UT_03 Maquinaria Para El Mov de Tierras

8/19/2019 UT_03 Maquinaria Para El Mov de Tierras

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TÉCNICO SUPERIOR EN PROYECTOS DE

EDIFICACIÓN/OBRA CIVIL

ESTRUCTURAS DE

CONSTRUCCIÓN

U.T. 03 MAQUINARIA PARA EL

MOVIMIENTO DE TIERRAS


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[TÉC. SUP. EN PROYECTOS DE EDIFICACIÓN/ OBRA CIVIL] [MÓDULO DE ESTRUCTURAS DE CONSTRUCCIÓN]

2/20 Maquinaria de construcción UT 03

Maquinaria utilizada

EXCAVADORES

Información general

Los excavadores realizan distintos tipos de trabajos según el aditamento que se utilice. Este adi tamento seselecciona de acuerdo con las condiciones de trabajo, los plazos de ejecución y volúmenes, la

top og rafía, las dimen sio nes de frente de trab ajo y otros.

Estos son algunos de los trabajos más frecuentes

Excavaciones de cimientos

Excavaciones de zanjas para conductos

Excavación de canales

Limpieza y nivelación

Desmonte, carga y descarga de materiales

Relleno de cimientos y zanjas

A continuación se muestran los distintos aditamentos y sus usos más comunes.

En las figuras se muestran las excavadoras y sus denominaciones.

Denominación Tipo de trabajo

Frente de pala Excavación de zanjas poco p rofundas ; en

rocas disgregadas; construcción de obras

hidráulicas. El nivel freático debe estar por

debajo del nivel de sustentación de la

máquina

Dragalina Construcción de canales y drenajes con

ancho de plato mayor a 1.5 m; construcción

de diques; construcción de terraplenes. Las

excavaciones se realizan por debajo del nivel

de sustentación de la excavadora sin importar

el nivel freático.

Retroexcavadora Excavación de zanjas con taludes

vert icales ; roca dura disgregada

previamente. La excavación se realiza por

debajo del nivel de sustentación de la

excavadora sin importar el nivel freático.

Bivalba Excavación de zanjas en construc ciones de

perf i l complejo y de difícil acceso para otros

aditamentos. Excavación sin importar el nivel

freático.

Bivalba especial

(kelly)

Excavación de zanjas profundas y estrechas;

construcción de pantallas contra filtraciones..


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Los medios de locomoción de las excavadoras son: sobre ruedas u orugas .

Cada una con distintas ventajas y rendimientos.

Estas son las características de las orugas contra las llantas

Orugas Llantas

Mejor apoyo sobre superficie Movilidad

Tracción No daños al pavimento

Moniobrabilidad Mejor estabilidad

Hundimiento Nivelación con apoyos

Mejor posicionamiento de la máquina

Equipamientos

Frente de pala

Retroexcavadora

Dragalinas

Bivalbas

Frente de palaLos trabajos se realizan sob re

el nivel de sustentación de la

máqu in a

En las gráficas se muestran dos

tipos de frente de pala, con

cable (mecánica) e hidráulica.


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En la extracción con frente de pala, la altura del frente no debe

ser mayor a 1 o 2 m por arriba de la altura máxima de operación

con el fin de evitar aleros en el tope del corte.

Existen dos formas para trabajar: por ataque fron tal y lateral.

En estos frentes se utiliza el brazo sin extenderlo en toda su

longitud.

El avance frontal dificulta la llegada de los camiones, por lo que

se utiliza este la primera vez y después se utiliza el ataque

lateral

Retroexcavadoras

Estas están diseñadas para realizar excavaciones p or

debajo de su nivel de apoyo , para realizar excavación

pura o para llenar un camión de transporte

También existen mecánicas e hidráulicas.

