Tema10 Bulldozer

Universidad Católica San AntonioUCAM de MURCIA

INGENIERÍA DE OBRAS PÚBLICAS

TEMA 10. EXCAVACIÓN Y EMPUJE EL TRACTOR DE CADENAS

(DOZER)

10.1. TRACTORES. MODELOS Y CAMPO DE APLICACIÓN.

Los tractores son máquinas especialmente diseñadas para ejercer acciones de

empuje o de tracción.

Existen dos tipos:

1) Tractores sobre ruedas. Tienen velocidades de desplazamiento hasta 60

Km/h. Transmiten al suelo una presión específica de 0,35 MPa (3,5 Kg/cm2) y con un

esfuerzo de tracción disponible en la barra de tiro de hasta 82.000 Kg.

2) Tractores sobre cadenas (dozer). Con velocidades máximas de

desplazamiento de 15 Km/h transmiten al suelo presiones específicas de 0,04 MPa (0,4

Kg/cm2) según los modelos se alcanzan esfuerzos de tracción disponible en la barra de

tiro de hasta 110.000Kg.

En Estados Unidos se utilizan como empujadores grandes tractores de

neumáticos de tracción total, mientras que en España los tractores de neumáticos, en

pequeñas potencias, se emplean más en la agricultura e industria y en movimiento de

tierras se adaptan mejor los modelos de orugas. En Obras Públicas los trabajos que

realizan los tractores sobre ruedas son de carácter auxiliar, como remolcadores de

cisternas, barredoras, etc. Un caso particular son los tractores agrícolas de tracción a las

cuatro ruedas y grandes pesos (8.000kg) para remolcar traíllas de 5 m3 Por ello este

capítulo se ocupa únicamente de los tractores sobre cadenas.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Construcción y Obras

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Respecto a las aplicaciones hay que analizar:

10.1.1. RESPECTO AL TIPO DE TERRENO.

En terrenos blandos y en rocosos son mejor las orugas que los neumáticos. En

los primeros debido a que interesa una gran superficie de apoyo para que no se hunda y,

también las orugas son ventajosas para que no exista deslizamiento y se tenga mayor

tracción, (se considera el peso total como peso de tracción).

En los rocosos (pies de cantera, para limpieza de los mismos) los neumáticos se

desgastan con mucha facilidad, (giros, aceleraciones) incidiendo con importancia en el

costo del trabajo.

Las ventajas de los tractores de cadenas se pueden sintetizar en:

- Poca presión al terreno (0,4-0,8 Kg/cm2). Los terrenos con agua tienen poca

capacidad de soporte.

- Grandes esfuerzos de tracción.

- En general donde la adherencia de la máquina es importante (terrenos

accidentados o con cierta pendiente).

- En espacios pequeños y difíciles por su capacidad de maniobra.

10.1.2. COMO ELEMENTO DE TIRO (PULL) O DE EMPUJE (PUSH).

Remolcando máquinas que no tengan tracción o suficiente potencia.

Arrastre de traíllas, compactadores de neumáticos, rodillos vibratorios pesados.

Tuvo mucha importancia como elemento de tiro, ahora menos por la tendencia que hay

a máquinas autopropulsadas.

Empuje de mototraíllas en la fase de carga.


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10.1.3. RESPECTO AL EQUIPO DE TRABAJO.

Es su principal actividad, no se concibe en Obras Públicas sin sus equipos de

trabajo (los dos): Hoja de empuje recta (Bulldozer) y escarificador (ripper). Y Otros que

se utilizan con menos frecuencia la barra de tiro y el cabrestante.

1) Con hoja frontal recta (Bulldozer). Para excavaciones superficiales

empujando el material excavado a distancias pequeñas, normalmente hasta 20 m y como

máximo hasta 100 m.

Aplicaciones:

- Explanaciones en carreteras, aeropuertos. Excava y apila la tierra para que

luego la cargadora cargue éste material ya suelto a los camiones para su

transporte.

- Limpieza de monteras en canteras, limpieza del pie de la cantera después de

la voladura.

- Limpieza y desbroce de terrenos, destoconando y arrastre de bolos, apertura

de caminos en selva, derribando árboles con hoja en forma de cuna.

