencia, el respiradero esta situado en el extremo superior del cajon.
De preferencia, el respiradero esta, por otra parte, dispuesto frente al elemento de transmision, en particular al molde y en particular al fondo del molde.
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De acuerdo con un ejemplo, el generador de vibracion comprende, ademas, un cinturon que rodea la pared lateral del cajon y que se extiende en vertical mas alla de dicha pared, y unos medios de ajuste en altura de dicho cinturon. Estas disposiciones permiten el ajuste de la distancia que separa al elemento de transmision del generador de ondas acusticas.
De acuerdo con un ejemplo, los medios de acoplamiento comprenden, ademas de un fluido como el aire, unos medios de apoyo elastico o viscoelastico sobre los cuales esta montado el elemento de transmision.
En la presente solicitud, el elemento de transmision se podra poner bien sobre los medios de apoyo elasticos o viscoelasticos, o bien fijarse a estos medios de apoyo.
De acuerdo con un ejemplo, los medios de apoyo comprenden al menos un pivote o una capa de material viscoelastico. De acuerdo con una variante, los medios de apoyo comprenden unos muelles metalicos. Los apoyos de un material viscoelastico ofrecen sin embargo una mayor amplitud de desplazamiento, a igual potencia, y una mayor regularidad.
De acuerdo con un ejemplo, los medios de apoyo elasticos o viscoelasticos estan dispuestos sobre el generador de vibraciones, de preferencia sobre el borde superior del cajon o del cinturon.
De acuerdo con un ejemplo, los medios de apoyo elasticos o viscoelasticos comprenden una capa de material viscoelastico que se extiende de acuerdo con un contorno cerrado de modo que el generador de vibraciones, el elemento de transmision y la capa de material viscoelastico forman un recinto cerrado.
De acuerdo con un ejemplo, el dispositivo de vibracion comprende al menos dos generadores de vibraciones.
De acuerdo con una disposicion ventajosa de la invencion, las vibraciones generadas en el dispositivo de vibracion proceden exclusivamente de uno o varios generador(es) de ondas acusticas, en particular de un altavoz o de varios altavoces. El dispositivo de vibracion de acuerdo con la invencion no comprende de preferencia ningun generador mecanico de vibraciones.
De acuerdo con un ejemplo, el generador de ondas acusticas emite unas ondas cuya frecuencia esta comprendida entre 10 y 1.500 Hz segun el material. Se utilizara, de preferencia, una frecuencia comprendida entre 10 y 300 Hz, en particular entre 10 y 80 Hz y, de manera mas preferente aun, comprendida entre 15 y 50 Hz para unas vibraciones acusticamente no perjudiciales.
De manera ventajosa, la potencia maxima suministrada por el generador de vibraciones o el conjunto de los generadores de vibraciones si hay varios, en particular por el o los generador(es) de ondas acusticas, es superior a 500 W, de preferencia superior a 1.000 W, incluso de manera mas preferente superior a 2.000 W, de manera preferente inferior a 50 KW.
Para obtener dicha potencia, el generador de ondas acusticas comprende por lo general, ademas de un altavoz o de varios altavoces tal como se han definido con anterioridad, uno o varios amplificador(es) de potencia acoplado(s) a dicho altavoz o dichos altavoces.
De acuerdo con un ejemplo ventajoso de realizacion de la invencion, el elemento de transmision adaptado para recibir la mezcla que hay que tratar comprende un molde, en particular un molde rlgido, el generador de vibraciones comprende un cajon que alberga el generador de ondas acusticas, en particular un altavoz, el cajon consta de al menos un respiradero dirigido hacia el fondo del molde, y los medios de acoplamiento comprenden unos medios de apoyo elasticos o viscoelasticos sobre los cuales esta montado el elemento de transmision, en particular el molde, de modo que el elemento de transmision, en particular el molde, se traslada verticalmente en un movimiento de vaiven bajo el efecto de las vibraciones emitida por el generador de ondas acusticas.