De igual manera que en las excavadoras de frente de pala,

para realizar el trabajo se puede usar ataque frontal y

lateral


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Bivalva “Kelly”

Existen bivalvas mecánicas e

hidráulicas. Tienen una ventaja las

hidráulicas porque se dispone de

una fuerza mayor para penetrar el

cubo en el terreno, ya que el peso

de la máquina se transmite a

través de los brazos. La bivalva

tipo kelly se utiliza para realizar

paredes en el suelo (muros

pantalla).

Usos Canales

Terraplenes

Canales

La excavación de canales se realiza de tres maneras: en exc avación , en sem iexc avaci ón y terraplén, y en

ter rap lén .

Cuando se realizan canales en

excavación se coloca el material

excavado en pilas a los lados de la

excavación, se riegan y nivelan las

pilas cada 20 cm, se nivelan taludes,

base y parte superior.

Para los canales en terraplén, se

necesita adecuar toda la superficie

donde el terraplén se coloca

(descortezado, compactación de la

base, escarificado). Ya con estos

pasos se realiza la construcción delterraplén con el material de las zonas


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En la imagen se muestran esquemas de trabajo para carga de camiones.

Los tiempos de ciclo se calculan con un tiempo fijo determinado por la experiencia en obras previas o como

0.40 min para cargar, levantar, voltear y volver. El tiempo de viaje se obtiene de dividir la distancia a viajar

(menor a 100 m) y dividirla por la velocidad promedio de viaje.

Utilizando la capacidad del cargador, el coeficiente de esponjamiento, el porcentaje promedio de carga, el

tiempo de ciclo se puede determinar el rendimiento por hora y el factor de eficiencia.

Rendimiento = capacidad / (1+coef. esponjamiento) x % carga x factor de eficiencia x tiempo de ciclo / 60 min

Este rendimiento se puede graficar contra la distancia, para obtener curvas y determinar la mejor distancia en

la que se puede mover el cargador.

BULLDOZER

Este equipo es un tractor sobre el cual se

monta una hoja . En la parte inferior de la hoja seubica una cuchilla, necesaria para los trabajos

que realiza el bulldozer.

Entre los principales trabajos de esta máquina

son los de explanación, niv elación, apilado,

extendido y c or te . Por su configuración existen

dos tipos: orugas y neumáticos.


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La hoja puede ser fija o móvil. En la figura se

muestran estos tipos.

Los mandos de la hoja pueden ser hidráulicos, loque favorece su uso para penetrar en terrenos duros.

La elección depende de la cantidad d e tierra a mov er, la distancia de acarreo y el esqu ema de trabajo aseguir. El bulldozer puede trabajar como excavador principal o como ayuda a otra máquina. Un ejemplo del

primer caso es la excavación hasta de 1 m.

Al realizar trabajos a media ladera, terraplenes, rellenos de cimentaciones y zanjas debe usarse bulldozer de

hoja angulable. Cuando el terreno es duro se utilizan escarificadores (ruter).

Ejecución de lo s trabajos

Las operaciones que debe realizar un bulldozer empiezan con la penetración de la cuchilla en el terreno y la

carga de esta, sigue el acarreo, la descarga y el regreso vacío al lugar de excavación


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Penetración de h oja y l lenado

En la imagen se muestra distintos

esquemas de llenado.

La hoja s e baja a la pro fund idad máxima y según el esquema se va su biend o a m edida qu e la máquin a

empieza a esforzarse para moverse. Si el terreno es tipo II (suelos cementados medianamente cohesivos,

pueden tener fragmentos de roca incluidos) se pueden alcanzar de 15 a 20 cm de profundidad, mientras que en

terrenos tipo I (material suelto muy manejable), se alcanzan de 20 a 25 cm.

Se utilizan las cuc hil las bien afi ladas . Al inclinarlas

con respecto al eje longitudinal de la máquina, se

desgastan de un lado más que del otro, por esta

razón debe cambiarse la posición entre las 1000 y

1200 horas de trabajo. El ángulo de penetración

debe estimarse en la obra buscando la mejor

configuración para el llenado de la hoja con la menor

distancia.