- Para extendido de tierras, por ejemplo, un terraplén, para un paso superior en

una carretera, en un trébol o cambio de sentido. Cuando el movimiento de

tierras se hace con camiones, éstos descargan basculando y el bulldozer

extiende; en presas de tierra lo mismo. Consigue una primera nivelación.

Las máquinas más utilizadas en movimientos de tierra son las cargadoras y

camiones por su facilidad de subcontratación o alquiler. El bulldozer es entonces la

máquina de excavación superficial, excavando, transportando y amontonando dentro del

radio de acción de cargadoras y camiones.

2) Con escarificador, (ripper). Para fragmentar las rocas y preparar el terreno

para su arranque mediante la hoja empujadora del tractor.


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10.2. EQUIPOS DE TRABAJO.

El equipo de trabajo del tractor permite aprovechar su capacidad de empuje y

tracción.

10.2.1. HOJA DE EMPUJE.

Se trata de una hoja en la parte delantera del tractor, acoplada a éste mediante

sistemas que permiten distintos movimientos de la hoja y por ello prestaciones

diferentes. Aparecen así dos tipos que caracterizan al tractor: Hoja recta (Bulldozer) y

Hoja angulable (Angledozer).

HOJA RECTA. MOVIMIENTOS.

Se observa en la figura. La hoja de empuje (1) permanece perpendicular al eje

longitudinal del tractor. Está acoplada a la máquina mediante dos brazos de empuje (2)

articulados exteriormente a los largueros (3) del bastidor del tren de rodaje por un

extremo, y a la parte baja de la hoja por el otro. Una pareja de cilindros (5) suben y

bajan la hoja (movimiento de elevación y descenso). Entre los brazos empujadores y la

parte superior de la hoja están en un lateral un cilindro hidráulico (4) y en el otro

colocado simétricamente un husillo graduable (6), cuya longitud se fija manualmente.

Actuando sobre el cilindro (4) se consigue la variación de giro vertical (T), movimiento

"tilt", desde la cabina (7). Cambiando la longitud del husillo citado anteriormente y

actuando sobre el cilindro (4) se varía la inclinación de la hoja, hacia delante o hacia

atrás, movimientos “pitch” o “tip”, que es menos frecuente (8).

Opcionalmente se puede sustituir el husillo por un cilindro hidráulico, en cuyo

caso el movimiento tip se efectúa desde el asiento.

Esta configuración permite acoplar varios tipos de hojas, según el trabajo que se

pretenda realizar. Las hojas más usadas son:

- Hoja universal o en “U”. Su forma peculiar, con sus extremos formando 25º

con el eje de la hoja le permite disminuir los derrames laterales de material,


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ya que al avanzar el tractor, sus extremos en ángulo "recogen" el material

que tiende a perderse por los lados de la hoja. Es la hoja de mayor capacidad

y por ello la ideal para empujar materiales que no ofrezcan especiales

dificultades.

- Hoja recta. Carece de extremos en ángulo como la universal, lo que le resta

capacidad en el transporte del material. Sin embargo da mejores resultados

cuando el trabajo consiste en excavar terrenos difíciles o rocas, como en la

apertura de caminos, etc. Es de menor tamaño.

- Hoja semiuniversal. Se encuentra entre las dos anteriores en cuanto a forma

y prestaciones. Hay una tendencia a ella en los grandes tractores.

- Hoja amortiguada. Diseñada para empujar mototraíllas, etc. Suele ser más

pequeña que los otros tipos y está equipada con un refuerzo estructura

denominado placa de empuje. La amortiguación de que está dotada hace

posible que el tractor se acople como empujador con una mototraílla, estando

ambas máquinas en marcha. En empuje de tierras no consigue los resultados

que las hojas sin amortiguación.

HOJA ANGULABLE. MOVIMIENTOS.

El eje de la hoja angulable (Angledocer) puede adoptar posiciones fijas distintas

a la transversal, con ángulos fijos a izquierda o derecha de 25°.