De acuerdo con un ejemplo ventajoso de realizacion de la invencion, el elemento de transmision adaptado para recibir la mezcla que hay que tratar comprende un molde, el generador de vibraciones comprende un cajon que alberga el generador de ondas acusticas, en particular un altavoz, y los medios de acoplamiento comprenden unos medios de apoyo elasticos o viscoelasticos sobre los cuales esta montado el elemento de transmision, en particular el molde, y el elemento de transmision, los medios de apoyo y el cajon delimitan un recinto cerrado, trasladandose el elemento de transmision, en particular el molde, verticalmente en un movimiento de vaiven bajo el efecto de las vibraciones emitidas por el generador de ondas acusticas.
La presente invencion se refiere tambien a una maquina de fabrication de un elemento moldeado de mezcla endurecida, en particular un elemento de albanilerla, que comprende un dispositivo de vibracion tal como se ha definido con anterioridad.
La presente invencion tiene, ademas, por objeto un procedimiento de vibracion de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigon, para tratar dicha mezcla, comprendiendo el procedimiento al menos la
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sucesion de etapas siguientes:
a) se suministra la mezcla endurecible que hay que tratar,
b) se suministra al menos un generador de vibraciones que comprende un generador de ondas acusticas y un
elemento de transmision, que incluye un molde y acoplado mediante unos medios de acoplamiento que incluyen un fluido, en particular el aire, al generador de vibraciones,
c) se introduce la mezcla endurecible que hay que tratar en el interior de dicho molde, y
d) se activa el generador de ondas acusticas, por lo que el elemento de transmision y la mezcla que hay que
tratar se someten a las ondas acusticas de dicho generador de ondas acusticas.
En particular, el procedimiento de vibracion de acuerdo con la invencion se puede utilizar para el compactado de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigon, en particular la evacuacion de los vaclos contenidos en dicha mezcla y/o la reorganizacion de las partlculas que lo constituyen.
De acuerdo con otro ejemplo, o como complemento de lo anterior, el procedimiento tambien se puede adaptar para repartir una mezcla endurecible, en particular un motero o un hormigon en el interior de su molde.
De forma ventajosa, se ajusta la potencia eficaz total suministrada por el generador de vibraciones o el conjunto de los generadores de vibraciones si hay varios, a un valor superior a 500 W, de preferencia superior a 1.000 W, de manera aun mas preferente superior a 2.000 W, y de manera preferente inferior a 50 KW. Dicha potencia es necesaria para hacer que el material que hay que tratar vibre a la frecuencia y la amplitud deseadas.
Para obtener dicha potencia, el generador de ondas acusticas comprende, por lo general, ademas de un altavoz o de varios altavoces tal como se ha definido con anterioridad, uno o varios amplificador(es) de potencia acoplado(s) a dicho altavoz o dichos altavoces.
De manera ventajosa, el elemento de transmision esta montado sobre unos medios de apoyo elasticos o viscoelasticos.
De acuerdo con un ejemplo, se ajusta la frecuencia de vibracion en funcion de la masa de material que hay que tratar.
De acuerdo con un ejemplo, se ajusta la frecuencia de vibracion entre 10 y 1.500 Hz, en particular entre 10 y 300 Hz, de preferencia entre 10 y 80 Hz y de manera aun mas preferente entre 15 y 50 Hz.
De preferencia, se utilizara, en el procedimiento de vibracion de acuerdo con la invencion, un dispositivo tal como se ha descrito con anterioridad y definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
La presente invencion se refiere tambien a un procedimiento de fabricacion de un elemento moldeado de mezcla endurecible, que comprende todas las etapas del procedimiento de vibracion tal como se ha definido con anterioridad y que comprende, ademas, despues de estas etapas, una etapa de desmoldeo del elemento de mezcla conformado en el interior del molde.
La etapa de desmoldeo se realiza cuando la mezcla se ha vuelto, como mlnimo, lo suficientemente firme como para conservar la forma correspondiente a la huella del molde, una vez extraldo de dicho molde. La mezcla se denomina “desmoldable” o “conformada”.
La duracion necesaria para que la mezcla adquiera dicha firmeza es distinta segun su naturaleza.
El procedimiento de fabricacion comprende, por lo tanto, por lo general una etapa de secado, mas o menos larga, despues de la vibracion y antes del desmoldeo.
En la presente invencion se describen varios ejemplos de realizacion. Sin embargo, salvo que se indique lo contrario, las caracterlsticas descritas en relacion con un ejemplo de realizacion cualquiera se pueden aplicar a otro ejemplo de realizacion.
