El sistema de impacto Hammer GT20 en los ensayos PDA
El sistema de impacto Hammer GT20 es un equipo innovador desarrollado por Geoteste para la realización de ensayos PDA, ofreciendo seguridad, productividad y confiabilidad en la evaluación de fundaciones profundas.
El control de calidad de las fundaciones profundas, incluyendo la aplicación de ensayos PDA con sistemas de impacto como el Hammer GT20, constituye una etapa esencial para la seguridad estructural y la viabilidad de los emprendimientos.
En obras de mediano y gran tamaño, especialmente con cargas elevadas o suelos heterogéneos, resulta imprescindible adoptar métodos confiables de verificación del rendimiento de los pilotes.
En este contexto, los ensayos de carga asumen un papel destacado.
De esta forma, estos ensayos permiten validar las premisas de diseño y evaluar el comportamiento real de las fundaciones in situ.
Ensayo de carga dinámica
Entre los métodos disponibles, el Ensayo de Carga Dinámica (PDA, Pile Driving Analyzer) se destaca como una solución moderna, eficiente y ampliamente difundida, capaz de proporcionar información relevante sobre la capacidad de carga, los mecanismos de transferencia de esfuerzos al suelo y la integridad estructural de los pilotes.
La confiabilidad del ensayo PDA, sin embargo, está directamente asociada a la calidad del sistema de impacto empleado, así como a la seguridad y a la repetibilidad del procedimiento ejecutivo.
Bajo esta perspectiva y alineada con la innovación tecnológica, Geoteste desarrolló el Sistema de Impacto Hammer GT20.
El sistema constituye una solución inédita en el mercado nacional, diseñada para elevar los niveles de seguridad, productividad y confiabilidad en la ejecución de ensayos PDA.
Siendo así, el Hammer GT20 representa un avance significativo en relación con los métodos tradicionales de aplicación de impacto.
El equipo integra conceptos consagrados de la ingeniería de fundaciones con una concepción moderna, automatizada y altamente segura.
1. Ensayos de Carga Dinámica (PDA): Conceptos y Objetivos
El Ensayo de Carga Dinámica es un ensayo normatizado en Brasil por la ABNT NBR 13208:2007, Pilotes, Ensayo de Carga Dinámica.
El ensayo es ampliamente utilizado para evaluar el rendimiento de fundaciones profundas.
Se aplica a pilotes prefabricados, pilotes metálicos, pilotes moldeados in situ y pilotes excavados con diferentes métodos ejecutivos.
El principio del ensayo se basa en la aplicación de impactos controlados en la cabeza del pilote, generando ondas de tensión que se propagan a lo largo del fuste hasta la punta. Siendo así, el análisis de la respuesta dinámica del pilote, obtenida por medio de sensores de aceleración y deformación instalados en secciones específicas del fuste, permite la determinación de parámetros fundamentales del sistema suelo, pilote.
Objetivos del ensayo PDA con Hammer GT20
Entre los principales objetivos del ensayo PDA, se destacan:
- Estimación de la capacidad de carga última movilizada del pilote,
- Evaluación de la distribución de la resistencia a lo largo del fuste, distinguiendo las porciones de fricción lateral y de resistencia de punta,
- Verificación de la longitud efectiva del pilote,
- Identificación de posibles anomalías estructurales, como estrechamientos, grietas o variaciones de sección,
- Determinación del coeficiente de seguridad en relación con la carga de trabajo adoptada en el diseño.
Para la realización del ensayo, son necesarios un equipo PDA (unidad computacional), sensores de aceleración (acelerómetros) y sensores de deformación (extensómetros), debidamente calibrados e instalados en el fuste del pilote. El ensayo aplica los impactos sobre un bloque de protección posicionado en la cabeza del pilote, responsable de distribuir uniformemente las tensiones y preservar la integridad estructural del elemento ensayado.
Por ello, los golpes deben presentar niveles de energía progresivamente crecientes, siendo el ensayo normalmente conducido hasta que se alcance, como mínimo, el doble de la carga de trabajo del pilote o hasta la ocurrencia de ruptura del bloque de impacto. El procesamiento de las señales registradas ocurre posteriormente por medio de software específicos, basados en la teoría de la propagación de ondas, lo que posibilita la interpretación de los resultados.
2-Sistemas Convencionales de Impacto para Ensayos PDA
Históricamente, la ejecución de ensayos PDA utiliza diferentes sistemas de impacto, seleccionados en función de la disponibilidad de equipos, de las condiciones de la obra y de las características de los pilotes. Entre los métodos más comunes, se destacan:
- Martillos hidráulicos acoplados a grúas,
- Torres metálicas con martillo de caída libre,
- Equipos de hincado (martillos hincapilotes) adaptados para la aplicación de los impactos.