Su acoplamiento a la máquina se consigue mediante dos brazos de empuje

solidarizados mediante un arco en cuyo centro una rótula materializa la unión con la

hoja. Los cilindros igual que en el bulldozer, permiten el movimiento de elevación y

descenso. En ambos extremos de la hoja hay un conjunto de un cilindro hidráulico y una

barra, la cual se puede colocar en tres posiciones distintas manualmente, para el

movimiento lateral de la hoja, como antes se explicó.

Los movimientos "tilt" y "tip" se efectúan igual que en el bulldozer.


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Con este equipo la hoja empleada es del tipo denominado angulable. Es recta

para no obstaculizar el flujo lateral del material que empuja, posee sección de curvatura

adecuada para favorecer el volteo del material y con ello su salida por la derecha o

izquierda, según esto orientada la hoja.

El tractor con hoja angulable (angledozer) por su configuración estructural

presenta la hoja en posición muy adelantada lo que disminuye su esfuerzo de empuje

frente al tractor con hoja recta (bulldozer).

COMPARACIÓN ENTRE LA HOJA DEL BULLDOZER Y DEL

ANGLEDOZER.

Mientras la hoja del bulldozer es menor en longitud que la del angledozer, es por

otra parte, mayor en altura.

En sus valores máximos la hoja del bulldozer es solamente del 25-30% más alta

y sólo del 15-20% más corta; su mayor altura permite, por tanto, una acumulación de

material frontal a la hoja más amplia y su longitud de corte más estrecha, origina una

resistencia menor durante la excavación.

La hoja del bulldozer en su parte superior es ligeramente curvada, al objeto de

evitar que el material excavado y transportado caiga hacia atrás, o bien sea deformado

excesivamente durante su movimiento a lo largo de la superficie de la hoja.

La hoja del angledozer tiene la curvatura de la parte superior más acentuada que

la del bulldozer; ello permite que la tierra excavada no se amontone delante de la hoja

alcanzando excesiva altura, y voltea mejor para ser empujada de lado con mayor

facilidad.

10.2.2. ESCARIFICADOR (RIPPER).

Está formado por un bastidor situado en la parle trasera del tractor, en el cual se

fijan 1, 2, ó 3 vástagos con dientes con un acoplamiento que permite cambiar su

longitud. Mediante cilindros hidráulicos que actúan sobre el bastidor, estos dientes


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descienden clavándose en el terreno y al ser arrastrados por el tractor producen

profundos surcos, quebrantándolo y aflojándolo cuando este es excesivamente duro o

cohesivo para ser removido únicamente con la hoja frontal.

El modelo que se utiliza en el tractor sobre cadenas es el de paralelogramo

ajustable.

E1 ángulo de corte se varia durante la penetración mediante el cilindro

hidráulico, que es uno de los dos lados del paralelogramo, que por consiguiente es

variable hasta hacerlo coincidir con el ángulo que necesita el terreno. El vástago varía

su longitud de voladizo, cambiando los taladros de posición, de forma que sube más o

mentes respecto la placa o barra portavástagos, con objeto de que lo que quede después

en voladizo sea lo que va a penetrar en el terreno. Esto es importante para evitar que

sufra esfuerzos que lo pueden romper.

Hay que evitar esfuerzos transversales que también le perjudican, como por

ejemplo, girar la máquina con el vástago introducido, o sea, el tractor debe avanzar

siempre en línea recta.

Los vástagos están provistos de protectores recambiables (dientes).

Para seleccionar el equipo de escarificador adecuado hay que atender a tres

factores principales:

1. Presión descendente que se puede obtener en la punta del escarificador por

medio del cilindro hidráulico; determina su penetración.

2. Potencia al volante del tractor, que determina si el tractor tiene potencia para

avanzar con los dientes clavados en el suelo.

3. Peso del tractor, que determina si el tractor tendrá suficiente tracción para

utilizar su potencia (Fmáx = peso • factor de tracción).


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10.3. CICLO DE TRABAJO COMO EMPUJADOR.

El trabajo del tractor con su hoja empujadora consta de 3 fases:

1ª Fase. Excavación o arranque:

El operador baja la hoja hasta que comience a clavarse en el terreno. El tractor

continúa avanzando, disminuyendo su velocidad y aumentando su empuje, en 1ª

velocidad, entre 2,5 y 3 Km/h (42 y 50 m/min.).