Se mostraran otras caracterlsticas y ventajas de la invencion con la lectura de la siguiente description de unos ejemplos de realizacion de la invencion dados a tltulo ilustrativo y no limitativo. Esta descripcion hace referencia a las hojas de dibujos adjuntas, en los que:
- la figura 1 es una vista esquematica de un dispositivo de vibracion de acuerdo con una primera forma de realizacion de la presente invencion;
- la figura 2 es una vista de detalle de una prensa vibrante que integra un dispositivo de vibracion de acuerdo con una segunda forma de realizacion de la presente invencion;
- las figuras 3A a 3C ilustran diferentes etapas de implementation del procedimiento de acuerdo con la invencion.
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En la figura 1, se ha representado de manera esquematica un dispositivo de vibracion 100 de acuerdo con la presente invencion, que comprende un generador de vibraciones 10 y un elemento de transmision que adopta, en el ejemplo, la forma de un molde 20 rlgido, en particular un molde metalico, provisto de un fondo 21 y de una pared lateral 22 y adaptado para recibir un material que hay que tratar 30, por ejemplo hormigon.
El generador de vibraciones 10 comprende un generador de ondas acusticas, en este caso la forma de un altavoz de membrana 12.
Como se ilustra de forma esquematica en la figura 1, la senal emitida por el altavoz 12 se genera mediante un ordenador 40 y a continuacion se trata mediante un amplificador 42 conectado directamente al altavoz 12. Un transformador 44 alimenta el amplificador 42 con corriente continua.
El generador de vibraciones 10 comprende, ademas, un cajon 14, dentro del cual esta alojado el altavoz 12. En el ejemplo, el cajon 14 presenta una forma de paraleleplpedo. Consta de un fondo 14a, de una pared lateral 14b y, en su extremo superior 14c, de un orificio o respiradero 16 cuya funcion se definira con mas detalle a continuacion.
Como se ilustra en la figura 1, se realiza un paso 18 en la pared lateral 14b del cajon. Este paso 18 presenta aqul una seccion circular que corresponde sustancialmente al diametro maximo del altavoz 12, en su extremo delantero. De este modo, el altavoz 12 desemboca en el paso 18 de la cara lateral 14b del cajon 14, estando su membrana 13 orientada hacia el exterior.
En su extremo superior 14c, el cajon 14 esta rodeado por un cinturon o faldon 50.
Este cinturon 50 esta fijado en la cara lateral 14b del cajon 14 mediante un sistema de fijacion 52 que permite el ajuste de su posicion, con respecto al cajon 14, en el sentido de la altura.
En el extremo superior del cinturon 50, y de manera mas particular en su borde superior dirigido hacia arriba, estan dispuestos unos medios de apoyo 60.
Estos medios de apoyo 60 estan, en el ejemplo, compuestos por una capa de material viscoelastico que se extiende de acuerdo con un contorno cerrado a lo largo del borde superior del cinturon 50, es decir en todo el perlmetro de dicho cinturon 50.
De acuerdo con otras variantes de realizacion, sin embargo, los medios de apoyo tambien podrlan comprender una sucesion de pivotes de un material viscoelastico, o incluso unos muelles metalicos, o cualquier otro elemento con un comportamiento elastico o viscoelastico.
En el ejemplo, el fondo 21 del molde 20 se extiende horizontalmente, por encima del cajon 14, y de manera mas particular en la prolongacion del respiradero 16.
Como se ilustra en la figura 1, el molde 20 se apoya sobre la capa de material viscoelastico 60. De este modo, con el cinturon 50 y el cajon 14, delimita un espacio cerrado 70.
El principio de funcionamiento del dispositivo de vibracion 100 descrito con anterioridad es el siguiente:
Cuando se genera una senal mediante el ordenador 40, esta senal la trata el amplificador 42 y a continuacion se transmite al altavoz 12.
El motor magnetico 15 del altavoz 12 transforma por tanto la corriente electrica recibida en un desplazamiento de una bobina que crea un campo magnetico que somete a la membrana 13 a la fuerza de Laplace. La membrana 13 reproduce la senal realizando un movimiento de traslacion que reproduce las variaciones de la corriente electrica recibida. El desplazamiento rapido de la membrana 13 crea un movimiento de depresion y sobrepresion de las partlculas del aire, en la parte de delante y en la parte de atras de dicha membrana.
