Pavimento Cantera

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EXPLOTACION DE CANTERAS PAVIMENTO

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EXPLOTACION DE CANTERAS

PAVIMENTO

CANTERASSe define como el lugar geográfico de donde se extraen o explotan agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil, utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los materiales, donde se puede presentar desde extracción con dragas en lechos de ríos hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de explotación. Previamente a su explotación hay que realizar sondeos, pozos, análisis para cerciorarse de las propiedades y disposiciones de los yacimientos y bancos para su mejor extracción. Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad suele originar serios problemas de carácter ambiental principalmente con la destrucción del paisaje.

CANTERAS

• Los diversos tipos de explotación de canteras, se caracteriza por la creación de un fuerte impacto al medio debido a que en la mayoría de las empresas no prestan la debida atención a dicha actividad. De aquí la necesidad de conocer los diferentes aspectos necesarios para la correcta explotación de una cantera.

MATERIALES Y MÉTODOS

• La explotación de minerales a cielo abierto conlleva a serias alteraciones medio ambientales. La intensidad de las mismas depende de varios factores entre los que se reconocen la situación y morfología del yacimiento y las características de entorno.

• Estas influencias van transformando el paisaje y provocan el empeoramiento cualitativo o cuantitativo de los recursos y el origen o desarrollo de procesos dañinos o degradantes.

MATERIALES Y MÉTODOS

• Dentro de los impactos ambientales derivados del desarrollo de la explotación de canteras de materiales de construcción se encuentran:

Alteraciones del suelo y modificación de sus propiedades.

Destrucción de la flora y de la fauna.

Perdida de la biodiversidad.

Alteraciones en las aguas superficiales.

MATERIALES Y MÉTODOS Alteraciones en las aguas superficiales (alteraciones de los ríos, drenajes superficiales,

contaminación física y química de las aguas superficiales).

Alteraciones en las aguas subterráneas (depresión del nivel freático, contaminación química del acuífero).

Impactos sobre los riesgos geológicos (aumento del riesgo de desprendimiento o deslizamiento)

MATERIALES Y MÉTODOS Cambios geomorfológicos y del paisaje (modificación del relieve, alteración del color,

rotura de la cuenca visual, introducción de formas extrañas, focalización de la percepción en la cantera en detrimentos en otros puntos).

Alteraciones en la atmósfera (emisión del polvo, ruido y vibraciones).

Impactos sobre el medio socio-económico (limitaciones en los usos del suelo, destrucción de recursos culturales, impactos sobre las vías)

MATERIALES Y MÉTODOS

Motivado fundamentalmente por:

No inclusión en los proyectos de explotación de la dimensión ambiental.

El sistema de explotación utilizado no lleva implícito las variantes de restauración.

Insuficiente formación ambiental por parte de los obreros, técnicos y directivos de la empresa

PRONÓSTICO AMBIENTAL Identificación de los impactos ambientales

Las acciones son las causas desencadenantes del impacto y se miden cuantitativamente de acuerdo a su magnitud y flujo. Las causas que ocasionan el impacto son evidentes y comienzan en el momento exacto en que el hombre empieza actuar sobre el medio.

Estas acciones se dividen en dos fases: exploración geológica y explotación minera; cuando la primera fase da resultados técnico – económicos factibles, comienza la explotación.

EXPLORACIÓN GEOLÓGICA

Se caracteriza por la apertura de las trochas de forma manual y mecanizada, sin tener en cuenta sistemáticamente las direcciones de las trochas y las curvas de nivel. Se continúa con la formación de las plazoletas de trabajo para las máquinas perforadoras de exploración geológica.

La formación de las plazoletas implica no solo el desbroce total, sino la retirada de la corteza terrestre total o parcialmente y la creación de

EXPLORACIÓN GEOLÓGICA

superficies nuevas de gran pendiente que dan origen a deslizamientos y subsecuentes incrementos de la erosión.

El destape se efectúa con un año de antelación como mínimo a la extracción del material, el cual se realiza con perforación y voladura.