2ª Fase. Acarreo y apilado:

El tractor continúa avanzando. El operador levanta la hoja para empujar y

transportar el material ya excavado sin proseguir la excavación. Puede pasar a 2ª

velocidad, pero invierte un tiempo en el cambio de velocidad y resulta mas conveniente

en general mantener la lª velocidad. Después de acarrear, apila para una carga posterior

por la cargadora.

3ª Fase. Retorno:

El tractor se detiene, invierte la marcha y retrocede a mayor velocidad con la

hoja levantada para reanudar el ciclo de trabajo.

En el caso de usar el dispositivo angledozer el material excavado es empujado

lateralmente y queda depositado formando un cordón a un costado de la parte excavada

por el tractor. Su distancia de trabajo suele llegar a 60 u 80 metros.

10.4. CAPACIDAD DE LA HOJA DE EMPUJE.

La hoja empujadora transporta el material y para ello es necesario un esfuerzo

que crece a medida que aumenta la capacidad de la hoja empleada. De aquí que sea

necesario limitar la capacidad de la hoja de acuerdo con la potencia del tractor empicado

y del material que se pretende excavar o transportar.


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La capacidad de una hoja no se puede determinar exactamente, ya que las

dimensiones del montón que se forma delante de la hoja dependen de las de la hoja, de

su tipo y del talud en reposo del material que se empuja.

El montón se pude asimilar a una cuña, lo que da lugar al siguiente

planteamiento teórico.

Sea L la longitud de la hoja y H su altura. .Su capacidad VS (material suelto)

será:

Vs =1/2•H•w•L

w = H/tgα

Con lo que resulta la expresión teórica:

donde α es el ángulo del talud en reposo del material. La tabla muestra los

valores de l/(2tgα ) para distintos materiales muy frecuentes en el movimiento de tierras.

Los valores de capacidad que se obtienen por este método solo tienen alcance

teórico, puesto que en la práctica la forma del montón que se forma delante de la hoja

no es así.

En la tablas figuran características de varios modelos de fabricantes de tractores

sobre cadenas (Dozers) con las capacidades de sus hojas. La capacidad de la hoja viene

dada por la expresión:

C = K x L x H2

Los tractores pequeños tienen utilidad en ensanches en sitios reducidos para

extendido de tierras y también fragmentación por su peso de suelos con bolos, etc.


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10.5. DISTANCIAS DE EXCAVACIÓN Y DE EMPUJE.

Hay dos reglas prácticas importantes:

1) El bulldozer utiliza una técnica de arranque o corte, no de transporte.

2) Deben conseguirse llenados totales de la hoja con el máximo esfuerzo posible

de la máquina en el mínimo tiempo posible. Esto se consigue arrancando capas tan

gruesas como sea posible en función de las distancias de recorrido del tractor y dando

por terminado el arranque cuando la hoja esté llena.

Para una hoja empujadora determinada y un tipo de terreno, a cada profundidad

de excavación le corresponde una “distancia de llenado” dLL.

Sean:

VL = Capacidad de la hoja (m3), (C)

VB = Volumen en banco

VS = Volumen suelto

Fw = Factor de esponjamiento

K = Coeficiente del tipo de hoja

H = Altura de la hoja

L = Longitud de la hoja

h = profundidad de excavación

dLL = distancia de llenado

De acuerdo con la figura se tendrá:


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Por otra parte

Con lo que queda:

ó

Se llama distancia de empuje a la de excavación más la que recorre el bulldozer

transportando el material, sin excavar en el terreno.

Como resulta que después de que la hoja esto llena, y durante el transporte va

perdiendo material, es más rentable y consume menos gasoil si arranca el material

durante todo el recorrido a realizar, o sea, excavación + acarreo.

Por tanto, la profundidad de excavación será: h = FW x C / (d x L) siendo "d" la

distancia total a recorrer.

La distancia de empuje depende del tipo de material, pendientes, etc., factores

externos a la máquina, por lo que cualquier cifra que se de resultaría errónea al aplicarla

a un caso concreto. Sin embargo, por comparación con otras máquinas -mototraíllas,

palas cargadoras de ruedas- puede decirse como regla general que a partir de los 80

metros de distancia de empuje el Bulldozer deja de ser rentable. De cualquier modo, su

producción disminuye bastante aún en distancias menores como puede verse en el

apartado siguiente.

