Ingeniería Civil Generalidades Maquinaria pesada.docx

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MAQUINARIA PESADA Y MOVIMIENTO DE TIERRA

Contenido

1Caractersticas y aplicaciones de la maquinaria pesada

o 1.1Maquinaria para excavacin

o 1.2Maquinaria para carga

o 1.3Maquinaria para acarreo y transporte

o 1.4Maquinaria para compactacin

o 1.5Maquinaria para pavimentacin

o 1.6Maquinaria para perforacin

o 1.7Maquinaria para cimentacin

o 1.8Maquinaria para montaje.

o 1.9Maquinaria para demolicin

2 Generalidades de la maquinaria pesada

o

2.1Potencias y fuentes de energa.o 2.2Tren de fuerzas

o 2.3Sistemas auxiliares

o 2.4Medios de locomocin

3Rendimiento de la maquinaria pesada

1 Caractersticas y aplicaciones de la maquinaria pesada

1.1 Maquinaria para excavacin

Es aquel tipo de mquina la cual su funcin es excavar el terreno o para hacerse paso para

que pueda acceder a un lugar. Dentro de este tipo encontramos maquinaria como:

Retroexcavadora:esta mquina cuenta con brazo hidrulico que permite extraer material,

permite una ejecucin precisa y rpida. Se usa para canalizaciones, instalacin de tubos y

puede efectuar un relleno.

Excavadora 320:mquina que permite un giro capas de 360 que excava y carga, est

montada sobre cadenas (orugas) para un mejor desempeo.

Bulldozer:equipo montado sobre orugas equipada en una pieza en la parte delantera para el

empuje del material.

Dragas:maquinaria montada sobre una embarcacin es utilizada para excavar material

debajo del nivel del agua.

1.2 Maquinaria para carga

Es aquella maquinaria utilizada para el transporte de la tierra o desperdicios despus de la

excavacin. Maquinaria utilizada:

Payloder:es una maquinaria auto propulsada sobre ruedas, equipada con una cuchara frontal

con estructura soporte en chasis rgido.
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Cargador compacto de orugas:el tren de rodaje est suspendido proporciona amortiguacin

ms suave y mayor retencin del material.

1.3 Maquinaria para acarreo y transporte

Acarreo manual

Acarreo con equipo mecnico Carretilla

Moto triler

Bote

Camiones

Chunde

Camiones fuera de carretera

Bogue

Volquetes

Moto escrepa:es el equipo de trabajo que se utiliza para mover cantidades importantes de

tierra, y fundamentalmente en tareas de compresin de volmenes en distancias de 200 a 300

mts. Se puede subdividir en:

Motoescrepas estndar

Motoescrepas de doble motor

Motoescrepas de tiro-empuje

Motoescrepas auto cargable

Camiones de volteo:se puede definir como aquel tracto camin que tiene montado sobre su

chasis una caja de volteo o acarreo.

Dumper:usada en la minera o en acarreos de grandes volmenes de material. Debido a su

tamao no pueden circular en las vas de comunicacin comunes.

Volquetes:parecidos a los camiones de volteo con la diferencia que su capacidad de carga

es mayor.Vagonetas: son unidades de carga que son arrastrados por un tractor o camin, consta de

una caja de almacenamiento sobre los ejes.

1.4 Maquinaria para compactacin

La compactacin es la densificacin del suelo por medios mecnicos, mejora la resistencia y

estabilidad volumtrica, permeabilidad del suelo. Maquinaria utilizada:

Compactadores con neumticos:las fuerzas de compactacin generadas por estas

mquinas actan descendente de la parte superior de la capa para aumentar la densidad delmaterial. El esfuerzo d compactacin basta con variar la presin de los neumticos o cambiar

el peso del lastre.

Rodillos pistones:los pistones atraviesan la capa superior del material y compacta realmente

la capa inferior dejando la superficie ms suelta. Tiene la ventaja de compactar de abajo hacia

arriba y deja una superficie esponjosa para que se produzca su secado. Compactadores

vibratorios: las fuerzas aplicadas contra el suelo en estos rodillos hacen que sean ms


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efectivos para la compactacin. Se considera que la compactacin es uniforme en todo el

espesor de la capa compactada.

Compactador mecnico:utiliza las vibraciones para compactar el suelo es espacios

pequeos usualmente se usa en obras pequeas.

1.5 Maquinaria para pavimentacin

Extendedor de concreto par pavimento: se usa para distribuir el concreto mezclado hmedo a

lo ancho del pavimento. Puntea el camino a pavimentar montada sobre ruedas de acero.

