Centrífuga geotécnica

Centrífuga geotécnica

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¿Para qué sirve la centrífuga geotécnica?

El objetivo de la centrífuga geotécnica, es simular artificialmente distintos procesos geotécnicos. Por ejemplo: consolidación, deformaciones, roturas de terrenos, etc. Este tipo de modelación ha permitido a ingenieros y geólogos, proyectar la estabilidad de excavaciones; estudiar a fondo la licuefacción del suelo bajo el efecto de las fuerzas de un sismo; realizar estimaciones y pruebas de hipótesis, de la estabilidad que tienen los túneles construidos en terrenos blandos; verificar la capacidad del terreno para soportar las cargas que va a recibir de las cimentaciones de una estructura; o proyectar los esfuerzos que va a soportar un muro de contención.

¿Cómo funciona una centrífuga geotécnica?

Para ello se utiliza una técnica denominada modelización centrífuga. Esta técnica busca construir el mismo escenario que tienen los ingenieros o los geólogos en la vida real; pero mucho más pequeño. Este modelo se construye a escala; es decir, manteniendo lo más preciso posible las mismas proporciones de la vida real. Por ejemplo, si se va a simular el efecto de un suelo licuable; y hay 40 centímetros de humus, 70 cms de arena fina y luego 60 cms de arcilla arenosa. El modelo a escala se construye con 40 mm de humus, 70 mm de arena fina y 60 mm de arcilla arenosa.

Este modelo a escala reducida, se introduce en una máquina centrífuga, con el fin de simular artificialmente los procesos geotécnicos tales como deformación, roturas, consolidación, etc. De esta manera, podemos proyectar lo que le ocurrirá a una obra que se cimiente en ese terreno. Gracias a la centrifugadora geotécnica, podemos realizar estas proyecciones en un periodo de tiempo muy corto; además de anticipar y prevenir futuros desastres.

Con el fin de obtener resultados reales, se debe realizar un modelo a escala muy preciso; si se va a simular los movimientos de tierra de un terreno arenoso pero en el modelo se pone un gredoso (por exagerar); pues las proyecciones van a ser herradas. No solo los materiales deben ser lo más precisos posible; sino sus proporciones, niveles de humedad, de compactación, entre otros; se deben mantener en el modelo a escala.

La centrifuga geotécnica ha demostrado ser un equipo muy útil para los ingenieros geoténicos; pues permite verificar y comparar soluciones encontradas a los problemas de manera numérica; soluciones que a veces son basadas en teorías que aún requieren ajustes. O también permite encontrar soluciones a problemas a los que no se les encuentra solución matemática debido a la complejidad de la geometría del terreno o de la ley constitutiva de los materiales.

centrifugadora geotécnica
Centrífuga geotécnica

¿Por qué no se realizan mejor pruebas en escala natural?

  • Porque los terrenos no son homogénenos. Los estudios de suelos se hacen con base en muestras sacadas de diferentes lugares que permiten proyectar como son los terrenos; pero no permiten garantizar que exactamente sean así.
  • No hay un conocimiento preciso de las condiciones de frontera.
  • Simular a escala real resulta sumamente costoso. Esto solo es interesante para los científicos, pero no para ningún inversionista.
  • Imaginemos una obra construida en el terreno a la que por su alto costo, importancia, etc, se le desean hacer pruebas. Si se llega a autorizar la realización de pruebas en escala real; estas serán siempre leves. Debido al alto costo de las obras, no se permite llevar las pruebas hasta la destrucción total de la misma. En un modelo a escala, si se puede destruir la muestra y este tipo de información es valiosísima.

Desventajas de la centrífuga geotécnica

La desventaja de estas proyecciones, es que los modelos no se pueden construir a escala igual de exactos a la realidad; esto hace que sus proyecciones sean interesantes, pero no 100% precisas. Debido a estos resultados, muchas veces se ha cuestionado su utilidad. Por este motivo, los resultados de estos experimentos se complementan con cálculos matemáticos; de estudios reológicos, a través de los cuales se estudia tanto el flujo, como la deformación de la materia sometidas a fuerzas; y de los muchos años de experiencia, de quienes han experimentado construyendo obras en escala real.

Hay casos en que dependiendo de la magnitud de la obra, sus costos y las consecuencias de un desastre; se prefieren hacer “pequeños” experimentos en escala real sobre el mismo terreno para tener mayor confianza a largo plazo.

Tipos de centrífugas geotécnicas

Existen dos grande tipos de centrifugadoras geotécnicas: las de brazo giratorio y las de tambor. Las primeras, tienen la ventaja de tener una mayor capacidad de carga, por lo que permite crear modelos más grandes y por ende, más precisos; la segunda tiene la ventaja de tener un costo más bajo.

 

Volver a la sección centrífuga,para conocer otro tipos de equipos para centrifugar.

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