10.6. PRODUCCIÓN DEL BULLDOZER.

La producción del bulldozer depende fundamentalmente de su potencia y de la

distancia que hay que empujar el material hasta depositarlo en el lugar deseado.

Puede calcularse por dos procedimientos: Utilizando las gráficas de producción

máxima teórica que dan los fabricantes para los modelos de tractores, o bien por el


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método general de calcular la producción y el tiempo de cada ciclo de trabajo. Se

explican a continuación.

10.6.1. PRODUCCIÓN DEL BULLDOZER MEDIANTE GRÁFICAS DE

PRODUCCIONES MÁXIMOS TEÓRICAS.

Presentan en abcisas la distancia de empuje, en ordenadas los m3/h de material

suelto, y una familia de curvas en la que el parámetro es la potencia del tractor. Cada

gráfica corresponde a un tipo de hoja. Las tablas presentan una gráficas de Catepillar

con hoja semiuniversal y de Komatsu para hoja recta.

Los valores de producción que se obtienen de estas gráficas corresponden a la

situación ideal siguiente:

- Utilización 60 minutos/hora.

- Habilidad y motivación del operador buenas.

- Material sin dificultades de excavación y empuje.

- Terreno horizontal.

- No se utilizan técnicas que reduzcan los derrames laterales en la hoja.

10.7. TÉCNICAS DE EXCAVACIÓN Y EMPUJE.

La eficacia de un bulldozer en una obra determinada depende de su producción

horaria, y por ello de la forma en que se organicen sus trabajos y las técnicas empleadas.

- En excavaciones en tierras duras, si la hoja no penetra, se puede recurrir a

cortar sólo con una parte de la hoja, desistiendo de cortar en toda su longitud

(cortes escalonados), o bien se inclina una esquina de la hoja (movimiento

"tilt"). En cada caso habrá que tantear el sistema más productivo. También se

pueden dar unas pasadas con el escarificador, lo que facilita el corte de la

hoja.


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- Cuando el suelo a levantar es muy plástico (arcillas, limos pegajosos) se

acentúa el efecto de empuje del material en la cuchilla de la hoja, y en

sentido descendente; de no ajustar perfectamente los mandos de profundidad,

la hoja penetra más en unas zonas que en otras, dejando una excavación

irregular en el sentido de la marcha.

- Siempre que sea posible hay que procurar trabajar a favor de la pendiente.

- Es frecuente en el trabajo de excavación que apare/can tocones, rocas

difíciles, etc. Para arrancarlos se combina el efecto de empuje del tractor con

el de ascenso de la hoja. Para el derribo de un árbol, en que se ha construido

una pequeña rampa para aumentar la altura del empuje, puesto que no trabaja

con la hoja levantada.

- En trabajos a media ladera (explanaciones de carreteras) si la

pendiente transversal es menor de 30º se puede iniciar la excavación con una

pasada que vaya apartando el material ladera abajo, con lo que se va creando

un apoyo para mejorar la estabilidad en la siguiente pasada. El angledozer es

especialmente adecuado para esta tarea, pero se suele utilizar el bulldozer

valiéndose del movimiento "tilt" como se indicó anteriormente.

- En movimiento de tierras el angledozer esta en desuso, pero en

explotaciones forestales: caminos y vías de saca de troncos es más útil que el

bulldozer.

- En trabajos de empuje directo se puede dejar el material formando un

terraplén, para su posterior carga con otro equipo.

- Durante el empuje el material tiende a salirse por los extremos de la hoja.

Esas pérdidas pueden disminuirse mediante el trabajo en zanja o el de dos

bulldozer juntos. El método en zanja consiste en excavar repetidas veces por

la misma trayectoria de manera que los bordes formados eviten que el

material se salga de la hoja. El montón central debe ser tal que se pueda


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llevar en la última pasada. El método de dos bulldozers en paralelo evita que

se salga material por el espacio que queda entre ellos y también, el tamaño

del cúmulo que se forma delante de ellos, es mayor del doble que para uno

solo. Es interesante en recorridos largos.