Acarreo

Este se realiza buscando minimizar las pérdidas de material para ello se trabaja en trincheras con distancias

hasta de 50 m. También se usan zonas de depósito intermedio, o con 2 o 3 máquinas trabajando

simultáneamente. En la imagen se ilustran estos procedimientos. No se recomienda trabajar con pendientes

mayores a 10 grados.

Descarga y colocación

Esta se realiza de tres formas principalmente y depende del objetivo del descargue. Si se realiza por capas se

levanta la cuchilla y se avanza, si solo se necesita apilar el material la máquina para en el lugar que se desea y

finalmente, se realiza por capas pero en retroceso. El proceso utilizado para esparcir el material debe ser del

lugar más apartado de la zona de préstamo al más cercano. En caso de existir dos lugares se comienza desde

el centro

Regreso

Se realiza en reversa entre 5 y 8 Km/h dependiendo de la distancia de retroceso y las capacidades de la

máquina para realizar giros.


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Existen distintos esquemas para el

movimiento de las máquinas: de zig

zag, de frente y con ángulo. En la

figura se ilustran estos esquemas. Los

esquemas más utilizados son detrinchera, donde se realiza un corte

pequeño y se lleva hasta el relleno.

Usos Construcción de terraplenes.

Canales, zanjas y trincheras.

Nivelaciones de plataforma.

Rellenos de zanjas y trincheras.

Constru cción de teraplenes

Estos se realizan por el método de la construcción de

trincheras, utilizando capas inclinadas, que se llevan

desde la zona de préstamo a la zona del terraplén. Se

recomienda utilizar distancias entre 20 y 25 m para

disminuir las pérdidas por transporte. En la figura se

muestra este procedimiento.

En terraplenes a media ladera existen dos métodos

para el uso del bulldozer. Si las pendientes son hasta

de 30 grados, el corte se realiza moviendo la máquina

perpendicular al eje del terraplén. Con pendientes 1:5

y mayores se corta en dirección paralela a la del

terraplén, se comienza con la base del terraplén

utilizando la hoja angulable; es necesario realizar

escalones en la zona de relleno para poder mejorar elmovimiento de la máquina y el relleno del terraplén

Canales, zanjas y tr incheras

Para realizar estas obras se disponen de distintas disposiciones de las máquinas.

En canales se divid e la obra en tramos de 200 a 300 m , donde se opera con una máquina longitudinal

excavando y otra que recoge el material excavado apilándolo; este método aplica para bases de canal no

muy grandes y mayores al ancho de la máquina. Para ancho de bases de 10 a 15 m o más, se realizan los

cortes transversales al eje del canal, las pendientes de los taludes deben ser menores a 1:3

En trincheras también se pueden aplicar los métodos para canales. Otro método útil es el de esquema circular(se divide en tramos de 80 a 100 m). En este se utilizan rampas de acceso con pendientes menores a 1:2 y


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Cuando las ruedas delanteras son direccionales, estas se pueden inclinar para compensar el esfuerzo en la

hoja.

La clasificación de las motoniveladoras se realiza de acuerdo a la potencia. Pesadas con potencia de 76 KW o

más; medianas con potencias entre 56 KW y 75 KW; y ligeras con potencias menores de 55 KW

La hoja determina dos ángulos principales: uno formado por el eje longitudinal del vehículo con el de la hoja

( ángulo de des p lazam ien to ) y el segundo, el ángulo entre el eje longitudinal de la hoja y la horizontal ( ángu lo

de incl inación ). Otro ángulo que describe la hoja es el existente entre el plano vertical de la hoja y la vertical

( ángulo de corte ).

Los ángulos entre la hoja y el eje de la máquina, utilizados para la nivelación y perfilado están entre 60 y 65

grados; en excavación está entre 30 y 35 grados; para acarreo o desplazamiento entre 45 y 60 grados; y en

acarreos o esparcido puede llegar a 90 grados.