Pavimentdoras de asfalto: distribuye y da forma al asfalto es puesto en un rea determinada

como una carretera o un estacionamiento, que tambin termina la tarea de compactarlo.

Moto conformadora:son mquinas con una hoja auto ajustable situada entre los ejes

delanteros y trasero, que corta, mueve y extiende materiales con fines generalmente de

nivelacin.Motoniveladora:es una maquina de construccin que cuenta con una larga hoja metlica

empleada para nivelar terrenos. La principal finalidad de la motoniveladora es nivelar terreno y

refinar taludes (puede retirar taludes con distintas inclinaciones).

1.6 Maquinaria para perforacin

Mquina con un brazo hidrulico con una punta que permite romper o quebrar grandes trozos

de rocas o concreto tanto vertical como horizontal.

Maquinaria utilizada:

Perforadora hidrulica:diseadas para la ejecucin de obras de pilotaje capaces de utilizar

tcnicas de trabajos distintas.

Martinetes:son diseados para el hincado de pilotes y tabla estacas. Vibro hincadores:

diseados para la ejecucin de pilotaje en suelos blandos y arenosos, equipos para introducir

ademes metlicos en pilas.

Botes:son herramientas de perforacin diseadas para trabajos en suelos secos y bajo el

agua, blandas o duros. Son herramientas que dejan poco o nulo azolve de perforacin.

Brocas:son herramientas de perforacin diseados para trabajos en suelos secos con dureza

media a dura.

1.7 Maquinaria para cimentacin

Basndose en el criterio de diseo de sus cimentaciones, las maquinarias pueden clasificarse

como:

Las que producen fuerzas de impacto, como son los martillos y las prensas.


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Las que producen fuerzas peridicas, como los compresores.

La maquinaria de alta velocidad, como las turbinas y los compresores rotatorios.

La maquinaria especial, como por ejemplo, los radares.

A su vez, las cimentaciones pueden clasificarse atendiendo a su tipo estructural, de la

siguiente manera:

Cimentacin tipo bloque, que consiste de un pedestal de concreto que soporta a

la maquinaria.

Cimentacin de tipo cajn, la cual consiste en un bloque de concreto hueco que

soporta la maquinaria en su parte superior.

Cimentacin de tipo muro, formada por un par de muros que dan soporte a la

maquinaria.

Cimentacin de tipo marco, con base en columnas verticales que soportan en la

parte superior una plataforma horizontal, la cual sirve de asiento a la maquinaria.

1.8 Maquinaria para montaje.

1.9 Maquinaria para demolicin

Habitualmente las construcciones que fueron afectadas por siniestros (terremotos, incendios,

catstrofes naturales), o que estn para ser demolidas ya que en ese terreno, o sobre la

estructura que quede de la demolicin se edifique una nueva, dejan a cargo de las empresas

de demolicin las aberturas, hierros, rejas, pisos, escaleras, techos y dems materiales, los

cuales son extrados cuidadosamente para poder reutilizarlos en otras construcciones. Estas

materias por lo general son muy valiosas, ya que fueron usados en casa muy antiguas, son

nicos, y habitualmente ya no tienen competencia, no se construyen ms. Hierro forjado,

pinotea, algarrobo, pisos de parquet, mampostera, aberturas, columnas, mesadas, escaleras,etc. Se las pueden encontrar en los locales de venta de las demoliciones.

Tipos de demolicin

Demoliciones Mecnicas

Desarrollo con maquinaria pesada: pala cargadora y pala excavadora sobre orugas, retiro de

material con camin volcador. Las mismas se utilizan para practicar demoliciones a grandes

escalas y en lugares de riesgo en los cuales el personal no se puede hacer presente. Dichas

mquinas son operadas por personal altamente calificado, respetando las normas de

seguridad e higiene correspondientes.

Demoliciones Tradicionales

Se trabaja con mano de obra especializada, utilizando tcnicas tradicionales, a fin de

conservar muros, medianeras y estructuras, en este caso no se utiliza maquinaria pesada.

Demoliciones en Siniestros

Se trabaja sobre accidentes, peligros de derrumbes y emergencias edilicias.


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2 Generalidades de la maquinaria pesada

2.1 Potencias y fuentes de energa.

Estos conceptos los vemos con frecuencia en las tablas de especificaciones del motor de un

automvil o camin. Pero, qu significan?, Cmo los interpretamos? Empecemos con una

analoga: Al sentirnos enfermos visitamos al mdico para consultarle sobre nuestro malestar.Luego de escuchar nuestra narracin, nos realiza algunas pruebas sencillas: nos toma el

pulso y la presin sangunea. Estas pruebas le permiten conocer el estado de funcionamiento

del corazn. Es decir con qu rapidez y fuerza est trabajando nuestro motor.

