Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
LAMAQUINARIAPESADA
EKMOVIMIENTODETIERRAS
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ITC
INSTITUTO TECNOLÓGICO DELA CONSTRUCCIÓN
TITULO
"LaMaquinariaPesadaenMovimientodeTierras(DescripciónyRendimiento)"
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Amispadres:
HÉCTORVARGASESCAMILLA
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ÍNDICE
RobertoVargasSánchez
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Í N D I C E
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
OBJETIVOYJUSTIFICACIÓN
RobertoVargasSánchez
1.-OBJETIVO:
Exponerlosdiferentesmétodospararendimientosdemaquinariapesadaen
movimientodetierras.
2.-JUSTIFICACIÓN:
Todoob...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
INTRODUCCIÓN
RobertoVargasSánchez
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
MOVIMIENTODETIERRAS:
Las obras que realiza la inge...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
Dentrodelobscuropanoramaquesenospresentaenelpaíscr...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
La construcción pesada se ocupa de las obras cuyos...
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ETAPASDETRADAJO
DEMOVIMIENTODETIERRAS
RobertoVarga...
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4d.-MOVIMIENTODETIERRAS.
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Muchas rocas son fácilmente rompibles en la superf...
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4e.-LISTADODELAMAQUINARIAEMPLEADA.
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A)TRACTORESSOBREORUGAS-BULLDOZERS.
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1)PalancaPotencia.
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ESPECIFICACIONES DETRACTORESPORMARCASYTAMAÑO
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TIPOSDECOMPACTADORES.
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyKenüimienxoj
Enestetiposepuedentenerbásicamentedostipos:
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
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COMPACTADORESVIBRATORIOS
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C)EXCAVADORAS.
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
CARGADOR-RETROEXCAVADOR.
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Susprincipalesusosson:
-Nivelación.
-Mezclado.
-Escarificado.
-Cunetas.
-Conservacióndecaminos.
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Lasrestriccionesparaelusodemotoescrepasson:
A)Distanciadeacarreo.
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
Suusocomopaladeataquefrontal,comoplumaybrazosólido...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
F)PAVEMENTADORAS.
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CONCEPTODERENDIMIENTO
DEMAQUINARIA
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Dentro del cálculo de los costos del equipo de con...
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RENDIMIENTODETRACTORESCATERPILAR
Fuente:CostosdeCo...
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RENDIMIENTODETRACTORESKOMATZU
FuenteiCostos deCons...
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TRACTORESSOBREORUGA
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Fuente:C...
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RENDIMIENTODELOSTRACTORES
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
RENDIMIENTODELOSTRACTORES
SOBREORUGACONCUCHILLA EM...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
CARGADORES SOBRE ORUGAS
FuenteiCostosdeConstrucció...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
RENDIMIENTODECARGADORES FRONTALES
SOBRE NEUMÁTICOS...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
RENDIMIENTODECOMPACTADORESDERUEDAS
CONPATASYHOJATO...
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RETROEXCAVADORAS HIDRÁULICAS
Fuente:Costos deConst...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
RENDIMIENTODEMOTOCONFORMADORAS
Fuente:Costos deCon...
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MOTO ESCREPAS
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(Banco)
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ESCREPASREMOLCADASPORTRACTOR
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Fuente:Cos...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
RENDIMIENTODEDRAGASDEARRASTRE
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
5b.-CALCULODELRENDIMIENTOMEDIANTEFORMULAS.
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
Factordeeficienciaentiempo"t".
Consiste en el tiem...
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
Factorporpendientedeterreno"p".
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
Resistencia
Superficie
concreto
asfalto
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento)
Esobvioquelosmotoresturbocargadosconservansupotenc...
Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(Descripcióny«.entumienio;
Lafórmulageneraldeproducciónhorariaexpresada,para...
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COMPACTADORES.
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Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyKenaimienioj
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CONCLUSIONES
RobertoVargasSánchez
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6.-CONCLUSIONES
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  1. 1. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) LAMAQUINARIAPESADA EKMOVIMIENTODETIERRAS (DESCRIPCIÓNYRENDIMIENTO) RobertoVargasSánchez
  2. 2. ITC INSTITUTO TECNOLÓGICO DELA CONSTRUCCIÓN TITULO "LaMaquinariaPesadaenMovimientodeTierras(DescripciónyRendimiento)" TESISQUESUSTENTA RobertoVargasSánchez Paraobtenereltítulode: LicenciaturaenIngenieríade Construcción Diciembrede1999 ConreconocimientodevalidezoficialdeestudiosdelaS.E.P.segúnacuerdo No.952359defecha 15deNoviembrede1995
  3. 3. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Amispadres: HÉCTORVARGASESCAMILLA ANGELASÁNCHEZMUÑOZ Amishermanos: LUISHÉCTORVARGASSÁNCHEZ MARÍAESTELAVARGASSÁNCHEZ RAÚLVARGASSÁNCHEZ Porsuapoyo incondicional RobertoVargasSánchez
  4. 4. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) ÍNDICE RobertoVargasSánchez
  5. 5. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Í N D I C E LAMAQUINARIAPESADAENMOVIMIENTODETIERRAS (DESCRIPCIÓNYRENDIMIENTO). 1.-OBJETIVO 2 2.-JUSTIFICACIÓN 2 3.-INTRODUCCIÓN. 3 4.-ETAPASDELTRABAJODEMOVIMIENTODETIERRAS. 6 4a.-Seleccióndeequipo 6 4b.-Descripcióndelostrabajosejecutados. 7 4c-Ángulodereposodelmaterial. 8 4d.-Movimientodetierras. 13 4e.-Listadodelamaquinariaempleada. 17 -Tractores. -Compactadores. -Excavadorasycargadores. -Motos:NiveladorasyEscrepas. -Produccióndeagregados. -Volteos. -Pavimentadoras. 5.-CONCEPTODELRENDIMIENTODEMAQUINARIAYMÉTODOSPARA SUCALCULO. 34 5a.-Métodográfico. 35 5b.-Métodomediantefórmulas. 48 5c-Métodoporobservacióndirecta. 63 6.-CONCLUSIONES. 6 5 RobertoVargasSánchez
  6. 6. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) OBJETIVOYJUSTIFICACIÓN RobertoVargasSánchez
  7. 7. 1.-OBJETIVO: Exponerlosdiferentesmétodospararendimientosdemaquinariapesadaen movimientodetierras. 2.-JUSTIFICACIÓN: Todoobjetivoquelaempresaconstructorarealizatieneunciertogradode dificultad, este problema lo ocaciona la falta de documentación respecto a rendimientosdemaquinariapesada. La finalidad de este documento, es contribuir a la escasa bibliografía existenteencuantoarendimientosdemaquinariapesadautilizadaenlaindustriade laconstruccción, atravez deesto sehapodido definir tipo,capacidad, marca y demás características de la maquinaria, que debe emplearse para la ejecución especificadeunaobra. Cuandolosrendimientosdelamaquinariaestándocumentados,desarrollados e implantados, es posible ejecutarlos confiadamente y llevarlos a cabo en el presente, así como medir el rendimiento actual y establecerlos conforme se desarrollanenelcampo. De está manera, cada empresa constructora establecerá deacuerdo a sus necesidades yprioridades eltipo,marca, capacidad, tamaño etc.,para un mejor rendimientoyejecucióndelostrabajos. RobertoVargasSánchez 2B 2