Los método s de op erac ión de las niveladoras son l ineales y circulares . Lineales se avanza realizando la

nivelación o el trabajo que se requiere y se devuelve vacía. Por otra parte en el circular la máquina sale del

trayecto gira 180 grados y vuelve a pasar por el camino avanzando de frente. El método lineal se utiliza para

distancias menores a 300 m y circulares para distancias entre 300 y 600 m; se busca que se esté mas cerca de

los 500 m para que los tiempos de pérdida por giro de la motoniveladora sean menores. El método circular se

usa para rectificar paseos, cunetas y ejecutar cunetas o taludes.

Los pases necesarios para obtener un buen trabajo dependen del tipo y características de terreno y trabajo.

Otra variable importante es la experiencia del operario en la máquina.

Estas máquinas poseen varias velocidades con bajo y alto, pero para movimientos de tierra son útiles los bajos.

Esta configuración está a disposición del operario, que debe ajustarlas para el trabajo. En el comienzo las

velocidades serán pequeñas, pero a medida que se ejecuta se va aumentando.

Al mover el material debe prestarse atención al ángulo de desplazamiento para no hacer que el material

interrumpa el desplazamiento de las llantas traseras (provoca la desnivelación de la máquina). De igualmanera, las ruedas delanteras no deben transitar en material disgregado.


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Usos Terraplenes.

Nivelación y perfilado

TRAILLAS

La operación de traíllas se utiliza para realizar excavacion es por capas, carga y transpo rte de terreno

excavado, coloc ación de material por capas .

Existen tres tip os de traíllas: de remo lqu e, sem irrem olq ue y mo tot raíllas.

Con las traíllas de remolque pueden usar

tractores con orug as o neumáticos . Las

primeros tienen las ventajas propias de las

orugas, pero los segundos son más eficientes

a la hora de realizar transportes en largas

distancias y maniobrabilidad. No es

recomendable usar tractores en llantas para

áreas pantanosas o con niveles freáticos altos

ya que se hunden y el coeficiente de

esponjamiento alto.


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Para mejorar el rendimiento de la traílla se realiza una previa escarificación, así se puede realizar un mejor

corte, debido a que los tamaños de los cortes son más uniformes. Los mejores materiales para excavar con

traílla son los coherentes, por ejemplo los terrenos arcillo-arenosos, pues es más fácil penetrar. Mientras que

para arenas secas, el coeficiente de llenado es bajo y la eficiencia de la traílla baja.

Las principales variables que influyen en la elección del tipo y capacidad de la traílla son la clase y condición

del terreno, dimensiones y forma de la obra, volumen de trabajo y distancia de transporte.

Los mejores terrenos son los que se encuentran entre los grupos I y II con humedad alrededor del 20%.

Cuando se ejecutan trabajos en terrenos duros, previa escarificación, se utilizan traíllas de 15m3 o más, que

son capaces de generar la suficiente potencia para moverse en condiciones difíciles.

No s e recom ienda us ar las traíllas en t errenos p antanoso s o con niveles fr eáticos altos, excavar en

arena seca y en terrenos du ros sin esc arif icación .

Usos

Zanjas y canales

Terraplenes y presas

TRANSPORTE: CAMIONES

La función de estas máquinas es la de transp ortar cantid ades grand es de material a un co sto más bajo

por distancias . La ventaja de los camiones transportadores frente a otras máquinas es su flexibilidad a la hora

de aumentar o decrecer su número y lograr una capacidad de carga total distinta. Existen camiones para "fuera

de autopistas", que debido a su tamaño no pueden transitar por ellas, pero gracias a su capacidad permiten

mover cantidades de tierra mayores.

Los camiones se clasifican según el tamaño y tipo de motor, número de cambios, número de llantas en

tracción, número de llantas y ejes, método de descarga, clase de material a transportar, capacidad, entre otras.

Los camiones se dividen en dos, según su forma de descarga: descarga trasera y de fon do .