El torque y la potencia son dos indicadores del funcionamiento del motor, nos dicen qu tanta

fuerza puede producir y con qu rapidez puede trabajar.

El torquees la fuerza que producen los cuerpos en rotacin, recordemos que el motor

produce fuerza en un eje que se encuentra girando. Para medirlo, los ingenieros utilizan un

banco freno dinamomtrico que no es ms que una instilacin en la que el motor puede girara toda su capacidad conectada mediante un eje a un freno o balanza que lo frena en forma

gradual y mide la fuerza con que se est frenando. Con los dedos de la mano izquierda trate

de hacerlo girar (motor) y con la mano derecha trate de impedir que gire. Mientras ms fuerza

haga para impedir que gire, mayor ser el esfuerzo que debe hacer para hacerlo que girar.

Se llama Torque mximo a la mayor cantidad de fuerza de giro que puede hacer el motor.

Esto sucede a cierto nmero de revoluciones. Un motor con un torque mximo de 125 Nm @

2500rpm significa que el motor es capaz de producir una fuerza de giro (Tcnicamente

conocido como "momento" o "par" torsional) de hasta 125 newton metro cuando est

acelerado al mximo y gira a 2500 revoluciones por minuto.

Recuerde que el motor esta acelerado al mximo (Tcnicamente conocido como WOT wide

open throttle) y no gira a las mximas revoluciones ya que se encuentra frenado por el freno

dinamomtrico. Mientras mayor sea el torque mximo de un motor, ms fuerte este es. Esto

es interesante al momento de comparar motores ya que sin importar el tamao, el tipo, el

sistema de encendido el de inyeccin, un motor tendr ms fuerza que otro cuando su

torque mximo sea mayor. La tendencia mundial es lograr motores con el torque ms alto

posible en todas las revoluciones y principalmente al arrancar. Este efecto se conoce como

"motor plano".

Qu pas con la potencia?La potencia indica la rapidez con que puede trabajar el motor.

La potencia mxima es el mayor nmero obtenido de multiplicar el torque del motor por lavelocidad de giro en que lo genera. Potencia = Torque x velocidad angular.

Veamos las unidades:En el sistema internacional el torque se expresa en Nm (Newton

metro) La potencia se expresa en W (Vatios) Debido a que los motores usados en la industria

automotriz, tienen muchos vatios se acostumbra usar el kW (Kilovatio) 1kW = 1000 W.

Fuentes de energa


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Rudolf Diesel desarroll la idea del motor diesel y obtuvo la patente alemana en 1892. Su

logro era crear un motor con alta eficiencia. Los motores a gasolina fueron inventados en 1876

y, especficamente en esa poca, no eran muy eficientes.

Las diferencias principales entre el motor a gasolina y el Diesel son: Un motor a gasolina

aspira una mezcla de gas y aire, los comprime y enciende la mezcla con una chispa. Un motordiesel slo aspira aire, lo comprime y entonces le inyecta combustible al aire comprimido. EL

calor del aire comprimido enciende el combustible espontneamente.

Un motor diesel utiliza mucha ms compresin que un motor a gasolina. Un motor a gasolina

comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras un motor diesel comprime a un porcentaje

de 14:1 hasta 25:1. La alta compresin se traduce en mejor eficiencia.

Los motores diesel utilizan inyeccin de combustible directa, en la cual el combustible diesel

es inyectado directamente al cilindro. Los motores a gasolina generalmente utilizan

carburacin en la que el aire y el combustible son mezclados un tiempo antes de que entre alcilindro, o inyeccin de combustible de puerto en la que el combustible es inyectado a la

vlvula de aspiracin (fuera del cilindro).Observe que el motor diesel no tiene buja, toma el

aire y lo comprime, despus inyecta el combustible directamente en la cmara de combustin

(inyeccin directa). Es el calor del aire comprimido lo que enciende el combustible en un motor

diesel.En esta animacin simplificada, el aparato verde pegado al lado izquierdo del cilindro es

un inyector de combustible. De cualquier forma, el inyector en un motor diesel es el

componente ms complejo y ha sido objeto de gran experimentacin en cualquier motor

particular debe ser colocado en variedad de lugares. El inyector debe ser capaz de resistir la

temperatura y la presin dentro del cilindro y colocar el combustible en un fino spray. Mantener

el roco circulando en el cilindro mucho tiempo, es tambin un problema, as que muchos

motores diesel de alta eficiencia utilizan vlvulas de induccin especiales, cmaras de pre

combustin u otros dispositivos para mezclar el aire en la cmara de combustin y para que

por otra parte mejore el proceso de encendido y combustin. Una gran diferencia entre un

motor diesel y un motor a gasolina est en el proceso de inyeccin.