  8. 8. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) INTRODUCCIÓN RobertoVargasSánchez
  9. 9. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) MOVIMIENTODETIERRAS: Las obras que realiza la ingeniería civil mediante el movimiento de grandes volúmenesdetierrasonlogrosdeimportanciatrascedentalpuesvienenaconstituir lainfraestructuradeunpaís,talescomo: A)CAMINOS. B)FERROCARRILES. C)PRESAS. D)AEROPUERTOS. E)SISTEMASDEIRRIGACIÓN. F)TÚNELES. G)SISTEMADEAGUAPOTABLE. H)ALCANTARILLADO. Cuando una actividad industrial en su proceso de desarrollo impacta la esfera económicadelasociedad,enformapermanenteyconvariadasmanifestacionesen su seno, estamos frente a un sector productivo que, al identificarse con los propósitosdelEstado,acorto,medianoylargoplazo, estápromoviendo elbien común.Esteeselcasodelaindustriadelaconstrucción. Así como eslógicoque entiempos derecesión, al frenarse la construcción, se reduzcalainversiónysedetengaeldesarrollo,deparecidamaneraeldinamismode la economía ha de traducirse en dinamismo de la industria constructora, esto redunda en fuente de generación de empleos que canaliza favorablemente la migracióndelcampoalasciudadesyelsubempleourbano. Laindustriadelaconstrucción,columnadeapoyodelaestructuradedesarrollodel país, se ha visto sujeta a grandes fuerzas de desequilibrio, provocadas principalmente por la situación económica mundial y por la que está pasando nuestropaís,consecuencia de factores quepordiversascircunstanciasse tornaron imponderablesydeconsecuenciasgravosasparalaindustria,lacualhasoportadola cargamayor, queestáponiendoapruebasufuerza RobertoVargasSánchez 8S3
  10. 10. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Dentrodelobscuropanoramaquesenospresentaenelpaíscreemosqueesposible salir adelante, siempreycuandolasmáximasautoridades ocurran en suauxilio, dándoleelapoyonecesarioquelepermitaresistir,conlocualcontribuiráengran medidaalasolidezdenuestraestructuranacional. La situación económica mundial y la nuestra en particular exigen ahora una organización perfecta para triunfar; esnecesario que las empresas no solamente ejecutenlaobrasinotambiénqueactualicenydesarrollenunatecnologíacadavez másavanzada, que lespermita sortear todas las condiciones que actualmente se presentan. Laproporción másimportante del capitalfijode unaempresa constructora está constituidaporlamaquinariayequipoenpoderdeéstas.Lautilizaciónadecuadade esterecursoesdeterminantedelaeficienciaconlaquelapropiaconstructorarealiza laobraindustrial,componentesbásicosdelainfraestructuraparaeldesarrollo. Laparticipacióndeltrabajomecánicoenlaconstrucciónpesadaessuperioral60% yenlaurbanizaciónesdelordendel40%.Laimportanciaqueadquierenmaquinaria yequipoenlaconstruccióny,porende,enlaeconomíadelpaísresultaasíevidente. Noesposibleesperarutilidadescuandosedescuidalautilizaciónadecuadadela maquinaria;esindispensablellevaruncontroldetalladodelosavances,parcialesy generales,pormáquinasyfrentes detrabajo.Esnecesariocorregir oportunamente lasdesviacionesygarantizarhastadondeseaposibleelapoyoalosprogramas. Unamáquinadebesiempretenerunadisponibilidadenobraquenobajedel70%y debededicárseletodalaatenciónnecesariaparaquesueficienciaestémuycercana al80%. Estosemanejadesdeelpuntodevistadeun mantenimientooportunoyeficaz;así como el abastecimiento de refacciones, combustibles, lubricantes y el cuidado constantedelpersonalmecánicoparalaprevenciónyprogramacióndereparaciones mayorescomodelnecesariomantenimientoparaquesigantrabajando. Esinnegableelvalorquerepresentaparalaobra,laintendencia demaquinariay talleres;aunquefrecuentementeypordesgraciaenlamayorpartedeloscasosnose tomaencuentasuimportancianielvalordeestegrupohumano. Esta maquinaria disponible durante los tiempos programados requiere también órdenesprecisasparasuaplicaciónymáximaeficiencia, evitandodesperdiciosde tiempoygastosprematurosdeequipo. RobertoVargasSánchez 094
  11. 11. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) La construcción pesada se ocupa de las obras cuyos volúmenes son los más considerablesycomoconsecuencia,requieremaquinariademayor costounitario; consuapoyoseejecutanlasgrandesobras,quesonloselementosdedesarrollo.Un recesodelaconstrucciónpesadaserefleja enunadesaceleración delritmodela evolucióndelpaís. EnMéxicosefabricanpocostiposdemaquinariadeconstrucción;porlotantoel mercado mexicano de maquinaria es relativamente pequeño en términos de volúmenes deproducción, ademásdequelainversiónrequeridapara fabricar la maquinariadeconstruccióneselevadaytienerendimientosbajosacortoplazo;la fabricación de maquinaria en México es difícil ya que la infraestructura de proveedores está poco desarrollada y adicionalmente se enfrenta una gran competenciaconlaimportaciónprovenientedelosEstadosUnidos,queenmuchos casosesmásfácilimportarquefabricar. Aunqueelmercadointernodenuestropaíshacrecidolosuficientementecomopara permitir la fabricación en forma económica de ciertos tipos de maquinaria de construcción,comoeselcasoporejemplodetractoresdeorugas,retroexcavadoras, cargadoresetc.,fundamentalmente construidosporDinaKomatsuNacional,noes todavía lo suficientemente fuerte comopara absorber las demandas del mercado nacional. Hayquedefinircorrectamente,losconceptostantodemaquinariacomodeequipo. Maquinariasonaquellasunidadesquetienendeterminadovaloryciertaautonomía encuantoasumovimiento;encambio,elequiponotieneestaautonomíaysuvalor atribuibleesmenor. México va a crecer durante lospróximos años en una forma extraordinaria. El desarrollodediversasindustriascomolapetrolera,lasiderúrgica,laminera,entre otras,generaraunaugequeasuvezsereflejará enlaindustriadelaconstrucción, querequieremaquinariaenvolumencreciente. RobertoVargasSánchez 2B5
  12. 12. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) ETAPASDETRADAJO DEMOVIMIENTODETIERRAS RobertoVargasSánchez
  13. 13. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Esobvioquelatecnología,modelos,peculiaridadesytamañosdelamaquinariase hanmodificadosustancialmenteenelúltimocuartodesiglo,debidoengranmedida alacrisisdelpetróleoylosavanceslogradosenlosmotoresdiesel. Seenfatizalaimportanciadelaconstrucciónpesada,lacualempleamaquinariaen forma intensivaprincipalmente enlasobrasdeinfraestructura querepresentanel 26%delademandatotaldeconstrucciónenlosEstadosUnidos,el33%enJapón,el 28%enlospaísesdelaComunidadEconómicaEuropeayalrededordeun34%en Venezuela,ColombiayMéxico. 4a.-SELECCIÓNDEEQUIPO. Aunque de hecho existe un equipo adecuado para cada tipo de trabajo, los contratistasnosiempredisponendeélyencasodetenerlo,eltamañoyestadodel mismonoresultaenocasioneseldeseable. Porotroladosetienelaopciónderentarenelmercadodearrendamientoselequipo necesario, en especial en épocas recesivas, cuando hasta incluso resulta más económicohacerloqueemplearlamaquinariapropia. Un ingeniero de costos "sin computadora", en el pasado sólo se concretaba a analizarunitariamentecadaconceptodeobra,dejandoalfuturo superintendentey residentes,latareadeproponertamañosdeequipo. Elnúmerodehorasrequeridasencadamaquinaria,puedeobtenersemultiplicando 200horasmensualesporelnúmerodemesesdelaobracomoprimertentativa. Otraformaprácticaycadavezmásdifundida, paraobtenerlosrequerimientosde equipo,subalancey selección detamaño,eselempleodesistemas deredesde actividades,comoelderutacrítica. Comoatinadamente sedice:"uncontratistanopagaelequipo;éstedebepagarse solo",hadeprocurarsequeelequiporeditúealgomásquesucosto. Adicionalmente,cadaobra,procesoconstructivo,tiempoycondicionesfísicas,nos señalalanecesidaddeemplearunamáquina,unapotencia,unmediodetracción,un largo de pluma o brazo, un tamaño de cucharón y hasta especificaciones de fabricante. RobertoVargasSánchez 896