El aire contenido en el interior del cajon 14 forma, por lo tanto, un medio de acoplamiento entre el altavoz 12 y el molde 20, permitiendo la propagacion de las ondas acusticas traseras del altavoz hasta el molde 20. Las ondas delanteras del altavoz 12 se emiten aqul hacia el exterior del cajon 14.
Bajo el efecto de la radiacion sonora que se hace por el respiradero 16, y por lo tanto del desplazamiento del aire al salir de este respiradero 16, el molde 20, montado sobre sus apoyos 60, se desplaza con un movimiento periodico y transmite su vibracion mecanica al material 30 que este contiene.
En el ejemplo, al realizarse el molde 20 en un material no elasticamente deformable, no flexible, los medios de acoplamiento compuestos por el aire contenido en el interior del cajon 14 se completan por los medios de apoyo viscoelasticos 60 que permiten el desplazamiento del molde 20 bajo el efecto de las ondas acusticas propagadas por el aire y de este modo garantizan la transmision de la vibracion, causada por las ondas acusticas, al material que
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hay que hacer que vibre 30.
La figura 3A ilustra el molde 20 lleno de hormigon 30, antes del comienzo de la vibracion.
Bajo el efecto de la vibracion, se facilita el llenado del molde. El hormigon 30 se reparte de forma uniforme en el interior del molde 20. Como se ilustra en la figura 3B, la superficie del hormigon se nivela y el material se ha propagado por todo el fondo del molde 20.
Por otra parte, bajo el efecto de la vibracion, las burbujas de aire 31 contenidas en el hormigon se expulsan hacia la superficie.
Cuando termina la vibracion, el hormigon se ha reorganizado tanto a nivel macroscopico (reparto en el interior del molde), como microscopico (supresion de las burbujas de aire, distribucion de las partlculas del material).
La frecuencia, as! como la duracion de la vibracion, se seleccionan en funcion de parametros tales como la masa y/o el volumen del material que hay que hacer que vibre y/o la naturaleza de este material (reologla, geometrla, propiedades mecanicas), etc.
La frecuencia de vibracion esta, por ejemplo, comprendida entre 10 y 1.500 Hz. Esta se puede modificar durante un ciclo de vibracion. En particular, el ciclo de vibracion se puede subdividir en un primer ciclo de vibracion destinado a facilitar el llenado del molde, y un segundo ciclo de vibracion destinado a densificar el material en el interior del molde. El segundo ciclo de vibracion puede ir seguido de un tercer ciclo de vibracion destinado a facilitar el desmoldeo del material solidificado.
La figura 2 representa una prensa vibrante 900, destinada a la fabrication de elementos prefabricados de hormigon tales como unos elementos de albanilerla (en particular bloques, adoquines, etc.), componentes para pared, elementos de estructuras (en particular losas, vigas, viguetas, etc.), de paramento, de conductos, de mobiliario, etc., y que comprende un dispositivo de vibracion 200 de acuerdo con una segunda forma de realization de la invention.
Al ser la prensa vibrante 900 de tipo conocido, esta solo se describira aqul de forma sucinta.
La maquina 900 consta de un bastidor 90 y de una tolva 92 destinada a contener la mezcla de arena, cemento, adyuvantes, granulados y agua.
Esta consta, ademas, de un pilon 80 coronado por un travesano 82 que comprende, en cada extremo lateral, unas correderas 84a, 84b montadas moviles en traslacion a lo largo de dos columnas verticales 94a, 94b.
El pilon 80 se puede accionar por medio de un cilindro de pilon 86.
El dispositivo de vibracion 200, integrado en la prensa vibrante 900, comprende aqul dos generadores de vibraciones acusticas 110a, 110b, identicos al 10 descrito con anterioridad en relation con la figura 1, dispuestos uno junto al otro sobre el fondo del bastidor 90 por medio de unos pivotes 19.
Cada uno de estos generadores de vibraciones 110a, 110b comprende un cajon 14 y un altavoz de membrana 12.
Un cinturon 50, identico al descrito con anterioridad en relacion con la figura 1, rodea el extremo de cada cajon 110a, 110b, y unos medios de apoyo 60, en forma de capas de material viscoelastico, estan dispuestos en el extremo superior de cada cinturon 50.