- Cuando sea preciso formar un montón hay que procurar empujar menos

material cuesta arriba con montones sucesivos 1, 2, 3, 4, 5, 6. Mientras hace

el montón 6, la pala carga el 1 y el 4.

- Si se trata de extender el material depositado por camiones, se utilizan

tractores medianos, de unas 20 t de peso, proporcionando su tamaño a los m3

descargados.

10.8. ESCARIFICABILIDAD DE UN TERRENO.

Las excavaciones superficiales, entendiendo como tales las realizadas a ras del

suelo o terreno, pueden ser realizadas por bulldozers y traíllas.

El bulldozer puede excavar sin necesidad de escarificado previo, cuando se trata

de tierras en general, o con escarificado previo si el suelo es ya roca. Cuando las tierras

son muy duras para las traíllas, también se sueltan escarificando con tractor.

En terreno no escarificable, hay que recurrir a la voladura, carga con cargadoras

o retros y acarreo con camiones.

La posibilidad de escarificar un terreno se suele estimar mediante la obtención

de las velocidades de propagación de unas ondas sísmicas. Este método se llama análisis

sísmico y está ligado a otros factores como se vio en el tema 9.

Las ondas sísmicas se provocan golpeando con un martillo una placa de acero

situada en el suelo o con una pequeña cantidad de explosivo se produce un seismo

artificial.

Estas ondas se transmiten por el suelo y al encontrar distintas superficies que

separan las distintas capas se reflejan y refractan según las leyes del movimiento


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ondulatorio y llegan a la superficie en distintos tiempos de milisegundos transcurridos,

donde son recogidos por los geófonos, situados a distintas distancias.

El aparato registrador o sismógrafo permite en un sólo registro recoger, por

medio de varios canales, las señales de los distintos geófonos. Conocidas las distancias

de los geófonos a la fuente y los tiempos, se calculan por cociente las velocidades.

A partir de ciertas distancias se observa que la velocidad varía. Se debe a que la

onda viaja por estratos más profundos y más densos, con lo que la velocidad ha

aumentado.

Los resultados prácticos que se obtienen son la profundidad de los distintos

estratos y sus pendientes.

Una velocidad sísmica es una media de las correspondientes a los distintos

materiales que encuentra, tamaño de las masas rocosas que atraviesa y suelos

intersticiales, consolidaciones, durezas, de forma que constituye un excelente índice de

referencia de las dificultades que se van a encontrar para la escarificación o excavación

con medios mecánicos.

En un estrato se pueden encontrar rocas de 6000 m/s, suelos de 300 m/s, y

obtener, por ejemplo, una media de 1000 m/s, que es atacable por excavadoras y

escarificable en el caso de utilizar traíllas.

10.9. DESGARRAMIENTO ECONÓMICO.

Hay muchas opiniones sobre cual es el límite entre realizar escarificación o

voladura.


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Se puede señalar:

VELOCIDAD SÍSMICA (m/s) ESCARIFICACIÓN

V < 1000 Arranque con excavadora

V < 2000 SI

V > 2400 NO

2000 < V < 2400 Zona marginable

- Las lecturas de los geófonos deben seguirse con pruebas reales de escarificado,

ya que la producción puede variar en relación de 1 a 2 para una misma velocidad

sísmica, según la naturaleza y disposición de los estratos.

- Teniendo en cuenta que en la operación de escarificado los tractores sufren

mucho, interesa utilizarlos sólo cuando la producción es importante o hay problemas

ambientales.

La proximidad de edificios no es problema técnico, porque en las voladuras

controladas no hay peligro, pero se plantean dificultades de tipo político.

- En terrenos marginables, los límites de rentabilidad están en los 200 m3/h, si

estos no los supera, hay que ir a voladuras, aunque puede escarificarse si los volúmenes

parciales no son importantes.

- Si en una traza aparecen alternancias de rocas no escarificables y otras que si lo

son, no interesa utilizar el bulldozer para escarificar y es más rentable la voladura, es

decir que el trabajo de escarificado requiere continuidad y sistematización, lo cual por

otra parle es una regla general en construcción de Obras Públicas.


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- Según la clasificación de las rocas hay mayor o menor facilidad para la

escarificación.

Las velocidades sísmicas de los suelos bajan mucho.