  14. 14. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) 4b.-DESCRIPCIÓNDELOSTRABAJOSEJECUTADOS. Los trabajos de construcción pesada, involucran por lo general de manera preponderanteel"MovimientodeTierras",endondelaoperaciónbásicaconsisteen aflojar (voladuraorippeo),removeroexcavar,procesar(triturado,criba,mezclao incorporación deaguaoasfalto), acarrear, colocarycompactar. Las operaciones descritashacenquelosmaterialesmanejadoscambiendecaracterísticasencuantoa suspropiedades físicas. Debequedar claroque losfactores aquímanejados sólo sirvenpara convertirel rendimiento expresado en un estado a otro (factor "e"),obien para afectar un rendimientocomoresultadodelafacilidadodificultadparamanejarlos(factor"m"), yaqueloscriteriosdemediciónyporendepago,delasunidadesdeobraterminada difierendeclienteaclienteynosedigadepaísapaís. La Secretaria deComunicaciones yTransportes (SCT) deMéxico,encargadade normar la construcción de la infraestructura del transporte, establece en sus especificacionesquelosconceptosdeobradeexcavaciónsemidanenbanco,ylos deacarreo,sobreacarreoyformación deterraplenes,basesysubbases, semidan compactados. Generalmente semanejan los materiales entérminos de volumen, pero algunas máquinascomolastrituradorastienensuproducciónporpeso/hora,yenotrascomo lasmotoescrepasyvolteos,setienenqueconsiderarlasdoscapacidadesenvolumen yenpeso,parausarlamisma. Comoejemplodeladensidadtenemosque: UncamiónfueradecarreteraCAT789de1800hp.cuyavelocidadtopecargadoes de 51Kph. ,tienecomocapacidadesmáximasdesucaja 85m3y 102m3con copeteo;siacarreararocabientronadaconunpesovolumétricode 1800ton/m3, obviamentesuelta,lacapacidadequivalenteenambasmodalidadessería: 102m3(1.8)ton/m3=184ton. Aquíseligatambiénlapropiedaddeángulodereposoodefricción interna,puesto quelaconsideracióndecapacidadcopeteadasegúnlanorma,esde2:1. RobertoVargasSánchez 857
  15. 15. Tesis:LaMaquinaria PesadaenMovimientos deTierras(Descripción y Rendimiento) 4c-ÁNGULODEREPOSODELMATERIAL. Esta propiedad tieneunaespecial importancia en el cálculo de excavaciones en zanjas,yaquelamayoríadelosclientesespecifica sumedición segúnlíneasde proyecto, la cual es casi siempre teórica y aunque se ademe muy bien, habrá sobreexcavaciónyestoesdebidoalángulodereposodelmaterial. Losvaloresparalosmaterialesmascomúnmentemanejadosenexcavacionesson: Tierracomún Arcilla Grava Arena húmeda saturada suelta compacta seca húmeda seca húmeda saturada 2.1:1 2.8:1 1.7:1• 2.8:1- 1.8:1- 2.8:1- -1.7:1 - 1:1 -0.9:1 •1.7:1 -1:1 •1:1 25-30grados 20-45grados 37-45grados 45 grados 35-45 40-54 30-50 20-30 30-45 20-45 Para realizar estas obras de movimientos detierra, el ingeniero puede disponer prácticamentedetodoelmaterialqueconstituyelacortezaterrestreconexcepción de aquellos quetengan un alto contenido de arcilla o materia orgánica por no presentarestabilidaddebidoalamodificaciónnaturalensuestructura. Haytambiénalgunosmaterialesqueparautilizarlosrequieren algúntratamiento quepermitasuestabilización,clasificándosecomo: SuelosExpansivos. SuelosDispersivos. SuelosColapsables. SuelosCorrosivos. RobertoVargas Sánchez ffl 8
  16. 16. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) PROCEDIMIENTOSMECÁNICOS. -Mezcladoconotrossuelos. -Modificandosugranulometría. MEJORAMIENTOY ESTABILIZACIÓNDE SUELOS. PROCEDIMIENTOSQUÍMICOS. -Adicióndecal. -Adicióndecementoportland. -Conproductosasfálticosde sodio. -Conclorurosdecalcioyde potasio. -Conresinasypolímeros. Lossuelospuedenseratacadosenformamanualoconmaquinaria.Segúnelgrado dedificultadquepresentenalseratacados,seclasificanentresgrupos: MATERIAL AoI MATERIAL Boíl MATERIAL Colli RobertoVargasSánchez 899
  17. 17. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) La definición decada grupo será,deacuerdo conla forma deataque, comose muestraenlatablasiguiente: TIPO FORMADEATAQUE NOMBRE AoI Palaytalacho. Tierra. BoII Palaypicoozapapico. Tepetate. CoIII Cuña,marro,compresoryexplosivo Roca. Cuando el material es atacado con maquinaria se define, según las normas de construccióndelaSCT,enlaformasiguiente: El material "A" es el blando o suelto que puede ser extraído con escrepa de capacidadapropiadaparaserjaladacontractordetipooruga,de90a110HP.enla barra,sinayudadearadosotractoresempujadores. Porlogeneral,seconsideran dentrodeestetipolossuelospocoonadacementadosconcomponentesdetamaño de(7.5cm.)=a(3pulg.). Elmaterial"B"eselque,debidoaladificultad quepresentaparasuextraccióny carga,sólopuedeextraersemediantetractordeorugasconcuchilladeinclinación variable, de 140 a 160 HP. en la barra, o bien, mediante pala mecánica con capacidad de un metro cúbico, por lo menos, sin el uso de explosivos, independientementedequeéstosseutilicenparaobtenermayoresrendimientos.Se incluyetambiénelmaterialquepuedeaflojarsemediantearadode6ton.,jaladopor untractordeorugasde140a160HP.enlabarra. Elmaterialquemáscomúnmenteseclasifica como"B",eselformado porrocas muy alteradas, conglomerados medianamente cementados, areniscas blandas y tepetates. Elmaterial "C"esel que,para serextraídorequiere el uso deexplosivos. Este material incluye rocas basálticas, areniscas y conglomerados fuertemente cementados,calizas,riolitas,granitosyandesitassanas;tambiénlaspiedrassueltas ; mayoresde75cm. Ademásdeestasclasificaciones,sedebenestablecerotrasdosintermedias,segúnlo requieraelcaso.Porejemplo: Siparaextraerycargarunmaterial, éstepresenta mayor dificultad que el descrito como tipo "A", pero menor que el "B", se determinará asignándole los porcentajes que contenga de estos materiales, en RobertoVargasSánchez 89 10
  18. 18. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) proporciónconlascaracterísticasmediasdelmaterialdequesetrate;igualmentese procederáconelmaterialquepara suextracciónpresenteungradode dificultad mayorqueel"B",peromenorqueel"C". Paraclasificarlosmaterialesdebenseguirse lasindicacionessiguientes: A) Siempre con base en el grado de dificultad quepara su extracción y carga presente un material, éste se clasificará como A, B o C . A fin de establecer claramenteeltipoquelecorresponde,deberánsiempremencionarselostrestiposde material,paralocualhadeutilizarseunaclavenuméricadetrescifras;laprimerade éstascorresponderáalmaterialA;lasegundaalmaterialBylaterceraalmaterialC. SerequierequeA+B+C=100% Ejemplo: 100-0-0 50-50-0 0-30-70 B) Si el corte que ha de clasificarse está compuesto por materiales cuya individualidaddeextracciónycargapresente diferente gradodedificultad yuna separación difinida delos demás,cadaunodeestosmaterialesseclasificará por separado considerando los volúmenes parciales; después, para determinar la clasificacióngeneraldelvolumentotal,seconsideraránlostrestiposdemateriales ("A","B"y"C"). Ejemplo: Uncorteestácompuestopordoscapasdematerial;unadeellasesdeclasificación 100-0-0(tipoA),ysuvolumen esde30%deltotaldel corte;la otra es deun materialintermedio,cuyaclasificaciónes0-50-50(gradodedificultadmayorqueB, peromenorqueC);porlotanto,elvolumentotaldelcorteseclasificará30-35-35. Losvolúmenesdetierraenlostrabajosdeterraceríassemidenen: A)Enbanco. B)Volumensuelto. C)Volumencompacto. RobertoVargasSánchez 8B11