Aunque funcionales, estos sistemas presentan limitaciones relevantes, especialmente en cuanto a la seguridad operacional, la logística de montaje, la productividad y la confiabilidad de los datos.
La necesidad de izar cargas pesadas y el trabajo en altura aumentan significativamente los riesgos operativos.
La dependencia de grúas o camiones con pluma eleva la complejidad de la movilización y la desmovilización de los equipos.
Estos factores contribuyen al aumento de los costos asociados a la ejecución del ensayo.
Además, la variabilidad en la aplicación de la energía de impacto y las dificultades de alineación del martillo con el eje del pilote pueden comprometer la calidad de los datos obtenidos, exigiendo mayor rigor en el control de la ejecución.
Figura 1 - Hammer de Geoteste ejecutando ensayo PDA en un pilote
Concepción del Hammer GT20
En el proceso ejecutivo del ensayo PDA, los sistemas de impacto deben cumplir simultáneamente con los requisitos de seguridad operacional, costo y productividad.
Estos requisitos varían en función de las diferentes condiciones de la obra.
Entre los métodos tradicionalmente utilizados, se destacan los martillos hidráulicos, las torres con martillo de caída libre y los equipos de hincado.
Cada uno de estos sistemas presenta características propias y aplicaciones específicas.
La elección del sistema depende de las particularidades de cada proyecto.
Sin embargo, la necesidad continua de innovación en el sector de fundaciones impulsó el desarrollo de soluciones más eficientes, productivas y seguras.
En este contexto, se desarrolló el Hammer GT20.
El Hammer GT20 utiliza la estructura de una máquina de Hélice Continua de pequeño porte y sustituye el sinfín por un sistema de martillo dirigido.
Este sistema garantiza la alineación con el eje del pilote y el control preciso del impacto durante la ejecución del ensayo.
Figura 2, Hammer GT20, Geoteste
Estructura y forma de trabajo del Hammer GT20
El Hammer GT20 se configura como un sistema de impacto automatizado sobre orugas, dotado de motor propio, torre, cables y martillo integrados. Su concepción, basada en equipos de hélice continua, permite una comprensión clara de su estructura y de los beneficios operacionales asociados.
En la ejecución de pilotes de hélice continua monitoreada, el proceso se inicia después de la movilización del equipo.
El procedimiento involucra el posicionamiento del sinfín, el aplomo de la torre, la perforación del suelo, la remoción del material excavado y la hormigonado del fuste.
El sistema monitorea todas las etapas en tiempo real, garantizando un elevado control de calidad y alta productividad.
Ejecución del ensayo PDA
La ejecución del ensayo PDA con el Hammer GT20 sigue una metodología racionalizada y segura.
Después de la movilización del equipo en la obra, el sistema se desplaza de forma autónoma hasta el punto del pilote ensayado.
A continuación, el sistema posiciona la torre, garantizando la alineación adecuada con el eje del elemento de fundación.
El propio equipo realiza la elevación del martillo hasta la altura previamente definida, de acuerdo con la energía de impacto deseada. El sistema aplica los golpes de forma sucesiva y controlada, mientras los sensores instalados en el pilote registran las señales dinámicas de aceleración y deformación.
Durante todo el proceso, el operador permanece alejado de la zona de impacto y controla el equipo por medio de radio control.
El sistema interrumpe el ensayo al alcanzar dos veces la carga de trabajo del pilote o cuando ocurre la ruptura del bloque de impacto.
Posteriormente, el entorno computacional procesa los datos recolectados, posibilitando la interpretación de los parámetros geotécnicos y estructurales de la fundación.
El sistema aplica golpes sucesivos y controlados, mientras los sensores registran las señales dinámicas de aceleración y deformación.
El sistema interrumpe el ensayo al alcanzar dos veces la carga de trabajo del pilote o en caso de ruptura del bloque de impacto.
Posteriormente, el entorno computacional procesa los datos recolectados, resultando en la interpretación y presentación de los parámetros de rendimiento de la fundación.
Ventajas del Hammer GT20
Frente a lo expuesto, se destacan las principales ventajas del sistema Hammer GT20, desarrollado por Geoteste:
- Eliminación del riesgo de caída de personas: a diferencia de los sistemas convencionales, el Hammer GT20 elimina la necesidad de trabajo en altura. El sistema realiza todas las operaciones a nivel del suelo, aumentando significativamente la seguridad del equipo.
- No requiere operaciones de izado: El equipo no requiere operaciones de izado, ya que fue diseñado para eliminar la necesidad de izar el martillo y sus componentes, reduciendo los riesgos operativos, simplificando la logística y disminuyendo el tiempo de preparación del ensayo.
- No requiere Plan de Izaje: por la inexistencia de cargas suspendidas, no hay necesidad de elaboración de un Plan de Izaje, lo que resulta en ahorro de tiempo y reducción de costos.