En escarificación se usan los mayores tractores posibles que son más rentables

por mayor producción, menos desgaste y averías. El mínimo podría estar en las 45 t.

Cada tractor tiene su campo de utilización de materiales escarificables en

función de su peso. Los fabricantes dan para cada modelo de tractor una tabla de sus

posibilidades, tomando como referencia la velocidad sísmica.

A partir de un peso mínimo de 47 t se observa poca diferencia entre las

velocidades sísmicas para los distintos modelos de tractores, siendo lo más importante

la variación de producción, ya que en los modelos mayores penetra mas el desgarrador.

Por otra parte, en los proyectos. la roca como voladura tiene un precio en

volúmenes importantes alrededor de 425 ptas/m3 y el escarificado, otro, alrededor de

70ptas/ m3, por lo que el contratista cuando la velocidad sísmica es elevada y la

producción baja prefiere la voladura, pero a su precio, y la Administración no acepta por

considerar que es escarificable. Hay pues una problemática entre producción y coste. La

figura presenta el aspecto de las curvas de producción y costes en función de la

velocidad sísmica.

10.10. PRODUCCIÓN DE ESCARIFICACIÓN.

La producción depende de la velocidad sísmica del terreno que se va a ripar y de

la potencia del tractor que se emplea. Varía además en cada caso concreto, en función

del distanciamiento entre diaclasas, estratificación, etc.

En cada caso habrán de realizarse pruebas "in situ" para valorar con mayor

precisión la dificultad de escarificado. Pueden tomarse como punto de partida las

gráficas de la figura que corresponden a los tractores D-10 y D-11 de Caterpillar u otros


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modelos de potencia similar aunque como se ve en las gráficas, las producciones pueden

variar de 1 a 2.5.

Las gráficas dan la producción del escarificador en material suelto.

10.11. UTILIZACIÓN DEL TRACTOR DE CADENAS EN

COMPARACIÓN CON LA EXCAVADORA HIDRÁULICA.

El desarrollo actual de las retroexcavadoras hidráulicas es tal, en su fuerza de

arranque, que están desplazando al tractor de cadenas en trabajos de excavación. Este se

utiliza sobre todo cuando el terreno no es excavable por la excavadora hidráulica y se

requiere por consiguiente la utilización del escarificador, o por cuestiones de

humectación.

Por otra parte se necesitan dos máquinas y dos maquinistas (tractor + cargadora)

contra una sola máquina (excavadora).

La excavadora no se desplaza durante el trabajo, sólo gira y su consumo es más

económico siendo muy alta su producción.

La Tabla argumenta que en la excavación se utiliza el tractor

cuando no se puede hacer de otra manera.

MÁQUINA MOVIMIENTO % PESO

MÁQUINA

CONSUMO

GASOIL

MANTENIMIENTO

Y AVERÍAS

Retroexcavadora Brazo, pluma y

cazo

30% Menor Menor

Bulldozer Toda la máquina 100% Mayor Mayor


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10.12. UTILIZACIÓN EN COMPARACIÓN CON LA

MOTONIVELADORA.

En extendido de capas intermedias de terraplenes tiene ventaja sobre la

motoniveladora porque ataca de una sola pasada el montón que descarga el camión,

mientras que la motoniveladora tiene que dar varias pasadas para extenderlo. En éste

caso un tractor de 20 t. es suficiente. En pedraplenes, materiales difíciles o vertederos,

tiene que utilizarse el bulldozer.

10.13. UTILIZACIONES DEL TRACTOR DE CADENAS SEGÚN TIPOS

DE OBRAS.

En líneas generales las siguientes:

CARRETERAS

EXCAVACIÓN EXTENDIDO DESBROCE

V. sísmica < 1000

Desplazada por retro

V. sísmica > 1000

Escarificación

Pedraplenes.

Tierras: desplazada por

motoniveladora

Muy útil, la retro tiene

que desplazarse

continuamente.

OBRAS HIDRÁULICAS CAMINOS DE MONTAÑA

Extendido de terrenos fangosos.

Terrenos de poca capacidad portante.

Motoniveladora: no

Excavación a media ladera con hoja angulable

mejor que con hoja recta.