  19. 19. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) 1.0m3 1.3m3 0.84m3 1400kg. 1400kg. 1400kg. medidoenbanco vol.suelto vol.compacto. Alexcavarseelmaterialensuestadonatural(enbanco),sufreunincrementoensu volumen,alocualsedenominaabundamiento. Cuando el material suelto se compacta para formar un terraplén se reduce su volumen,aloquellamamosreducción. PVSb = Coeficientedeabundamiento. PVSs PVSb = Coeficientedereducción. PVSc DONDE: PVSb=Pesovolumétricosecoenbanco. PVSs=Pesovolumétricosecosuelto. PVSc=Pesovolumétricosecocompacto. RobertoVargasSánchez QS12
  20. 20. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) 4d.-MOVIMIENTODETIERRAS. Acondicionamientodela excavación acarreo compactación. zonadetrabajo. desperdicio. Acondicionamientodelazonadetrabajo: -Desmonte. -Despalme. -Bombeodeaguaodrenado(superficialo freática). -Aflojadootronadodelaroca. DESMONTE: Losterrenosenlosquesevanaefectuarexcavaciones,hacerrellenos,oanivelarse, deben desmontarse primero. En el desmonte se incluye el movimiento de la vegetaciónquepuedeserhierbas,malezas,matorralesetc.antesdeiniciareltrabajo deterracerias,quizásseanecesarioquitarotrosmateriales,comopiedras,murosy edificiososuscimientos. Elbulldozereslamáquinamasadecuadaparaeldesmonte.Trabajamejorcuandoel terreno essuficientementefirmepara soportarlay cuando nohayhoyos, zanjas, lomas pronunciadas y rocas. Las superficies desiguales deficultan mantener la cuchillaencontactoconelpisoymásqueremoverlavegetación,laentierranenlos hoyos. Losbulldozertienenunaventajaespecialsobrelascuadrillasenlugaresdondeson abundanteslasenredaderasyzarzales,yaqueesdifícil cortarlas,perosearrancan fácilmenteconlacuchilla,siempreycuandonoseavancetantoquequedeenredado enlamaraña. RobertoVargasSánchez OS 13
  21. 21. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Losresultadosvaríanconeltipodevegetaciónylascondicionesdelterreno.Enlas tierras resecas se quebrará un alto porcentaje de troncos, mientras que las condicioneshúmedasoarenosasfavorecen eldesenraice,queesmás satisfactorio para la mayoría de lospropósitos. El trabajo se puede acelerar poniendo a un trabajador acortarorecogerlosarbustosseparadosque,denoserasí,requerirán otropasodelbulldozer. Siserequiereremoverunmontónenmarañado,esprobablequesetengaqueusarun bulldozermayor,unadragaconcucharóndealmeja,unadragaconcucharón de arrastre ouna retroexcavadora. El separarlo a mano resultaría más caro que el desmonteoriginal. Cuandoseamontonanmatorralesgruesosyárboles,esrecomendablecortarlosen tamaños pequeños después de arrancarlos. Esto permitirá al bulldozer manejar mayorescargasycolocarlasmáscorrectamente. DESPALME: Es la remoción y desperdicio de cualquier tipo de roca otierra para descubrir estratos apreciados.Eldespalmepuede consistir enterreno superficial, subsuelo, arena,grava, arcilla,pizarra, caliza, areniscay otros depósitos sedimentarios.El espesordeldespalmequepuederemoversedependedesucarácteryaccesibilidad; delvalordelaformación subyacente;delcostocomparativoydela explotación subterránea comomina,yhasta de laporción delmaterialremovido quepuede venderseoutilizarse. Porejemplo,muchagravanaturalnocontienesuficientefinosparadestinarlaaluso decaminos,ysisepermitequeelsueloquelacubresemezcleconellamediante derrumbe,puedemejorarsesucalidad. Sieltajoabiertocuentaconequipoparacribado,separaciónolavadodegravao piedra,decapacidadadecuada,elterrenopuedeexcavarseovolarseconelmaterial devalor,ysepararsecomopartedeuntratamienonormal.Entalcaso,esnecesario un desmontecompleto,yaqueel césped ylamaleza obstruyen las cribasylas trituradoras. RobertoVargasSánchez QB14
  22. 22. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) En la mayoría del trabajo de despalme, el material excavado no tiene valor, usualmenteesposibletirarloenáreasexcavadasdedondesehaquitadoelmaterial provechoso.Avecespuedesernecesarialaremocióndelatierravegetal,toconesy troncos.Loquedeben decidirdeacuerdo alasespecificaciones dela obra oel criteriodelingeniero,engeneral,eldespalmedelatierravegetalsehacemásdifícil ytienemenosimportanciacomomaterialdevalor. BOMBEODEAGUAODRENADO: El desagüe de las excavaciones comúnmente requiere el uso de bombas, las dificultadesmáscomuneslasproduceelaguasubterránea.Quesepuedepresentar enlaforma demanantialesodecorrientessubterráneas,oseraguaestancadaque porcapilaridadhumedeceelsuelovarioscentímetrosarribadesunivel,lossuelos mojados se convierten generalmente en lodo o se alteran e impiden el buen funcionamientodelosacarreos. Lasexcavacionessepuedenhacersindrenarpreviamenteybombearseelaguadel agujeroconfomeaparezca.Sielaguaestámuysucia,ylascantidadessonpequeñas o moderadas, debe usarse una bomba de diafragma, si el agua excede de la capacidaddeestabomba,queesde1500a3000galonesporhora,sepuedenusar bombascentrífugas.Losmejoresresultadosseobtendránlocalizandoestasbombas lomáscercadelniveldelaguaqueseaposible,porquetienenmayoreficiencia al empuje que le dan al agua que la succión. Los agujeros deberán excavarse de maneraquesuentradaquedeaunos30cms.omásabajodelniveldelagua.Para impedirqueentreairealabombacuandoelaguatienepocaprofundidad. Labombacentrífuga comúnseconstruyeparamanejaraguasolamenteybombea airecondificultad.Cuandolabombaymangueradeentradaestánvacias,labomba debellenarseconagua(cebarse)antesdeecharlaaandar,sielaguaessuccionada dentrodelabomba,sueficienciaaumentabruscamente. AFLOJADOOTRONADODELAROCA: Lafacilidadodificultadconqueunarocapuederomperse,intervienentresfactores: resistencia al rompimiento delmaterial mismo de la roca, el grado que se ha debilitado por las capas de estratificación (laminación) o por fisuración o movimientos de falla y el grado a que se ha reblandecido y debilitado por el intemperismo,estaroca. RobertoVargasSánchez ffl 15
  23. 23. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Muchas rocas son fácilmente rompibles en la superficie, pero se vuelven más resistentesconlaprofundidad debidoalamenorexposiciónalintemperismo.Una rocanormalmenterompiblepuedecontenervetasocantosrodadosquesondifíciles oimposiblederomper. Algunasrocasno sonrompibles en su condición natural, pero pueden ser rotas despuésdesacudirlasconunaligeraexplosión.Lavoladurasepuededividirenuna operaciónprimariaenlacualseafloja lamasaoriginaldelaroca,yenuntrabajo secundarioqueconsisteenreducir losfragmentosde grantamaño,yromper las aristasylasprotuberancias.Estoúltimosehacedelmismomodoquecualquierotra voladuraligera,comoenlafracturacióndeboleoylechosderoca. Eltrabajo conrocastambién sepueden clasificar en cuanto altipoyaltamaño requeridoenlosmaterialestriturados.Laexplotacióndecanterasdeconstruccióno depiedrasdeciertasdimensiones,incluyeelaflojar grandespedazossólidosdela rocamasiva,mientrasquelavoladuraparaobtenerrocapararellenooparatriturar, requierepedazossuficientemente pequeñosparaquequepanenelcucharóndela pala,enlacapadelrelleno,oenlatrituradora. Enlasvoladurasderocaenlumbreras,todoslosbarrenossonconfinados,esdecir, quenoexisteunfrentequepermitaellanzamientolateraldelaroca,demaneraque lareglaesunaperforación cercanaycargapesada.Esnecesario,quelarocasea cortadanítidamentehaciaatráshastalaslíneasdeexcavaciónyesimportantequeel exceso defracturaciónse mantenga a un mínimo, debido al alto costo de la remoción de la rezaga, y los requerimientos frecuentes, de rellenar todos los espaciosexterioresalrevestimiento. RobertoVargasSánchez 09 16