Un molde 120 que comprende una placa de fondo 121, por ejemplo una plancha de madera, adaptada para apoyarse sobre los medios de apoyo 60 y una pared lateral 122 formada por un faldon o un marco rectangular apoyado contra la placa de fondo 121, esta destinado a recibir el hormigon 130 procedente de la tolva 92.
En las prensas vibrantes actuales, se pueden adaptar unos marcos con diferentes configuraciones sobre una misma placa de fondo, de tal modo que se realicen diferentes tipos de elementos de hormigon.
Por ejemplo, en el caso en el que se desea realizar unos elementos de albanilerla como unos bloques o unos adoquines, el marco 122 pude formar una multitud de alveolos de formas que corresponden a los elementos que hay que realizar.
El marco 122 es movil en traslacion a lo largo de dichas dos columnas verticales 94a, 94b, a las cuales esta unido por medio de unas correderas 96a, 96b.
Por otra parte, estan previstos unos cilindros de desmoldeo 98 para volver a subir verticalmente el marco 122 y separarlo de la placa de fondo 121, lo que permite el desmoldeo del o de los elementos de hormigon como se describira a continuation.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Un procedimiento de fabrication de un elemento de hormigon, utilizando la prensa vibrante 900 tal como se ha descrito con anterioridad, se describe a continuation de tal modo que ilustra la utilization del dispositivo de vibration 200 de acuerdo con la invention.
En una primera etapa del procedimiento, la placa de fondo 121 se deposita sobre los apoyos 60.
En una segunda etapa, el marco 122 se deposita sobre la placa 121, mediante la traslacion de las correderas 96a, 96b, hacia abajo, a lo largo de las columnas 94a, 94b.
En una tercera etapa, el molde 120, compuesto por la placa de fondo 121 y el marco 122, se llena con hormigon 130.
En una cuarta etapa, se baja el pilon 80 hasta que se apoya sobre el volumen de hormigon.
El dispositivo de vibration 200 se pone entonces en marcha. Los altavoces 12 de los generadores de vibraciones 110a, 110b se alimentan con corriente, provocando un movimiento de traslacion de sus membranas. Bajo el efecto de este movimiento, se crean unas depresiones y sobrepresiones sucesivas en el interior de cada cajon 14. Estas variaciones de presion se transmiten al molde 120 mediante los respiraderos de los cajones, dichos respiraderos estan formados en la cara superior de los cajones y situados frente a la placa de fondo 121.
Al estar la placa de fondo 121 soportada por unos medios viscoelasticos 60, esta vibra bajo el efecto de estas variaciones de presion, transmitiendo su vibration al hormigon 130 con el cual esta en contacto.
Al estar cerrado el recinto compuesto respectivamente por un cajon 14, el cinturon 50 que lo rodea, los medios de apoyo 60 y la placa de fondo 121, no existe desperdicio de las ondas acusticas, y la vibration del molde 120 y de su contenido es optima.
Durante todo el tiempo de la vibration, el pilon 80 se mantiene apoyado contra el hormigon, en el interior del molde 120.
Cuando se para el dispositivo de vibration 200, el pilon 80 vuelve a subir.
Una vez el hormigon esta firme o es desmoldable, los cilindros de desmoldeo 96 levantan el marco 122 para alejarlo del elemento de hormigon moldeado, que entonces se puede retirar.
El dispositivo de vibration de acuerdo con la invention permite una vibration muy eficaz del hormigon. El material queda compactado. Este resiste mejor a las tensiones mecanicas y presenta un estado de la superficie muy satisfactorio.
Por otra parte, los ensayos han demostrado que un dispositivo de vibration de acuerdo con la invention permite que el hormigon vibre de forma tan eficaz como una mesa vibradora provista de un dispositivo mecanico de transmision de vibraciones, con masas excentricas.
Estos ensayos han consistido en comparar las densidades y las resistencias a la compresion de tres muestras de hormigon de consistencia plastica, situadas dentro de unos moldes de vidrio identicos de 94 mm de diametro y de 200 mm de altura.
Una primera muestra (muestra n.° 1) no se ha hecho vibrar.