La mayora de los motores de barcos utilizan inyeccin de puerto o un carburador en lugar de

inyeccin directa. En el motor de un barco, por consiguiente, todo el combustible es guardado

en el cilindro durante el choque de aspiracin, y se quema todo instantneamente cuando la

buja dispara. Un motor diesel siempre inyecta su combustible directamente al cilindro, y es

inyectado mediante una parte del choque de poder. Esta tcnica mejora la eficiencia del motor

diesel.

La mayora de motores diesel nos ofrecen un testigo de luz de algn tipo que no se muestra

en la figura. Cuando el motor diesel est fro, el proceso de compresin no debe elevar el aire

a una temperatura suficientemente alta para encender el combustible. El tapn de luz es un

alambre calentado elctricamente (recuerde los cables calientes que hay en una tostadora)

que ayuda a encender el combustible cuando el motor est fro.


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Combustible Diesel

Si usted ha comparado el combustible diesel y la gasolina, sabr que son diferentes. Huelen

diferente. El combustible diesel es ms pesado y aceitoso. El combustible diesel se evapora

mucho ms lento que la gasolina, su punto de ebullicin es ms alto que el del agua. Usted

oir a menudo que al combustible diesel lo llaman gasoil por lo aceitoso. El combustible diesel

se evapora ms lento porque es ms pesado. Contiene ms tomos de carbn en cadenasms largas que la gasolina (la gasolina tpica es C9H20 mientras el diesel es tpicamente

C14H30). Toma menos tiempo refinar para crear el combustible diesel, ya que es

generalmente ms barato que la gasolina.

El combustible diesel tiene una densidad de energa ms alta que la gasolina. En promedio,

un galn de combustible diesel (3875 L.) contiene aproximadamente 147x106joules, mientras

que un galn de gasolina contiene 125x106joules. Esto, combinado con la eficiencia mejorada

de los motores diesel, explica por qu los motores diesel poseen mejor kilometraje que el

equivalente en gasolina.

2.2 Tren de fuerzas

La fuerza es todo agente capaz de modificar la velocidad o la forma de los objetos. No debe

confundirse con los conceptos de esfuerzo o energa.

El tren de fuerza es la parte ms importante y es el encargado de convertir la energa del

combustible en movimiento de los neumticos para impulsarlo, puede ser de diversas

arquitecturas de acuerdo al propsito a que se destine el vehculo. A continuacin los

esquemas ms comunes utilizados en los automviles de hoy. En todos los casos es

necesaria la existencia de un elemento de desconexin/conexin entre el motor y el resto de la

transmisin conocido como embrague.

El tren de fuerzas de una maquinaria es aquel conjunto de dispositivos encargado de convertir

toda la energa en movimiento, ya sea para trasladar a la mquina o a que esta misma

desarrolle cierta accin. En otras palabras es la encargada de transmitir la fuerza al suelo.

Entre los dispositivos que conforman el tren de fuerza de la maquinaria generalmente se

encuentran los:

MotoresUn motor es una mquina capaz de transformar cualquier tipo de energa (elctrica,

de combustibles fsiles), en energa mecnica capaz de realizar un trabajo. En los

automviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento. Existen diversos tipos,

siendo los ms comunes: Motores trmicos: cuando el trabajo se obtiene a partir de energa

trmica. Motores de combustin interna: son motores trmicos en los cuales se produce una

combustin del fluido motor, transformando su energa qumica en energa trmica, a partir de

la cual se obtiene energa mecnica.

El fluido motor antes de iniciar la combustin es una mezcla de un comburente (como el aire) y

un combustible, como los derivados del petrleo, los del gas natural o los biocombustibles.


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Motores de combustin externa: son motores trmicos en los cuales se produce una

combustin en un fluido distinto al fluido motor. El fluido motor alcanza un estado trmico de

mayor energa mediante la transmisin de energa a travs de una pared. Motores elctricos:

cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente elctrica. Generalmente en la actualidad

la maquinaria pesada usa motores diesel, el motor diesel es un motor trmico de combustin

interna cuyo encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresin delaire en el interior del cilindro.