  24. 24. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) 4e.-LISTADODELAMAQUINARIAEMPLEADA. Movimientodetierrasypavimentos: A)Tractores. -Tractoressobreorugas. -Tractoresagrícolas. B)Compactadores. -Autopropulsables. -Remolcables. -Manuales. C)ExcavadorasyCargadores. -Retroexcavadoras. -Cargadores. -Cargador-Retro. -Zanjadoras. -Dragas. D)Motos:NiveladorasyEscrepas. -Motoniveladoras. -Motoescrepas. E)Volteos. -Volteosfueradecarretera. F)Pavimentadoras. RobertoVargasSánchez 8B17
  25. 25. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) A)TRACTORESSOBREORUGAS-BULLDOZERS. Esrealmentedifícilnoencontrarpresenteestetipodemáquinasenlaconstrucción pesada,quizáslamásnecesariadebidoasufacilidaddetransitarentodoterreno. Eslargalalistadeaplicacionesgeneralestalescomo: -Caminos. -Víasférreas. -Aeropistas. -Desmontespreagrícolas. -Explotacióndebancos. -Canales. -Presas. -Líneasdeconducciónportuboyeléctricas. -Urbanizaciones. Suaplicaciónpreponderanteeselempujedetierrasenbaseasuhojatopadora,pero es capaz de portar algunos accesorios y herramientas también útiles, como el desgarrador oripper,cadenas y hojas especiales para desmonte y rastras para preparacióndeterrenos. Lasoperacionesmásusualesenlasqueparticipanlostractoresson: A)Desmontes. B)Despalme. C)Trazopilotodecaminos. D)Caminosauxiliares. E)Excavaciónyacarreohasta100m. F)Auxiliarparaempujedeescrepas. G)Trabajoenladeras. H)Rellenos. I) Semicompactadopor"bandeo". Aunqueesposibletrabajarenpendientesdehasta45grados(100%)lasoperaciones hasta25grados(47%)sonusuales,característica querefuerza lagranutilidadde estetipodemáquina. Lamayoríadelostractoresdeestegénero,secaracterizanportenerdostiposde transmisión: RobertoVargasSánchez ES 18
  26. 26. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) 1)PalancaPotencia. Lacajadecambiodepotenciadevelocidadesatravésdeunconvertidordetorsión la cual es la mejor para topar y rippiar cuando se cambia constantemente de dirección. 2)TracciónDirecta. Estetipodetransmisioneseselpreferidoentrabajosagrícolasendondesepresenta unarrastreoempujeestablesincambiosdedirección. ESPECIFICACIONESDETRACTORES. Las revistas internacionales especializadas en construcción, proveen tablas concentradasdelascaracterísticasmásrelevantesdelostipos,marcasymodelosde maquinaria,producidosporelmundo. Tres delosmásimportantes fabricantes de equipos deconstrucción pesadason: Caterpillar,Fiat-AllisyKomatsu, queademásresultanserlosdemayorpresencia enelarealatinoamericana. Seincluyeunsolomodeloantiguoparaquepuedacompararseladiferenciaconlos quesemanufacturanactualmente;eselcasodelCatD8H,queseestuvofabricando en1958y1974ycuyarelaciónpotencial/pesoerade12.3HP/Ton.,parámetroque ahoraoscilade9a10,locualreflejaunincrementodecasi23%enlaeficienciade los motores. Otra característica quedebeobservarse,eslavelocidad máximade desplazamiento,tantohaciaadelantecomodereversa. Debetomarsemuyencuentalavariabilidadenelfactordelvolumendesplazadopor lahoja,yaqueesfuncióndeltipodeestaqueseempleayelmaterialqueseestá deshancando.Enlatablasiguientesemuestranlostiposdehojasparacalculardicho volumen. RobertoVargasSánchez 89 19
  27. 27. Tesis:LaMaquinariaPesada enMovimientosdeTierras (Descripcióny Rendimiento) ESPECIFICACIONES DETRACTORESPORMARCASYTAMAÑO MARCA/MODELO CATERPILLAR D3B D4B D4H D5H D6H D7H D8L D8N D8H D9N DION D U N POTENCIA HP 65 75 90 120 165 215 335 285 270 370 520 770 PESO TON 6.9 7.5 10.0 12.1 17.0 23.9 37.4 31.4 21.9 42.4 55.5 84.7 P P P P S S S S S SU su ANCHO m 2.41 2.41 2.64 3.20 3.20 3.65 4.17 3.94 4.32 4.86 5.65 HOJA VOLUMEN m3 1.3 1.5 • 1.6 2.5 3.4 5.2 11.0 8.7 11.9 17.3 25.1 VELOCIDADMAXIMA ADELANTE kph 10.6 11.1 10.2 10.5 11.3 11.9 11.9 10.8 10.4 12.1 12.2 11.6 REVERSA 11.4 11.9 12.2 12.9 14.4 14.3 14.8 13.9 14.9 15.8 14.1 FIAT-ALLIS FD5 8-B 10-C 14-C FD20 FD30 31 41-B 63 88 122 150 223 300 425 524 6.5 11.0 14.7 18.6 28.4 38.7 60.7 69.5 S S S S SU SU su su 2.35 2.44 2.88 3.15 3.65 3.98 4.86 5.20 1.0 1.8 2.4 3.3 5.5 7.2 14.4 19.0 10.1 9.9 10.0 9.5 9.5 11.1 10.8 10.6 11.5 11.5 12.0 11.5 10.5 12.5 12.1 11.8 KOMATSU D21A-5 D31A-17 D41A-3 D53A-16 D55A-6 D85A-18 D155A-1 D355A-3 D455A 39 66 90 110 140 220 320 410 620 3.7 6.2 9.7 12.3 15.7 23.5 33.7 45.4 70.5 2.30 2.42 3.18 3.35 3.97 3.73 4.13 4.32 4.80 0.6 1.1 1.4 2.0 3.5 5.2 8.0 12.1 17.6 6.9 6.5 7.6 10.0 10.3 11.2 11.8 12.7 14.6 6.4 7.1 10.8 12.1 13.2 13.2 13.7 12.6 14.4 *P=Powerangling&tilt S=straight(recta) SU=semi-universal. RobertoVargas Sánchez ZO
  28. 28. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) ESCARIFICADORES. El escarificador consiste en un bastidor con travesanos, armados por su parte inferior, concuchillosdeaceroparacortarverticalmentelatierraylasraíces. Losescarificadoresactualessemontanenlapartesuperiordeuntractorocargador sobreorugas.Tambiénselespuededenominar conpropiedadcomo"roturadores"y suelellamárselemuyamenudoalaoperación,conelanglicismo"rippeo". Dehecho se emplean para aflojar ciertostipos derocas medianamente duras o prefracturadasconexplosivo;esunprocedimientoquesehadifundidoporlamayor capacidaddelostractoresydelospropiosescarificadores. TIPOSDEESCARIFICADORES. A)Radial. Estesepresentaendosmodalidades:Ladedientesencillooladedientemúltiple,a esteultimoseledenominacomounparalelogramo.Seempleadientesencillopara laescarificación másdifícil, asítodalapotenciadelamáquinaydeesteequipo quedadestinadaaunsolopunto. Eldienteolosdientestienenunánguloconstanteconlabarraquelosunealpunto deapoyoconeltractoryporlotantoelánguloqueformaneldienteyelterreno, sólopuedevariarse aumentandolaprofundidad. B)Inclinaciónvariabledeldiente. A diferencia del anterior, éste puede modificar el ángulo de penetración independientemente de la profundidad. Se logra con un conjunto adicional de cilindroshidráulicos,elprimerovaríalaprofundidad deroturaciónyelsegundola inclinacióndelosdientesensí,obteniendolaoperaciónundobleefectodeataque. RobertoVargasSánchez 8821
  29. 29. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) C)Bastidorrígidouoscilante. Consisteengirarhasta30gradoselplanodeldienteocuchilloderotación,respecto alavertical,pudiendoampliarlaroturaciónhacialaizquierdayderechadelejedel equipo. Elrendimientoderoturacióntienemuyaltogradodeincertidumbreentendiblepor lamuyvariableresistenciadelosmaterialesalaescarificación,debidoaladurezay laabrasibilidaddeéstos. B)COMPACTADORES. Sehaubicadotradicionalmenteenprimertérminoalostractoresyenseguidaalas excavadoras, motos(escrepasy conformadoras) y en algún otro equipo;eneste trabajo, seconsideratalimportancia demayornivelaloscompactadores,yaque constituyenelfactor decisivoparalaseguridadycapacidadestructural,calidady vidaútildeunaobra. Se define a la compactación como el efecto de incrementar la densidad deun materialterreo,pétreo,mixtooasfáltico,mediantelaaplicacióndefuerzasestáticas odinámicas. Lasaplicacionesmáscomunesson: -Carreteras. -Callesyavenidas. -Viaductosyvíasrápidas. -Camposaéreos(pistas,plataformasyrodajes). -Presasdetierra. -Marítimo-fluviales. -Portuarios. -Canalesde riego. -Parquesindustriales. -Terraplenesysubbalastoparavíasférreas. -Rellenos. -Cimentacióndeedificios. -Estacionamientos. -Areasdeportivas. RobertoVargasSánchez 6B 22