Una segunda muestra (muestra n.° 2) se ha hecho vibrar de forma mecanica, sobre una tabla vibradora clasica, a la frecuencia de 60 Hz durante 20 segundos.
Una tercera muestra (muestra n.° 3) se ha hecho vibrar de forma acustica, a una frecuencia de 20 Hz y durante 60 segundos, utilizando un dispositivo de vibration de acuerdo con la invention.
El dispositivo de vibration acustica utilizado comprendla un generador de vibraciones provisto de un cajon paralelepipedico con las siguientes dimensiones: una altura de 567 mm, una anchura de 400 mm, una profundidad de 400 mm, una section cuadrada del respiradero de 85 x 85 mm y una profundidad del respiradero de 140 mm. En este dispositivo, el altavoz desembocaba en un paso formado en la cara superior del cajon, en la que tambien estaba formado el respiradero.
Los resultados de estos ensayos se ofrecen en la siguiente tabla 1.
Tabla 1
Densidad [kg/m3] Compresion [kN]
Muestra n.° 1
2.104 279
5
10
15
20
25
30
Densidad [kg/m3] Compresion [kN]
Muestra n.° 2
2.311 339
Muestra n.° 3
2.274 330
Se recuerda que la densidad es un indicador significativo del contenido en aire del hormigon y, por lo tanto, de la manera como este se ha compactado. La resistencia a la compresion tambien es un indicador de la buena compactacion del hormigon, un hormigon bien compactado resiste mejor a las tensiones mecanicas.
A la vista de estos resultados, se ve que el dispositivo de acuerdo con la presente invencion permite obtener un hormigon que presenta una densidad y una resistencia a la compresion tan elevadas como las de un hormigon identico que se ha hecho vibrar de forma mecanica. El dispositivo de acuerdo con la invencion permite, por lo tanto, compactar el hormigon de forma tan eficaz como una mesa vibradora provista de un dispositivo mecanico de transmision de vibraciones, con masas excentricas.
Los ejemplos ilustrados y descritos con anterioridad no son limitativos de la presente invencion.
De este modo, de acuerdo con otros ejemplos de realization, un dispositivo de vibration de acuerdo con la invencion puede utilizar, ya no la onda acustica trasera de un altavoz, sino su onda acustica delantera.
De acuerdo con otro ejemplo, el dispositivo de vibracion de acuerdo con la invencion puede comprender mas de dos generadores de vibraciones.
De acuerdo con otro ejemplo, un mismo cinturon, ajustable en altura, puede rodear varios cajones adyacentes.
Por otra parte, si en los ejemplos ilustrados, el cajon esta siempre rodeado por un cinturon, este no es indispensable, y los medios de apoyo tambien pueden estar directamente colocados sobre el borde o sobre la cara superior del cajon.
En los ejemplos ilustrados, el cajon esta completamente abierto en su lado superior. De acuerdo con otro ejemplo, se puede practicar un respiradero de section mas pequena en una cara, en particular la cara superior, del cajon.
Por ultimo, aunque la presente description se haya hecho teniendo en cuenta como ejemplo el campo de la construction, y de manera mas particular la vibracion del hormigon prefabricado, tambien se podra utilizar un dispositivo de vibracion de acuerdo con la presente invencion en cualquier otro campo, por ejemplo el campo del mobiliario, en el que se debe hacer vibrar los materiales, en particular para que se compacten.

Claims (18)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de vibracion (100, 200) para el tratamiento de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigon (30, 130), comprendiendo el dispositivo al menos un generador de vibraciones (10, 110a, 110b) y un elemento de transmision (20, 120) que incluye un molde adaptado para contener la mezcla endurecible que hay que tratar, caracterizado por que el generador de vibraciones (10, 110a, 110b) comprende un generador de ondas acusticas (12) y por que el dispositivo (100, 200) comprende, ademas, unos medios de acoplamiento que incluyen un fluido, en particular el aire, entre el generador de ondas acusticas (12) y el elemento de transmision (20, 120).
  2. 2. Dispositivo de vibracion (100, 200) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que los medios de acoplamiento comprenden, ademas, unos medios de apoyo elasticos o viscoelasticos (60) sobre los cuales esta montado el elemento de transmision (20, 120).