2.3 Sistemas auxiliares

Un sistema (lat. systema) es un conjunto de funciones, virtualmente referenciada sobre ejes,

bien sean estos reales o abstractos. Tambin suele definirse como un conjunto de elementos

dinmicamente relacionados formando una actividad para alcanzar un objetivo operando

sobre datos, energa y/o materia para proveer informacin.

Un sistema siempre est dentro de otro sistema. El concepto de sistema tiene dos usos muy

diferenciados, que se refieren respectivamente a los sistemas conceptualmente

ideados(sistemas ideales) y a los objetos encasillados dentro delo real. Ambos puntos

establecen un ciclo realimentado, pues un sistema conceptualmente ideado puede pasar a ser

percibido y encasillado dentro de lo real; es el caso de los ordenadores, los coches, los

aviones, las naves espaciales, los submarinos, la fregona, la bombilla y un largo etc. que

referencia a los grandes inventos del hombre en la historia.

Sistema elctrico

Sistema elctrico a un conjunto de dispositivos cuya funcin es proveer la energa necesaria

para el arranque y correcto funcionamiento de los accesorios elctricos tales como luces,

electrodomsticos y diversos instrumentos.

Cuando los expertos disean un sistema elctrico lo hacen pensando en cmo proveer

energa an en las peores condiciones de operacin; los sistemas de 12 volts son los ms

tradicionales y, a su vez, los menos costosos, los de 24 volts se consideran los ms eficientes.

En la actualidad los sistemas elctricos de las mquinas han evolucionado tremendamente

comparados con los existentes hace relativamente poco tiempo. La introduccin de la

electrnica en ellos hace que cada nuevo modelo que sale al mercado suponga la introduccin

de nuevos componentes y nuevas funciones. En estos artculos vamos a tratar de forma

general los componentes ms importantes as como sus funciones, dejaremos los sistemas

electrnicos para otros captulos posteriores teniendo en cuenta su complejidad.

Las funciones bsicas del sistema elctrico comienzan nada ms arrancar la mquina.

Consisten en suministrar la energa necesaria para arrancar el motor, utilizar luces, accesorios

elctricos, instrumentos, indicadores etc. Los componentes electrnicos que forman parte del

sistema elctrico sirven en su mayora para efectuar un control ms fino delos distintos

componentes como la inyeccin del motor, control de cambios de transmisin, control de las

funciones hidrulicas, etc., y todo ello de una forma que permite el ajuste o modificacin de los


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parmetros de funcionamiento, de manera que la mquina se adapte en cada momento a las

condiciones en que trabaja, de una forma automtica.

2.4 Medios de locomocin

Al seleccionarse un tractor debe considerarse distintos factores que determinarn el tamao,

potencia, tipo de hoja a utilizar, entre otros. Algunos de estos factores son: El tamao que se

requiere para determinada obra.

La clase de obra en la que se emplear, conformacin. El tipo de terreno sobre el que viajar,

alta o baja eficiencia de traccin.

La firmeza del camino de acarreo.

La rigurosidad del camino.

Pendiente del camino.

La longitud de acarreo.

El tipo de trabajo que tenga que hacerse despus de terminada la obra.

Por lo tanto en este tema trataremos los medios de locomocin ya que tambin representan

un factor importante en el desempeo de la tarea o trabajo a realizar, porque de la velocidad

de desplazamiento de la mquina dentro del rea de trabajo implica relativamente el avance

de la obra o proyecto realizado. As pues hemos considerado dos medios de locomocin

principales como son las cadenas de trnsito y los neumticos utilizados para diferentes tipos

de maquinaria, ms adelante mostraremos las caractersticas y mencionaremos sus ventajas y

desventajas de estos medios de locomocin.

Medios de locomocin

Cadenas o trnsito:utilizadas para terrenos inestables de topografa accidentada Presentanmayor traccin en el suelo, pero menor velocidad de desplazamiento. Un claro ejemplo de

maquinaria que se desplaza por medio de cadenas o de transito son los tractores bulldozer.

Dentro de los bulldozer o tractores tenemos los tipos de locomocin por medio de cadenas o

trnsitos (orugas).

Las cadenas conocidas como orugas, son de muchsima ventaja para la utilizacin puesto que

al presentar mayor traccin sobre las ruedas de trnsito, estas favorecen la potencia de

empuje del motor, este tipo de cadenas los podemos ver en diversas variantes de maquinaria

pesada.

3 Rendimiento de la maquinaria pesada

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