  30. 30. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) TIPOSDECOMPACTADORES. A)RodillosEstáticos Enlaactualidadestetipoderodillosyaestánendesuso,apesardequecontinúan siendoempleadosprincipalmenteenpaísesendesarrollo,endondeesfrecuentever trabajarmáquinasdelosañostreintas. Porlogeneralelesfuerzo decompactaciónpuedevariarselastrandoconaguasus tambores.Sedisponeenenelmercadodedossubtiposderodillos,eldetándemcon dosrodillosotamboresy unpesode6y12ton.,yeldetresruedasotamboresyun pesode8a15ton.;ésteteníaantiguamentelasdosruedastraseras(detransmisión) másgrandesquelasdelanteras;enlaactualidadlastressondelmismotamañoy tienenarticulación para permitir mejor traslape e igualdad deesfuerzo sobre el anchoderodado. Algunosejemplosdeestaclasedeequipos,sonlosCT-1014yCD-58decompacto (México) y la CS-14 de Dynapac. Su aplicación es muyflexible,pues puede emplearseentodotipodecompactacionesconlaexcepciónderellenosderocay arcillas(produciendocapaslaminares). Porsucaracterísticaestática,elespesordelacapamáximanormalalqueseaplica esde20cm. Enlaactualidadsepresentantrabajandoconjuntamenteequipostantodeneumáticos comovibratorioseinclusocombinadamente. B)TamborVibratorio(sencillo). Eselequipohabitualmentemásempleadodesde 1930;eselprimer compactador autopropulsado de placa vibratoria, debido a su eficiencia, velocidad y maniobrabilidad.Elpesodeesteequipoesde6a15ton.,delcuallamitadesdel cilindro.Algunos están equipados contransmisión en elpropiocilindro, locual mejoralatracciónyevitaeldesplazamientodelasuperficiecompactada. RobertoVargasSánchez SB 23
  31. 31. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyKenüimienxoj Enestetiposepuedentenerbásicamentedostipos: 1)Cilindroliso. Este tipo de equipo no debe emplearse en la compactación de arcillas, ni se recomiendaparaasfaltos,salvoquefueseunaversiónparaello.Paraenrocamientos debenusarseequiposgrandes(másde10ton.). EnestacategoríatenemosalosCaterpillardelaserieCS-323a533(de4.1a10.8 ton.),LosDynapacCA-25A51(6.2a 15ton.)ylosBomagBW-122d(1.8a18 ton.) 2)CilindrodePatas. Lasuperficie delcilindroestáarmadadefilas depirámidestruncadas-patas, que producenunefecto sobreelterrenooterrapléncomode"waffle" evitandoasíla estructuraciónlaminardelacapacompactada. Estosequipos seempleanentodaaplicación, exceptoenenrocamientos,basesy asfaltos.Unaunidadde15ton.escapazdedesarrollarsutrabajoparacapasdehasta unmetrodeespesorenarena-gravayde55cms.ensubbases. Enestetipodeequipotenemos:alosDynapacdelaserieCA,losBomagdelaserie BWylosCaterpillarCP-323aCP-553,todosellosconpesosparecidosalosde rodilloliso. C)Compactadorde4RuedasconpatadeCabra Estetipodecompactadortienecuatrocilindrosconpatasdecabrayporlogeneral estáequipado conunapequeñahoja topadora. Es lamáquina más efectiva para compactarsueloscohesivosydehechoestádiseñadaparaello. Ejemplos deesteequipo,sonlosCaterpillar delaserie815y 825,el CT-25de DynapacylosWF22deKomatsu. Elpesousualdeéstos,esdeentre 15y30ton.ysuelentrabajar relativamentea mayorvelocidad,casieldoblequesussimilaresdecilindrovibratorio,aunquecapas demenorespesorenuntercio,porloquesuproductividadhorariaesmayorenun 50%.Sóloseaplicanenlacompactacióndealuvionesyarcillas,porloquenoson muyversátiles. RobertoVargasSánchez SB 24
  32. 32. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) D)RodillosVibratoriosenTandem Estetipodecompactadoreselqueenlaactualidadseaplicaalosasfaltosybases, conrendimientos de67a 111%superioresalos derodillos estáticos (hasta 550 m2/hr.). Ejemplosdeesteequipo,sonlosdeDynapacconlaserieCC-10a50(2.4a14.8 ton.),losCaterpillarCB-214a614(2.3a 11.3ton.)ylosBomagBW-100ADa 202AD(2.1al0.1ton.). En el trabajo, un equipo mediano suele combinarse con un compactador de neumáticosparadarunmejorresultadoyefectividad.Existenenelmercadoalgunos equiposligeroscomoelLR100deDynapac(1.7ton.),elBW-75deBomag(1.4 ton.)yelW102deCase(1.2ton.),conunanchoderodillosdeentre0.7y1.0m. quepermitenhacertrabajos, acercamientosymaniobrasdedetalles.Elequipose puedeutilizarenarena-grava,subbase,basesyasfaltos. E)CompactadoresNeumáticos Estetipodeequipoaunquecompactaencapasdepocoespesor(entre13y20cm.) trabajaavelocidadesmásrápidas(12kphpromedio),yesmásversátilpuestoquese aplicaatodotipodematerialconlaexcepcióndelosenrocamientos. Lamayorpartedeéstos,tienentresruedasdelanterasycuatrotraseras,taleselcaso delosCaterpillarPF-200y300yPS-300y500,asícomoelCP-22deDynapac. Porlogeneralpuedenlastrarse,incrementándoseprácticamenteenun100%supeso vacío. El inconveniente que presentan en la compactación de asfaltos, es el levantamientoinicialdematerialsuperficialenlasruedas,locualpuedeprevenirse calentandoéstasdetalmaneraquenoexistaunadiferencia detemperaturaconel materialmayorde20grados. F)RodillosCombinados Estetipode compactadores tiene la característica de combinar un cilindro liso estático o vibratorio por lo general, con otro de neumáticos. Su aplicación se concentrabásicamenteenlosasfaltos. Realmente no existen muchos modelos por su poca versatilidad, entre ellos se encuentran losDuo-pactor,Seaman-GunnisonyelCG-16CdeDynapac. RobertoVargasSánchez 09 25
  33. 33. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) COMPACTADORESESTÁTICOS DosRodillos Tres CuatroCilindros * CONPATAS (YHOJATOPADORA) TresRodillos (TIPOMODERNO) RodillodeLlantas Neumáticas RobertoVargasSánchez 69 26
  34. 34. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) COMPACTADORESVIBRATORIOS RODILLOSCOMBINADOS TANDEMLIGERO VIBROCOMPACTADOR RODILLOSREMOLCABLE RODILLOSENTANDEM(DUAL) RobertoVargasSánchez 6B 27
  35. 35. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) C)EXCAVADORAS. Estamáquinaestáenfocadaalaexcavacióndezanjasyalaexplotacióndebancos deríofundamentalmente. Setienentrestiposprincipales: -Sobreorugas. -Deneumáticos. -Cargador-excavador. -Pala(seempleaenlaminería). OrugasvsRuedas Latendenciageneraldelcontratistalatinoamericanoesoptarporlaexcavadorade oruga,peroconvienereflexionarenlossiguientespuntosdecadauna: A)Excavadorasdeoruga. Cuandonoserequierenmuchosmovimientos detransportación, éstaeslamejor opción,laqueadicionalmenteofreceflotación,tracción,potencia,maniobrabilidad, estabilidadyeficienciaoperativa. B)Excavadorasderuedasneumáticas. Lamovilidaddeestamáquinaeslamásimportantecaracterística,paraelcasode ciertasobrasenlasqueconunsoloequipopuedetrabajarsealternativamenteendos omástareas(cepas,explotacióndebancoderíoycargaacamiones). Otracaracterísticaimportantedeesteequipo,essudesplazamientorápidosindañar pavimentosysinnecesidad decama-baja conocidotambién como "lowboy", así comosusestabilizadoresyniveladores. RobertoVargasSánchez 08 28
  36. 36. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) CARGADOR-RETROEXCAVADOR. El usualmente denominado "Manita de Chango", es un equipo pequeño, pero versátilenvirtuddequerealizadosfunciones encualquiertrabajo demovimiento detierra: -Cargar. -Retroexcavar. Comoejemplodeestetipodeequipo,tenemosalCaterpillar416a428,alCase 580K,elFord55C/655CyelMasseyFergusonMF-50HX. CARGADORES. Losdenominadoscargadoresfrontales, sondehecholaversiónqueconstituyelo queanteriormenteseconocíacomopalascargadorasyqueconsistíangeneralmente en un equipo montado sobre orugas, con dos plumas en forma de tijera que mecánicamenteypormediodecablesaccionabanuncucharón. Loscargadoresfrontalesseempleanparatomardeunbancofrontalodeunsitiode acopio, material para ser cargado sobre un camión de volteo; cuentan con un cucharón desde0.8 hasta9.0 m3yse dispone dedos clasesprincipalespara la actividadconstructora: -Elcargadorfrontalsobreruedasneumáticas. -Elcargadorsobreorugas. Las cuales tienen las mismas caracteristicas de las excavadoras en cuanto a estabilidadymovilidad. D)MOTONIVELADORAS. Las motoniveladoras, también llamadas motoconformadoras o simplemente "Motos",sonunodelosequiposversátilesmásempleadosenlaconstrucción de terraplenes,terraceriasypavimentosporelmétododeriego,decaminos,aeropistas, viaductosycalles. RobertoVargasSánchez 8529