  3. 3. Dispositivo de vibracion de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que los medios de apoyo elasticos o viscoelasticos (60) estan dispuestos sobre el generador de vibraciones (10, 110a, 110b).
  4. 4. Dispositivo de vibracion (100, 200) de acuerdo con la reivindicacion 2 o 3, en el que los medios de apoyo (60) comprenden una capa de material viscoelastico (60) que se extiende de acuerdo con un contorno cerrado de modo que el generador de vibraciones (10, 110a, 110b), el elemento de transmision (20, 120) y la capa de material viscoelastico (60) delimitan un recinto cerrado.
  5. 5. Dispositivo de vibracion (100, 200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el generador de ondas acusticas (12) comprende al menos un altavoz.
  6. 6. Dispositivo de vibracion (100, 200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el generador de vibraciones (10, 110a, 110b) comprende, ademas, un cajon (14) que alberga el generador de ondas acusticas (12).
  7. 7. Dispositivo de vibracion (100, 200) de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que el cajon (14) consta al menos de un respiradero (16), por lo que forma un resonador de Helmholtz.
  8. 8. Dispositivo de vibracion (100, 200) de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el respiradero (16) esta dispuesto frente al elemento de transmision (20, 120).
  9. 9. Dispositivo de vibracion (100, 200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el generador de vibraciones comprende, ademas, un cinturon (50) que rodea la pared lateral (14b) del cajon (14) y que se extiende verticalmente mas alla de dicha pared (14b), y unos medios de ajuste en altura (52) de dicho cinturon (50).
  10. 10. Dispositivo de vibracion (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende al menos dos generadores de vibraciones (110a, 110b).
  11. 11. Dispositivo de vibracion (100, 200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el generador de ondas acusticas (12) emite unas ondas cuya frecuencia esta comprendida entre 10 y 1.500 Hz, de preferencia entre 10 y 80 Hz, y de manera aun mas preferente entre 15 y 50 Hz.
  12. 12. Maquina de fabricacion de un elemento moldeado de mezcla endurecida, que comprende un dispositivo de vibracion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
  13. 13. Procedimiento de vibracion de una mezcla endurecible, en particular de un mortero o de un hormigon (30, 130), para tratar dicha mezcla endurecible, caracterizado por que comprende al menos la sucesion de etapas siguientes:
    a) se suministra la mezcla endurecible que hay que tratar (30, 130),
    b) se suministra al menos un generador de vibraciones que comprende un generador de ondas acusticas, y un elemento de transmision (20, 120) que incluye un molde y acoplado mediante unos medios de acoplamiento que incluyen un fluido, en particular el aire, al generador de vibraciones (10, 110a, 110b),
    c) se introduce la mezcla endurecible que hay que tratar (30, 130) en el interior de dicho molde, y
    d) se activa el generador de ondas acusticas (12), por lo que el elemento de transmision (20, 120) y la mezcla endurecible que hay que tratar (30, 130) se someten a las ondas acusticas de dicho generador de ondas acusticas (12).
  14. 14. Procedimiento de vibracion de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que se ajusta la frecuencia de vibracion en funcion de la masa de mezcla endurecible que hay que tratar.
  15. 15. Procedimiento de vibracion de acuerdo con la reivindicacion 13 o 14, en el que se ajusta la frecuencia entre 10 y 1.500 Hz, de preferencia entre 10 y 80 Hz, y de manera aun mas preferente entre 15 y 50 Hz.
  16. 16. Procedimiento de vibracion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que se ajusta la potencia eficaz total suministrada por el generador de vibraciones o el conjunto de los generadores de vibraciones si hay varios, en un valor superior a 500 W, de preferencia superior a 1.000 W, de manera aun mas preferente superior a 2.000 W, de manera preferente inferior a 50 KW.
    5
  17. 17. Procedimiento de fabricacion de un elemento moldeado de mezcla endurecida, que comprende todas las etapas del procedimiento de vibracion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, y que comprende, ademas, despues de estas etapas, una etapa de desmoldeo del elemento de mezcla conformado en el interior del molde.
    10
  18. 18. Procedimiento de fabricacion de acuerdo con la reivindicacion 17, que comprende, ademas, despues de la vibracion de la mezcla endurecible, pero antes de la etapa de desmoldeo, una etapa de secado de la mezcla endurecible en el interior de su molde.
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