IMPACTOS EN EL RECURSO TIERRA

AMBITO DE ALTERACION IMPACTOS ESPECIFICOS DURACION DEL IMPACTO

VEGETACION DEGRACION TOTAL DE LA VEGETACION PERMANENTE

SUELO AUMENTO DE LOS PROCESOS EROSIVOS Y PÉRDIDA TOTAL DEL SUELO

TEMPORAL

RELIEVECAMBIOS EN LA COMPOSICIÓN TOGRÁFICA E INESTABILIDAD

PERMANENTE

DRENAJE MODIFICACION DE LA RED DE DRENAJE NATURAL PERMANENTE

ALTERACIONES EN LOS RECURSOS HÍDRICOS

AMBITO DE ALTERACION IMPACTOS ESPECIFICOS DURACION DEL IMPACTO

AGUAS SUPERFICIALESALTERACIONES EN LA COMPOSICION FISICO - QUÍMICA

TEMPORAL

AGUAS SUBTERRANEASCONTAMINACIÓN FISICO – QUÍMICA.ALTERACIONES DEL NIVEL FREATICO

PERMANENTE

ALTERACIONES EN EL AIRE

AMBITO DE ALTERACION IMPACTOS ESPECIFICOS DURACION DEL IMPACTO

AIRE

CONTAMINACION POR POLVO Y GASES.EMISIONES CONTINUAS VARIABLES DE RUIDO

TEMPORAL

ALTERACIONES EN EL SUBSISTEMA SOCIO - ECONÓMICO

AMBITO DE ALTERACION IMPACTOS ESPECIFICOS DURACION DEL IMPACTO

NIVEL DE VIDA Y ESTRUCTURA DE LA POBLACION

AUMENTA LA OFERTA DE EMPLEO Y LAS ACTIVIDADES QUE PROPICIAN UN AUMENTO DEL NIVEL DE VIDA

TEMPORAL

USO DE LOS RECURSOS FORESTALES

PÉRDIDA DE RECURSOS FORESTALES Y DE SU CAPACIDAD DE REGENERACION

TEMPORAL

EXPLOTACION ECONÓMICA DEL YACIMIENTO

ALTA EXPLOTACION CON SIGNIFICATIVO BENEFICIO TEMPORAL

CONSIDERACIONES PARA EVALUAR CANTERAS

• Las canteras deben ser evaluadas tomando en cuenta los siguientes criterios:

Por su calidad

Por su potencia y rendimiento

Por su accesibilidad y Estado de las Vías de acceso.

Por su situación legal

POR SU CALIDAD

• La calidad de una cantera esta dada por su grado de cumplimiento de las especificaciones técnicas, del material que se busca; y se deduce de los ensayos de laboratorio que se practiquen sobre las muestras tomadas durante la etapa exploratoria.

REQUERIMIENTOS GRANULOMÉTRICOS PARA SUB-BASE GRANULAR

PORCENTAJE QUE PASA EN PESO

TAMIZ Gradación A Gradación B Gradación C Gradación D

50 mm (2¨) 100 100 ----- -----

25mm(1¨) ----- 75 – 95 100 100

9.5mm(3/8) 30 – 65 40 – 75 50 – 85 60 - 100

4.75mm(Nº4) 25 - 55 30 - 60 35 - 65 50 - 85

2.00mm(Nº10) 15 – 40 20 - 45 25 - 50 40 - 70

4.25mm(Nº40) 8 – 20 15 - 30 15 - 30 25 - 45

75.mm(Nº200) 2 - 8 5 - 15 5 - 15 8 - 15

ENSAYOS DE LABORATORIO

Las muestras representativas fueron sometidas a los siguientes ensayos:

• Análisis granulométrico por tamizado (NTP 400.012)

• Límites de consistencia (NTP 339.129) Límite líquido, límite plástico, índice de plasticidad

• Clasificación SUCS, AASHTO (NTP 339.134,NTP 339.135)

• Contenido de humedad (NTP 339.127)

• Proctor modificado (NTP 339.141)

• Equivalente de arena (NTP 339.146)

• Abrasión (NTP 400.020)