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Descarga traseraSon aconsejables para una gran variedad de materiales. Cuando se transporte arcilla húmeda o materiales

parecidos, este debe estar libre de piedras filudas o angulosas. La arena seca y grava fluye fácilmente para

cualquier clase de roca.

Descarga de fondoLa diferencia entre las máquinas de descarga de fondo y descarga trasera, es el menor tiempo de descarga

para la máquina de descarga de fondo. Se puede realizar la carga con la máquina en movimiento para dejar el

material en capas, o abrir la compuerta inferior y poder descargar el material.

Los materiales que se prefieren utilizar en este tipo de máquinas son las arenas gravas, tierra seca que no

presentan inconvenientes para moverse a través de las compuertas de salida.

Estas máquinas producen buenos rendimientos en proyectos que involucren movimientos importantes de

tierras, por ejemplo presas, aeropuertos, autopistas.

Descarga trasera

Descarga de fondo

CapacidadExisten dos posibilidades para transportar el material, que son

capacidad colmada y a ras . La capacidad colmada depende delmaterial que se transporte, para arenas secas y gravas existe un

ángulo de reposo para el cual se conserva la posición relativa de

las partículas; este ángulo ayuda a transportar una mayor

cantidad de material,. La pendiente de reposo del material debe

ser tal que permanezca estable para las condiciones de

transporte.

La capacidad a ras se determina por la capacidad propia de la

máquina.


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Existe la posibilidad de colocar aditamentos a los camiones para mejorar su capacidad de transporte. Sin

embargo, al aumentar la carga otras variables aumentan (consumo de combustible, vida de llantas), lo que

hace necesario justificar este incremento con una disminución del costo total de movimiento.

Aju ste entre camio nes y máquin as cargado ras

De la correcta integración entre estas dos depend erán los cos tos fin ales del mo vim iento de tierras . Si

existe un retraso entre la producción de las máquinas excavadoras, los camiones podrán quedar parados o

puede suceder lo contrario.

En la tabla se muestra la comparación de tamaños de camiones

Tamaño de

camión

Ventajas Desventajas

Pequeño a grande

· Mayor flexibilidad

· Mayores velocidades

·Facilidad al balancear cargadores y

camiones

· Mayor dificultad de carga

· Mayor número de operarios

· Mayor tiempo de espera para máquinas

· Mayor costo total de mantenimiento

Grandes a

pequeñas

· Menor número de camiones

· Menor número de operarios

· Mayor facilidad de carga

· Menores gastos de mantenimiento

· Mayor costo de carga por camión

· Mayor dificultad al balancear cantidades de

carga y capacidad

· Pueden producir mayores daños a las vías

COMPACTADORESEl proceso de compactación en la construcción en el movimiento de tierras asegura la estabil idad d e la obra,

la duración y vida úti l de las o bras .

La compactación consiste en obtener una densidad mayor a la del terreno natural . El coeficiente de

compactación determina el nivel alcanzado en el terreno con respecto al ensayo de laboratorio Proctor. Pero

también se puede obtener utilizando el coeficiente de compactación relativa usando la relación entre las

densidades del terreno al compactar y la densidad de la cantera.


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Para alcanzar el nivel de compactación necesario se debe tener en cuenta la humedad óptima del suelo

(laboratorio), espesor mínimo de capa, tipo y peso de la máquina y la velocidad de compactación.

Para determinar el número d e pasadas necesarias, los espesores de capa y las hum edades óptimas de

los terrenos se realizan ensayo s de campo con terraplenes prueba, de donde se obtienen curvas - densidad

- humedad y curvas del número de pasadas y espesor de capa. Con estas curvas se seleccionan aquellos

espesores de capa, números de pasadas y humedades para los cuales la densidad del proyecto está por

debajo de la densidad obtenida en campo. Deben obtenerse un 90% de muestras por encima del grado de

compactación requerido y el 10% restante no debe tener una variación de más del 4%.

