Células de carga en anclajes

Las células de carga en los anclajes, como cualquier otro tipo de instrumentación geotécnica, debe ser conocidas por cualquier profesional de la industria. Con el transcurso de los años es algo que va a ir a más, aunque dicho sea de paso, sería deseable una cierta normalización del asunto y que no dependiese del libre albedrío de la Dirección Facultativa. La instrumentación no debe ser vista nunca como un enemigo o algo a evitar, todo lo contrario ya que lo que hace es prestigiar al buen profesional y desenmascarar al que no lo es tanto.

Tema de hoy: Células de carga en anclajes

Hoy vamos a hablar de las células de carga en los anclajes al terreno (para apuntalamiento de muros de contención o muro pantalla). Sobre todo en las grandes excavaciones es habitual su instalación en un porcentaje de los anclajes instalados (5%), aunque como os decía, eso depende mucho del Director de la obra.

Las células de carga se utilizan para monitorear la carga real del anclaje a lo largo del tiempo. Muchas veces se piensa que su única utilidad es para comprobar si el anclaje falla o no, es decir, no pierde carga a lo largo del tiempo (lo que llamamos pérdida de carga por fluencia). Si realmente esa es la finalidad, la mejor manera es realizar ensayos de adecuación o de investigación ya que las células sólo nos darán información del 5% de los anclajes de nuestra obra y no nos diría nada del restante 95%. El control de ejecución no forma parte de los objetivos de las células de carga. Para este menester, los pasos serían: diseño, ensayos de investigación, establecimiento de procedimientos, ensayos de adecuación en los primeros anclajes y controles de ejecución.

Utilidad de las células de carga

Entonces, ¿cuál sería la utilidad de las células? Pues la verdad, muchas:

• Comprobar la pérdida de carga que se produce en el blocaje de los anclajes. Si os interesa este punto en concreto, os invito a leer el siguiente post sobre el tema: Pérdida de carga de un anclaje durante el blocaje, en el que se profundiza en el tema.
• Conocer el comportamiento a fluencia a largo plazo.
• Y sobre todo, tener datos de las cargas del anclaje en los distintos estadios de la excavación. Por ejemplo, como bien sabemos, durante una excavación al abrigo de muros pantalla, estas se pueden mover hacia la excavación (de hecho lo hacen) por lo que el anclaje aumentará su carga de trabajo; cuando construyamos los forjados se relajaran, etc. Es muy interesante estudiar cómo esas lecturas de adecúan a lo diseñado.

Aspectos a tener en cuenta

Por cierto, en los anclajes en los que se vaya a instalar una célula, hay dos aspectos que hay que anticipar. El primero es prever una longitud libre mayor, ya que la célula nos va quitar hasta 40cm de cable y puede que nos quedemos sin longitud suficiente para el gato. La segunda es que la placa de reparto debe de tener unos rebajes para que la célula asiente bien en ella, es por ello que hay que pedir las especificaciones de la célula con suficiente anticipación y trasladárselas al fabricante de las placas.

Dicho esto, y como os comentaba, las siguientes líneas las vamos a dedicar a ver las diferencias entre una célula de carga de cuerda vibrante y una hidráulica. Vaya por delante que las dos sirven para lo mismo, y que, teniendo en cuenta las particularidades de unas y otras, se pueden tener lecturas de similar calidad.

Célula de Carga de Vibrante

Es el sistema más antiguo, aunque actualmente compite perfectamente con las hidráulicas. El funcionamiento básico es el siguiente: basa sus mediciones a partir de las deformaciones producidas en un cable tensionado (“cuerda”). El cable al deformarse vibra con una determinada frecuencia que se mide por medio de una bobina electromagnética, que, mediante un transductor nos transforma la medida de frecuencia en tensión eléctrica. En el caso concreto de una célula de carga, suelen ser tres cuerdas formando un triángulo equilátero.

A continuación se muestran un par de esquemas:

Esta imagen muestra lo que sería una célula de cuerda vibrante.

Esta imagen es un detalle de un transductor.

Veamos los puntos más destacables y con los que hay que tener más cuidado:

• Tendremos 3 lecturas, una por cada cuerda, para luego hacer una media de las tres.
• Lo ideal es que el centro de la célula y bloque del anclaje (el “queso”), para evitar excentricidades. Las tres medidas anteriores deben ser lo más idénticas posibles.
• La lectura es en mV, que convertiremos a kN mediante tablas/gráficos de calibración.

• La medición es bastante lenta (lectura, cálculo, etc.)
• Hay que hacer una calibración antes de cada lectura.

Célula Hidráulica

En este caso la célula está rellena de un aceite hidráulico. Al entrar en carga el anclaje, el bloque presiona la célula que comprime el aceite, mandando una señal con la medición directa de la carga del anclaje.

El sistema es realidad es bastante sencillo y si lo comparamos con los anteriores:

• La medida es única y bastante rápida.
• Aunque la excentricidad entre el centro de la célula y el bloque es siempre poco deseable, este tipo de células “absorben” mejor las excentricidades.
• La lectura es directa en fuerza.
• Se puede automatizar su lectura.
• Es menos larga que la de cuerda vibrante, por lo que no suele ser necesario prever más longitud libre.
• Todo no va a ser bueno, son bastante más caras que sus rivales.

Conclusiones

Por mi experiencia como usuario, siempre he tenido menos problemas con las células hidráulicas, pero como os comentaba al principio, si se conoce el sistema, uno se asesora bien y toma las medidas de precaución oportunas, tanto un sistema como otro deben de dar similares resultados.

Espero que os haya resultado interesante el post, y por favor, si alguien se anima a compartir sus experiencias y conocimientos, adelante, que serán muy bienvenidos.

Muchas gracias y hasta pronto.