• California Bearing Ratio (CBR) (NTP 339.145)

• Durabilidad con sulfato de magnesio (NTP 400.016)

• Peso unitario (NTP 400.017

ENSAYOS DE LABORATORIO

• Gravedad específica y absorción agregado grueso (NTP 400.021)

• Gravedad específica y absorción agregado fino (NTP 400.022)

• Módulo de fineza en agregado fino (ASTM C-125)

• Impurezas orgánicas en agregados finos (NTP 400.024)

• Residuos sólidos (sales solubles totales) (NTP 339.071)

• Adherencia agregado fino -asfalto (MTC E-220)

• Adherencia agregado grueso -asfalto (AASHTO T 182)

• Sulfatos expresados como ión SO4 = (NTP 339.074)

• Cloruros expresados como ión Cl -(NTP 339.076)

• Materia orgánica en agua, expresado como oxígeno (NTP 339.072)

• Humedad en mezclas de concreto asfáltico –Lottma (ASTM D-4867)

Ensayo Norma MTC Norma ASTM Norma AASHTO

Menor 3000msnm

Mayor-igual 3000msnm

Abrasión MTC E 207 C 131 T96 50% MAX 50% MAX

CBR(1) MTC E 132 D 1883 T193 40% MIN 40% MIN

Límite Líquido MTC E 110 D 4318 T 89 25% MAX 25% MAX

Indice de Plasticidad MTC E 111 D 4318 T 89 6% MAX 4% MAX

Equivalente de Arena MTC E 114 D 2419 T 176 25% MIN 35% MIN

Sales Solubles MTC E 219 1% MAX 1% MAX

Partículas chatas y alargadas(2)

MTC E 211 D4791 20% MAX 20% MAX

POR POTENCIA Y RENDIMIENTO

• Referido a la cantidad de material existente en la zona y el porcentaje aprovechable.

Potencia Bruta: Es el volumen total de la cantera, se obtiene multiplicando el área total de la cantera por la profundidad de la exploración.

Potencia Neta: Es el volumen de material utilizable que se espera obtener de la potencia bruta. Es la potencia bruta menos el material

POR POTENCIA Y RENDIMIENTO

de desbroce y el desperdicio (Over)

Potencia Aprovechable: Es aquella parte de la potencia neta aprovechable para un fin especifico.

EJEMPLO DE CÁLCULO DE RENDIMIENTOS

Datos:

Área de la cantera : 35,000m2

Profundidad aprovechable : 1.50m

Top soil (suelo superficial org) : 0.15m

Over en cantera mayor 3¨ : 25%

Esponjamiento : 5%

POR SU ACCESIBILIDAD Y ESTADO DE LAS VÍAS DE ACCESO

• La accesibilidad y estado de las vías de acceso de la cantera así como la situación legal no definida desde la etapa exploratoria, pueden ser en muchos casos definitorias al ocasionar gastos innecesarios y hasta atrasos o paralización de obra. Se debe verificar si los accesos son pavimentados o no, también determinar el grado de deterioro, así como la existencia de puentes, túneles, curvas u otros tipo de elementos que puedan limitar el paso de las maquinaria pesada.

POR SU SITUACIÓN LEGAL • Se debe de determinar el estado de la propiedad de las zonas donde se ha identificado

la existencia de material explotable.

• Nombre los actuales y de ser posible de los anteriores propietarios; existencia de contratos de servidumbre, concesiones etc.

ETAPAS DE EXPLORACIÓN

• Reconocimiento de Terreno:

Acceso

Geología y geomorfología

Topografía

Situación legal

• Estudios Preliminares:

Espesores

Composición del sub suelo

ETAPAS DE EXPLORACIÓN Napa freática

Pruebas in situ

• Estudios Definitivos:

Potencia

Calidad del material

Costo de explotación

Pruebas in situ

EXPLOTACIÓN DE CANTERAS

• Es el conjunto de actividades por medio de las cuales se extrae materiales de una cantera para ser empleados en una obra determinada.

• Las actividades necesarias durante la explotación en una cantera son:

• Desmonte y limpieza.