- Alta productividad: el Hammer GT20 posibilita la realización de hasta 20 ensayos PDA por día. En comparación, los sistemas tradicionales ejecutan, en promedio, de 5 a 8 ensayos diarios, debido a las etapas adicionales de montaje, izado y reposicionamiento.
- Sistema de elevada seguridad: la automatización del proceso, la ausencia de trabajo en altura, la eliminación de izajes y la operación remota hacen del Hammer GT20 un sistema extremadamente seguro, en conformidad con los requisitos de la ABNT NBR 13208:2007, Pilotes, Ensayo de Carga Dinámica.
- No requiere grúa o camión con pluma: el equipo no depende de grúas o camiones con pluma para montaje u operación, reduciendo costos logísticos y facilitando la actuación en obras con restricciones de espacio.
- Operación por radio control: La operación se realiza íntegramente por radio control, manteniendo al operador alejado de la zona de impacto, elevando el nivel de seguridad y garantizando confiabilidad en la adquisición de los datos.
- Sistema autoportante: el Hammer GT20 es totalmente autoportante, reuniendo en un único equipo la estructura, la torre, el martillo y los sistemas de control, además de poseer movilidad propia para desplazamiento y posicionamiento en los puntos de ensayo.
Hammer GT20 con la torre posicionada en horizontal
Figura 3, Hammer GT20 con la torre posicionada en horizontal
Patente propia
Geoteste desarrolló internamente todo el sistema Hammer GT20, configurando una solución patentada y de elevado potencial tecnológico. Esta iniciativa refleja el compromiso de la empresa con la innovación continua, la excelencia técnica y la generación de valor para sus clientes.
Al invertir en el desarrollo de tecnologías propias, Geoteste consolida su posición como referencia en el sector de ensayos geotécnicos, contribuyendo a la evolución de las prácticas de control de calidad en fundaciones profundas.
El Sistema de Impacto Hammer GT20 representa un hito en la ejecución de ensayos PDA en Brasil, reuniendo seguridad, productividad, confiabilidad e innovación en un único equipo. Su concepción moderna y autoportante elimina las limitaciones de los métodos tradicionales, proporcionando ganancias expresivas en eficiencia operacional y reducción de riesgos.
De esta forma, el Hammer GT20 se consolida como una solución tecnológica de excelencia, alineada con las demandas actuales de la ingeniería de fundaciones y con los más elevados estándares de calidad y seguridad exigidos por el mercado.
Aplicabilidad del Hammer GT20
La versatilidad del sistema de impacto Hammer GT20 amplía significativamente el campo de aplicación de los ensayos PDA.
El sistema resulta adecuado para diferentes tipologías de obras y variados contextos geotécnicos.
Al ser un equipo autoportante, sobre orugas y con elevada movilidad, el sistema permite su aplicación en obras urbanas con restricciones de espacio y acceso.
También puede ser utilizado en proyectos de gran tamaño, como obras industriales, de infraestructura y de energía.
En ambientes urbanos con áreas limitadas para grúas y equipos auxiliares, el Hammer GT20 presenta una ventaja operacional significativa.
En términos operacionales, el sistema no requiere el uso de camiones con pluma o grúas para el izaje de martillos y estructuras.
La capacidad de desplazamiento autónomo permite un rápido reposicionamiento entre pilotes.
Esta característica reduce las interferencias en el sitio de trabajo y minimiza los impactos en la logística de la obra.
Desde el punto de vista geotécnico, el sistema presenta un rendimiento eficiente en suelos de diferentes naturalezas.
Se aplica a depósitos arenosos, limo-arcillosos y a perfiles más complejos, con capas intercaladas y materiales de mayor resistencia.
El control preciso de la energía de impacto permite adaptar el ensayo a las características del suelo y al tipo de pilote.
Esta adaptación garantiza la movilización adecuada de las resistencias sin comprometer la integridad estructural del elemento ensayado.
Esta flexibilidad operacional refuerza el carácter multifuncional del sistema.
De esta forma, el equipo se posiciona como una solución robusta y eficiente para el control de calidad de fundaciones en proyectos de diferentes tamaños y complejidades.
Conclusión
Frente a lo expuesto, el Hammer GT20 se consolida como una solución tecnológica de elevado rendimiento para la ejecución de ensayos PDA, combinando seguridad operacional, alta productividad y confiabilidad técnica. Su concepción innovadora contribuye a la optimización de los procesos de control de calidad en fundaciones profundas, atendiendo a las exigencias normativas y a las demandas actuales del sector de la ingeniería geotécnica. Además, su aplicación favorece la reducción de riesgos, plazos y costos operacionales, reforzando la toma de decisión técnica por parte de proyectistas y constructores, con ganancias directas en la calidad global de los emprendimientos.