En terrenos no coh erentes se usan com pactadores cilíndric os liso s, mientras que para coh erentes se

usan otro t ipo de comp actadores que faci l i ten la movi l idad del agua .

Elección

Los compactadores se clasifican según su estructura en rodillos metálicos lisos, de pata de cabra, de rodillos

segmentados, de rejas y sobre neumáticos.

Por acción sobre el terreno como dinámica y estática.

Los estátic os pu eden ser metálic os o n eumátic os .

Los compactadores de neumáticos son máquinas

automotrices lastrables, cuyo elemento compactador

son una o dos filas de neumáticos. Son equipos muy

versátiles, que se desplazan con facilidad dentro y

fuera de la obra, lo que los convierte en unas

máquinas muy utilizadas en la compactación d e una

amplia gama de suelos, bases y subbases de firmes,

en capas de aglomerado bituminoso y en

tratamientos superficiales. En esta clase de rodillos

se produce una deformación permanente al suelo

(compactación) por la carga propia de la máquina.

Los neumáticos pueden compactar suelos cohesivos y no

cohesivos en capas de 15 a 45 cm. La presión en los

neumáticos debe ser la necesaria para alcanzar el nivel

deseado.

Los metálicos deforman solamente el suelo, mientras que

los neumáticos se deforman ellos mismos provocando una

mejor distribución del esfuerzo en el suelo.

Los compactadores de rejas actualmente son poco

utilizados y en ellos la superficie del cilindro está


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constituida por una reja, disminuyendo la superficie de contacto y, consecuentemente, aumentando la presión.

Se puede emplear para triturar y compactar rocas blandas o suelos cohesivos secos.

Los compactadores dinámic os so n vib ratorios y d e percusión o de imp acto . Estos compactadores

alcanzan un nivel dos veces mayor a un similar estático. Su efecto se logra porque la vibración rompe la

fricción interna de las partículas y las reacomoda. Son útiles en terrenos no cohesivos.

Entre los equipos de compactación por impacto

dinámico destacan los pisones (automáticos o

de impacto) y los rodillos de impactos. Estos

últimos son rodillos autopropulsados con unas

protuberancias en forma de troncos piramidales

o de almena en su superficie, que trabajan a

gran velocidad, lo que provoca frecuentes

impactos, además de una acción de amasado.

Se emplean principalmente en suelos algo

cohesivos o para homogeneizar la

granulometría de rocas blandas o evolutivas

por fragmentación. Este compactador es útil

para suelos coherentes porque produce la

expulsión del agua y del aire contenido. El

espesor de la capa no debe ser mayor a 5 cm el largo de la pata.

Pala mixta

Se denomina pala mixta a una cargadora de mediana potencia que monta sobre un tractor de neumáticos un

equipo de pala cargadora en su parte delantera y una retroexcavadora (o retropala) en su parte posterior. Se

suele llamar de forma errónea

retroexcavadora.

Partes

Chasis: de nuemáticos y articulado.

Cabina: montada en la parte central del

chasis. El asiento interior permite un giro de

180º para trabajar con ambas herramientas.

Cuchara frontal: del tipo de una pala

cargadora realiza pequeños trabajos de

excavación, carga, transporte y descarga.

Retroexcavadora: para su uso, la máquina

debe estar estacionada, apuntalada

mediante gatos hidráulicos y la cuchara

frontal. Permite excavaciones bajo cotas,zanjas o transporte de elementos mediante un cancho que posse la cuchara, siempre en estación.

http://es.wikipedia.org/wiki/Neum%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Neum%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Chasishttp://es.wikipedia.org/wiki/Chasishttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Koparko_ladowarka.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Chasishttp://es.wikipedia.org/wiki/Neum%C3%A1tico


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Usos

Es una máquina adecuada para múltiples trabajos generales sin especifiación propia. Resulta rentable para

empresas pequeñas y medianas por su versatilidad y rendimiento económico.

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