• Preparación

• Extracción y acopio

• Zarandeo o chancado.

• Carguío y transporte.

• Los equipos usados en la exploración de canteras son normalmente: tractor sobre oruga o neumático, cargador frontal, excavadora, chancadora

CUIDADOS EN LA EXPLOTACIÓN

• Cuando se trata de la explotación de materiales térreos por ejemplo para terraplenes, sub base y bases:

• No mezclar los materiales de desperdicio(capa desbroce o el over)

• Acopiar mezclando lo mas posible a fin de logra uniformidad.

• Cuidar la humedad de los finos en el banco.

• Cargar de abajo hacia arriba para evitar segregación.

• Si se trata de producir agregado para concreto asfaltico o de cemento portland, los trabajos mas comunes incluyen:

• Alimentación

• Zarandeo o cribado.

• Trituración.

• Lavado

CHANCADORAS O TRITURADORAS

Existen dos tipos de plantas, portátil y estacionaria.

• La planta portátil, es usada en la construcción de caminos ubicados en zonas altas o en trabajos públicos de pequeño y mediano tamaño.

• Las plantas estacionarias, por otro lado, son más adecuadas para grandes escalas de producción y están ubicadas en función a los centros de abastecimiento

CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN

• Planta Portátil: 10-200 toneladas por hora.

• Planta Estacionaria: 60 – 500 toneladas x hora.

• La capacidad de producción más económica para estos tipos de plantas es de 150 toneladas por hora, y los siguientes puntos son desarrollados teniendo en cuenta esta capacidad de producción.

PROCESOS DE TRITURACIÓN

• La operación de trituración, es la primera etapa mecánica de la conminación. Por lo general se realiza en seco y en etapas sucesivas.

TIPOS DE TRITURADORASa) TRITURADORAS PRIMARIAS: Fragmentan trozos grandes hasta un producto de 6” a 4”. Se tienen dos tipos de maquinas:

• Trituradoras de Mandíbulas

• Trituradoras Giratorias

b) TRITURADORAS SECUNDARIAS: Fragmentan el producto de la trituración primaria hasta tamaños de 4” a 1/2”, entre estas maquinas tenemos.

• Trituradoras Giratorias

• Trituradoras Cónicas.

c) TRITURADORAS TERCIARIAS: Fragmentan el producto de la trituración secundaria hasta tamaños de 1/2” o 3/8”, entre estas maquinas tenemos.

• Trituradoras Cónicas

• Trituradoras de Rodillos.

TRITURADOR DE MANDÍBULAS (CHANCADORAS)

• Esencialmente constan de dos placas de hierro instaladas de tal manera que una de ellas se mantiene fija y la otra tiene un movimiento de vaivén de acercamiento y alejamiento a la placa fija, durante el cual se logra fragmentar el material que entra al espacio comprendido entre las dos placas (cámara de trituración).

TRITURADOR DE MANDÍBULAS (CHANCADORAS)

• El nombre de estas trituradoras vienen del hecho de que la ubicación y el movimiento de las placas se asemejan a las Mandíbulas de un animal, por eso, la placa fija suele llamarse mandíbula fija y la otra placa, mandíbula móvil.

TRITURADORAS GIRATORIAS

• Consisten en un eje vertical largo articulado por la parte superior a un punto (spider) y por la parte inferior a un excéntrico.

• Este eje lleva consigo un cono triturador. Todo este conjunto se halla ubicado dentro el cóncavo o cono fijo exterior.

• El conjunto, eje y cono triturador se halla suspendido del spider y puede girar libremente (85 – 150 rpm), de manera que en su movimiento rotatorio va aprisionado a las partículas que entran a la cámara de trituración(espacio comprendido entre el cono triturador y el cóncavo) fragmentándolas continuamente por compresión.