  37. 37. Susprincipalesusosson: -Nivelación. -Mezclado. -Escarificado. -Cunetas. -Conservacióndecaminos. Paraunmantenimientocarretero,sesugiereusarestosequiposporcada60km.de caminoruralo120km.decarreteraprincipalensitioscondeslaves. MOTOESCREPAS. Noobstantequelapalabra"escrepa"esunanglicismoylatraducción descraper debieraserrescatadora,oquizásmejoraúnmotoescarbadora,sehadifundido esta denominaciónparauntipodeequiposqueconstandeunacajaconunahoja-cuchilla enlaparteinferior,queseencargadeescarbarlasuperficiedetierracargándosepor elefectodeavancequeleimprimeuntractor. Estetipodemáquinasesmuycompletoporqueexcava,secarga,acarreaydescarga demanerauniforme. Lasclasesmásutilizadasdemotoescrepasson: -Estándaroconvencionales: deunmotor(sencillo). dedosmotores(tándemogemelos). -Autocargablesodeelevador: deunmotor. -TipoAuger: detresmotores. RobertoVargasSánchez 09 30
  38. 38. Lasrestriccionesparaelusodemotoescrepasson: A)Distanciadeacarreo. Seconsidera en general elrangodedistancia deacarreomásadecuadoparalas motoescrepasdeentre200y2000m., aunquepuedeaplicárseledesdelos50hasta los2400m. B)Materiales. Puedenemplearsehastapararocatronadaorippeadasiempreycuandoeltamañode lapiedra seamenorde40cm.,peroseafectan lasllantasydehechonoresulta convenienteaunquelosfabricantesasílorecomienden. Porlogeneralseusantambiénensueloscohesivos,yelmejorresultadoseobtiene paratepetatesymezclasdearcilla-arena,gravasyotrossimilares. C)Superficiedelterreno. Sisetieneunasuperficielodosaquehacepatinarlasllantas,enlafasedecarga,se empleantractoressobreorugasparaempujar lasmotoescrepas,peroenlafasede acarreonoresultaconveniente. GRUA-PALAMECÁNICASOBREORUGA. Esunequipoqueconsisteenunacabinacasirectangularygirable,montadasobre orugas,quetieneunaplumatipoarmadura(grúa)yquesemuevemecánicamente mediantecablesymalacates. Generalmenteseleconocecomodragaogrúa;eninglésselenombracomogrúa- paladepoderyactualmenteoperanporcable. Esteequipohasidomuyempleadoensusdiferentesversiones: -Palas. -Retroexcavadoras. -Dragas. -Grúas. -Almejasyotras. RobertoVargasSánchez 89 31
  39. 39. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Suusocomopaladeataquefrontal,comoplumaybrazosólido,hacaídoendesuso porlaaparicióndelcargadorfrontal(hidráulico). Conocidoahoraenlaactualidadcomodraga,seleempleaprincipalmente enlas obrashidráulicas y enparticular la excavación, desazolve decanales deriegoy drenes. E)CAMIONESDEVOLTEOESTÁNDAR. Dentrodeestaclase,existentrestamañosprincipales: -Común 7-8m3 -Mediano 8-16m3 -Grande 16-25m3 En eltamaño comúny debido a esquemasproteccionistas, prevalece el sistema obligatorio de subcontratación afleteros,que para efecto de cálculo de precio unitarionoexigeanálisisdecostohorarioytiempos,simplementeseinvestigala tarifareal(amenudodiferentedelaoficialSCT). Cuando laflotilla decamiones espropia delcontratista, pueden optimizarse los tiemposymovimientos,conunaadecuadaplaneación,trazoycontrolvehicular. VOLTEOSFUERADECARRETERA. Estetipodecamionestieneunaampliagamadetamaños:desde450hp'sy17m3 hasta 1700hp's y 77m3; enla construcción se emplea por lo general hasta un tamañointermediode850hp'sy36m3. Porlascaracterísticas deesteequipo,esobvioqueseempleanusualmenteenel acarreoderocatronada,yaseaparallevardelbancoalaplantatrituradoraobienal sitiodeobracuandosetratadeenrocamientos. RobertoVargasSánchez 69 32
  40. 40. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) F)PAVEMENTADORAS. Enlaconstruccióndepavimentos,previaalacompactación,haynecesidaddeeste equipo, que consiste en el tendido de una capa uniforme de material pétreo mezcladoconasfalto,conunespesorypendientelongitudinalytransversal. Losagregados sonpiedrasygravastrituradas,arenayfinos.Elaglutinante esel cementoasfálticoparalasmezclasdeplantayelasfaltorebajadoparalascarpetas hechasporelmétodode riegos. Laemulsiónesunasfalto mezcladoconagua,endondesemantiene suspendido hasta quehacecontactoconelagregado,rompiéndose laemulsión aldrenarseo evaporarse el agua.Elasfalto normal estarebajado conun solventetal comoel kerosenoodiesel. Latemperatura delamezcla, esuno delosfactores para conseguir el gradode compactación,yaqueparaconseguirun95-100%serequierentemperaturasdeentre 135y180grados. PAVIMENTADORASASFÁLTICAS(finishers). Eseltipopredominantedeencarpetadorasqueposeenrodillos(screeds)flotantesde autonivelación. Elequipoconstadeuntractor,latolvaylaunidadderodillos.Eltractor,puedeestar montadosobreruedas(anchodecarpetahasta8m.)osobreorugas(hasta12m.).La velocidaddelviaje(nooperando)delaspavimentadorasdeorugaes alrededorde5 km/hr.,mientrasquelasderuedasalcanzan20km/hr. Losrodillosconstituyenlapartemásimportantedeunapavimentadora;eninglésse les denomina "screeds" y hay de dos tipos de compactación: vibratorio y de apisonamiento;ytambién semanejan doscaracterísticas:fijasotelescópicas(de extensión). RobertoVargasSánchez 89 33
  41. 41. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) CONCEPTODERENDIMIENTO DEMAQUINARIA YMÉTODOSPARASUCALCULO RobertoVargasSánchez
  42. 42. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Dentro del cálculo de los costos del equipo de construcción, así como para la planificación y programación de las obras, es necesario calcular la capacidad productivadelasmáquinas;paraestosedisponedeinformaciónqueproporcionan los fabricantes del equipo y usualmente se consignan los valores teóricos para condicionesdemáximaeficiencia;lamejorfuentededatosdelosrendimientosesla estadísticadecadaempresa,que,dehaberla,eslaquereflejalascondicionesreales deoperación. Hasidounatradición,eluso^discriminadodelfactordeeficienciaiguala0.75en losrendimientoscalculadosporlosanalistas,locualpuedeserválidoparaperíodos cortos de operación; pero, en la realidad y a largo plazo, el factor de 50%se considera razonableydeningunamaneracomopesimista. Losrendimientosdelamaquinariapesadasecalculanentresprincipalesfunciones, comosonlassiguientes: A)Gráfico. B)Mediantefórmulas. C)Porobservacióndirecta. RobertoVargasSánchez 09 34
  43. 43. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODETRACTORESCATERPILAR Fuente:CostosdeConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 08 35
  44. 44. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODETRACTORESKOMATZU FuenteiCostos deConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 8936
  45. 45. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) TRACTORESSOBREORUGA CONCUCHILLAEMPUJADORA Fuente:CostosdeConstrucción pesadayedificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez SS 37
  46. 46. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODELOSTRACTORES SOBREORUGACONCUCHILLA EMPUJADORA m3 (Suelto) 500 400 300 200 100 C/D-8K K/D 155A-1 C/D-6D K/D85A-18 C/D-6D K/D 65A-6 C/D-5B K/D53A-16 PRODUCCIÓNHORARIA 1 C/CATERPILLAR (R) K/KOMATSU LTD(R) Factores:Operación0.75,Trabajo 0.83,Carga0.80 Material Suelto J. _L _L 20 40 60 80 DistanciadeAcarreo Fuente:CostosdeConstrucción pesaday edificación Porel Ing.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 09 38
  47. 47. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODELOSTRACTORES SOBREORUGACONCUCHILLA EMPUJADORA PRODUCCIÓN HORARIA C/CATERPILLAR K/KOMATSU Factores Opeí Trabajo 0.83, ríción 0.75, Carga0.80 500 1000 1500 2000 VelocidadSísmica IN-SITU (m/seg) 2500 Fuente:CostosdeConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 0939
  48. 48. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) CARGADORES SOBRE ORUGAS FuenteiCostosdeConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez OS 40
  49. 49. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODECARGADORES FRONTALES SOBRE NEUMÁTICOS m3 (Suelto) PRODUCCIÓNHORARIA m*(banco) 600 480 360 240 120 I/560 C/988B K/W260-I V I/530 C/950B K/W90-2 1/510 C/910 K/W40-1 ^* •*• ^ * " ^ ^ ^ N > I "*" — - ^ " ^ " " ^ ^ ^ . ^^rrrr- " /liL^l jn^SB^jp1 > " ^ «•• ^ «•»» "^ *» . ^ 360 288 216 144 72 6 9 DistanciadeAcarreo 12 m Fuente:CostosdeConstrucción pesadayedificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 8941