OTROS

Canteras: limpieza de monteras.

Presas: desbroce en laderas escarpadas


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APÉNDICE 10.1. TÉCNICAS DE ESCARIFICACIÓN.

Es necesario tener en cuenta las siguientes consideraciones:

- Utilizar la primera marcha, ya que la velocidad de 1 a 2 kms/h proporciona la

producción más económica.

- El escarificado debe realizarse a favor de pendiente siempre que sea posible,

e incluso construirse su propia rampa de un 2% a un 3% con la hoja

empujadora en el transcurso del trabajo, si el caso lo permite.

- En terrenos duros puede ser adecuada la siguiente técnica aplicable a un tajo

de una longitud L entre 3 y 4 veces la longitud del tractor y ancho

cualquiera.

- Se debe comenzar con un sólo vástago, a no ser que el terreno tenga fácil

escarificación. En terrenos difíciles es preferible un sólo diente que centra

mejor los esfuerzos, sobre todo en material que se rompe en grandes lajas.

Tres dientes en materiales más fáciles.

- Para evitar roturas del vástago, este no debe trabajar en voladizo, sino

hundido completamente, por lo cual la primera pasada de tanteo debe se con

una longitud del vástago menor y aumentarla posteriormente si se ha

comprobado su eficacia hasta estar seguro de cual es la profundidad que

admite el terreno. Una vez. determinada esta no cambiar la altura del

vástago.

- Si las cadenas patinan es señal de que el tractor no puede y hay que aligerar

el esfuerzo disminuyendo la penetración del vástago. La parte efectiva del

vástago debe estar siempre metida en el terreno.

- Hay que procurar que el tractor tenga una marcha regular, evitando saltos

que producen roturas.


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- Si el tractor corre mucho es más rentable ir aumentando el número de

vástagos y llevar una velocidad más lenta.

- Si el material es extremadamente duro hay que buscar el mejor ángulo de

penetración α

El operador sitúa el vástago hacia atrás (ver figura a), separado de la máquina y

el cilindro (1) es el que da la penetración en el suelo.

En la figura b) el cilindro (2) cambia el ángulo de penetración. El maquinista lo

que ve es el recorrido del cilindro (2), y aprovecha la fuerza del hidráulico, el peso del

tractor y su movimiento para romper el suelo.

Una vez roto el material, el ángulo de penetración ayuda a romperlo hacia arriba.

El operador de movimientos de vaivén con el cilindro durante el avance figura c).

La separación entre pasadas o carriles influye en la producción, porque

disminuye el número de ciclos para cubrir una superficie. Cuanto menor sea, más

pequeños serán los tamaños de material.

Una regla es que la separación sea la mitad del ancho del tractor. En el retorno,

el tractor toma la diagonal de la separación de carriles.

Escarificado cruzado: Consiste en escarificar en dos direcciones perpendiculares

de forma que la superficie sea lo suficientemente suave para que pueda ser cargado el

suelo con una cargadora, es decir, el tractor no realiza funciones de empuje. Esto

concuerda con la técnica general de utilización del tractor de cadenas que es reducir al

máximo o eliminar el trabajo de empuje. En este procedimiento se considera que es la

cargadora la que debe moverse y acudir a cargar el material que el tractor ha excavado.


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APÉNDICE 10.2. TRAFICABILIDAD.

Es importante el tipo de material a arrancar y su relación con la climatología.

Por ejemplo, para suelos arcillosos y según el contenido de humedad natural, la

Tabla da las condiciones de utilización.

La humedad a que se refiere la Tabla es la del relleno, que puede ser inferior a

la del yacimiento en verano y tiempo seco.

La resistencia a la cohesión (esfuerzo cortante) está medida en el ensayo de

campo con un penetrómetro de mano, (Cono de Ohio).

Las cadenas (zapatas) anchas son las mayores de 700 mm. y las estándar entre

550 y 600 mm., con presiones sobre el suelo entre 0,64 y 0,86 Kg/cm2, para tractores

mayores de 25 t.

Cada tipo de tractor tiene unas presiones en sus zapatas, y un valor del índice de

cono, que, es distinto según el modelo de penetrómetro (no están normalizados).


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Tema10 Bulldozer

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