TRITURADORAS CÓNICAS Es una trituradora giratoria modificada. La diferencia principal es que el eje y cono triturador no está suspendida del spider sino que esta soportada por un descanso universal ubicado por debajo, tal como puede observarse en la Fig. Además, como ya no es necesario una gran abertura de alimentación el cono exterior ya no es abierto en la parte superior. El tipo de trituradora cónica mas utilizada es la Symons, la cual se fabrica en dos formas:

a. Trituradora cónica Symons Standard ,normalmente utilizada en la trituración secundaria.

b. Trituradora cónica Symons de cabeza corta, utilizada en la trituración fina o terciaria.

TRITURADORA DE RODILLOS

• Estas trituradoras siguen siendo utilizadas en algunas plantas, aunque en otras han sido reemplazadas por las cónicas. El modo de operación es muy simple. Consiste en dos rodillos horizontales los cuales giran en direcciones opuestas.

• El eje de una de ellas esta sujeta aun sistema de resortes que permite la ampliación de la apertura de descarga en caso de ingreso de partículas duras.

ELEMENTOS TRANSPORTADORES DE ÁRIDOS

• Cumple la función específica de trasladar los materiales entre dos puntos de cota distinta.

• En general, los elementos transportadores no tienen mayor alcance que el necesario para comunicar las partes fundamentales de una instalación de machaqueo, que como se sabe, son:

• machacadora, cribas y silos, o bien el lugar de producción y el de empleo.

TIPO DE TRANSPORTADORES

• Los cuatro más empleados son:

• A. Cintas transportadoras

• B. Elevador de cangilones

• C. Redlers

• D. Tornillo de Arquímedes

CINTAS TRANSPORTADORAS

• El transporte por cintas, en la mayor parte de los casos, se emplea cuando los materiales que han de transportarse son granulares y no cohesivos.

• Como ventajas del transporte por cinta figuran: el bajo costo de montaje y la posibilidad de efectuar la descarga en cualquier punto de su trayectoria, así como la capacidad de adaptación posterior de las instalaciones a otras obras.

• En instalaciones normales de obras públicas rara vez rebasa cada cinta la longitud de 100m.

PARTES DE UNA BANDA TRANSPORTADORAEn la figura se observan las partes de una banda

transportadoras encilla:

a.) Banda, b.) Rodillo Motriz, c.) Rodillo Tensor, d.) Carga del Género, e.) Descarga del Género, f.) Tensado, g.) Rodillos de Guía.

ELEVADORES DE CANGILONES

• Se entiende por elevadores de cangilones el conjunto de una cadena sin fin de la cual van colgados cangilones iguales para el transporte del material.

• Los elevadores de cangilones pueden ser de construcción cubierta o descubierta, dependiendo del material a elevar y de las condiciones ambientales, tales como viento lluvia, etc.

• Aunque los elevadores de cangilones son normalmente verticales, pueden disponerse en planos inclinados.

• Las velocidades de traslación oscilan entre 1 y 4 m/s, alcanzándose anchos de 1m.

• Rara vez su elevación es superior a los 50m, y su capacidad no sobrepasa los 400m3/h.

TRANSPORTADORES REDLERS

• Para transportes continuos se usan frecuentemente cadenas sin fin introducidas en cajas cerradas que se desplazan en su movimiento masas de material pulverulento, pero no cohesivo.

• La cadena resbala sobre el fondo o sobre carriles adecuados, y el arrastre del material es facilitado por la presencia de barras transversales fijas a la cadena.

• Este tipo de aparatos no se utilizan más que en fábricas e instalaciones industriales en razón a la fuerte inversión que representa.

• Normalmente, no se transportan más de 800t/h a velocidades inferiores a 2m/s; su longitud total es, generalmente, inferior a los 200 m

TORNILLO DE ARQUÍMEDES

• Para el transporte deáridos muy finos. Puede emplearse el tornillo de Arquímedes, que consta de un tornillo sin fin encerrado en un cilindro o en caja de sección rectangular que lo envuelve a pequeña distancia de su hélice exterior. Aunque, frecuentemente, el tornillo de Arquímedes se utiliza para simultanear el transporte con el lavado de un árido mediante una corriente de agua, puede también emplearse como elemento simple de transporte.

• De acuerdo a los requerimientos se obtendría la siguiente producción en m3 procesado.