  50. 50. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODECOMPACTADORESDERUEDAS CONPATASYHOJATOPADORA Fuente:Costos de Construcción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 8842
  51. 51. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RETROEXCAVADORAS HIDRÁULICAS Fuente:Costos deConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 89 43
  52. 52. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODEMOTOCONFORMADORAS Fuente:Costos deConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 2544
  53. 53. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) MOTO ESCREPAS m3 (Banco) 280 PRODUCCIÓN HORARIA 1 1» C/639 I 240 200 -rA- 1 160 1/431 B C/621 B 120 80 1/412 C/613 40 C/627 B " ^ I/433B i C/CATERPILLAR I/ INTERNATIONAL Factor GlobaldeEficiencia 50% Pendientes de 2% I I I 300 600 900 DistanciadeAcarreo(un sentido) 1200 mts. Fuente:Costos deConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 08 45
  54. 54. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) ESCREPASREMOLCADASPORTRACTOR SOBREORUGA Fuente:Costos deConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárela A. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez QB46
  55. 55. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODEDRAGASDEARRASTRE m*(Suelto) P R O D U C C I Ó N H O R A R I A IUU 80 60 40 20 0 LC-118 B E / 51 L C - 7 8 B E / 2 5 LC-118 BE/51 LC-78 BE/25 LC/LIN BE/BU Factor ///// '//// K-BELTE CYRUS-E Global d I /vN. OTE 1.5Í RÍE 0.77 e Eficien iMATE ERIAL IVIMIc n i / M - 1 m3 cia 0.50 i W' 2 4 6 8 10 (m) Profundidad de Excavación Fuente:Costos deConstrucción pesaday edificación PorelIng.LeopoldoVárelaA. Edit. Compuobras RobertoVargasSánchez 25 47
  56. 56. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) 5b.-CALCULODELRENDIMIENTOMEDIANTEFORMULAS. Laspremisasbásicasparaelcálculodelacapacidaddeproducciónsesustentanen unasencillafórmula: R=60min.xExVe/Te Donde: R =Rendimientoenm3/hora(m3suelto) E =Factordeeficienciade75-80%. Ve=Volumenmovidoporciclom3/ciclo. Te =Tiempodelcicloenmin.oseg. Laproduccióndeuncicloestarepresentadaporelvolumendelmaterialencada ciclo:enunaretroexcavadora,porejemplo,oenuncargadorfrontal,eslacapacidad delcucharón;enunamotoescrepaocamióndevolteo,eslacapacidaddelacajay enuntractorempujando,eslacapacidaddelacuchilla. Elnúmerodeciclosporhoraeseltiemporequeridoporunamáquinaparacom pletarunciclodetrabajoosurecíproco;elnúmerodeciclosporunidadesdetiempo puedeobtenerseutilizandolavelocidadytiemposespecificadosenlosmanualesdel equipo,al dividirlas distanciasporrecorrer entreellasyconsiderar lostiempos fijos. En algunos casos intervienen el factor de llenado (para cargadores y palas mecánicas),yelfactordeabundamiento. R=60min.xExVexFe/TexFa Donde: R =Rendimiento. E =Eficiencia. Ve=Volumenmovidoporciclo. Fe=Factordellenado. Te=Tiempodelciclo. Fa=Factordeabundamiento. RobertoVargasSánchez QS 48
  57. 57. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Lavariable"E"esunfactordeeficienciadelequipoyseobtienedelacombinación de16subfactores,algunosnoaplicables,otrosfavorables(mayoresqueuno)ylos másdeellosdesfavorables(menoresqueuno). E = t x o x a x m x e x c x g x p x r x l x u x n x d x h x z x v Endondetodaslasafectacionessondecarácteracumulado,yaqueunfactorincide enotroyasísucesivamente,locualseejemplifica conunasituacióndadacomola siguiente: Donde: t =eficienciaentiempo =50min./60min.=0.83 0 =operaciónbuena=0.90 a =administraciónbuena=0.90(bueno). m=tipodematerial"2"(medio)=0.90. e =estadodelmaterial:bancotepetate=0.90 c = cargaocopeteo=0.90 g =maniobrayalcance =1.00 p =pendientedelterreno=1.00 r =condicionesdelcamino=1.00 1=clima=0.90 u=uso=0.85 n==efectodealtitudsnm=1.00 d=desperdicio=1.00 h=humedad=1.00 z=temperatura=1.00 v=polvo. E=.83x.90x.90x.90x.90x.90x1x1x1x.90x.85x1=0.37 Estefactordeeficienciapuedeparecerextrañoaunanalista,aunqueenelpasadose acostumbró utilizar el 75% como factor usual; todo depende de la situación prevaleciente;enlastareasdedemoliciónposterioresalsismode1985,eracomún observareficienciasaproximadamentede10%;debido,sobretodoalasmaniobras derescate,aloinadecuadodelasmáquinasyalaescasezdevehículosdeacarreo. Acontinuaciónsedetallan 11subfactores deeficiencia yseconsignanalgunosde susvaloresmasnormalmenteaceptados.Cabehacerhincapiéenqueelfactor de eficiencia esunodelosvaloresmásimportantesdentrodelosrendimientosdela maquinariapesadaenmovimientodetierras. RobertoVargasSánchez 88 49
  58. 58. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Factordeeficienciaentiempo"t". Consiste en el tiempo efectivo detrabajo durante el día o en cada hora y se acostumbramanejarloenlacantidaddeminutosefectivoscronometradosporcada hora. Factordeoperación"o". Consisteenlahabilidad,experienciayresponsabilidaddelosoperadores,quienes constituyenunfactor medularenlosrendimientoshorariosdelamaquinaria.Un buennúmero de contratistas asigna a este factor el 80%como el equivalente a operadorespromedioenMéxico,asignandounvalorde100%aaquellosconamplia experienciayprobadacapacidad,digamos,calificadoscomooperadoresexcelentes. Factordeadministracióndeobra"a". Laadministraciónencampoeinclusooficinacentralesunelementodepesoenlos resultadosqueseobtienendelasmáquinas. La adecuada planeación, dirección, operación y control de la obra redunda necesariamenteenlosvolúmenesobtenidos.Algunosaspectosquetienenquever conlaadministracióndeobrason:suministrooportunoysuficientedecombustible, frecuencia delubricaciónyengrase,relevodeoperadores,rapidezdeprovisiónde refaccionesysureemplazo,talleresmecánicos,balancedeequipo,etc. Factordetipodematerial"m". Losrendimientosgeneralmenteconsignados(m=100%),serefierenamaterialfácil de atacar y que corresponde al material clasificado como tipo I (tierra no compactada,arenaygrava,suelosuave). Algunoslellamanaestofacilidaddecarga;paraelmaterialmediopuedeutilizarse unfactor de90%, tierracompactada,arcillasecaysuelosconmenosde25%de contenidorocoso. La clasificación del material medio difícil, corresponde a suelos duros con contenidosderocahasta50%ypuedeusarsecomofactorcercanoaun80%. Elmaterialdifícildeatacareslarocatronadaoescarificadaylossuelosconhasta 75%decontenidorocosom=70%.Porúltimo,losmaterialesmásdifíciles sonlas rocasareniscasycaliche,encuyocasoelfactoraplicableesdelordendeun60%. RobertoVargasSánchez 25 so
  59. 59. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Factordeestadodelmaterial"e". Este factor serefiere a las condiciones delmaterial ysemaneja enestados:en banco,sueltoycompactado. La condición estándar que semaneja como 100%espara el material suelto, en seguidasemuestraunarelacióndeestosfactoresparavariostiposdematerial. Material Arena Arcillaarenosa Arcilla Suelocongrava Rocassuaves Rocadura Banco 90% 82 70 85 61 59 Factor"e" compacto 86% 72 63 91 74 77 Abundante 11% 25 25 18 65 70 Factordecarga"c" Corresponde al denominado factor dellenado,ya seade cuchilla enel caso de tractores empujadores o de cubeta para los cargadores y excavadores. El valor denominadoestándardel100%semanejausualmenteparalacarga "copeteada"y esaplicableamaterialesamontonados,previamentecortadosporotroequipoypara loscualesnoserequieredefuerzaadicionalparaescarbar. Unvalorpromediooscilaentreel85y55%parasueloscongrava,arena,triturados, finos, arcillassecas. Seutilizanfactoresbajosde55a40%,encasoderocastronadasyotrosmateriales quepordiversosmotivosnopuedensercuchareadosconfacilidad. Factordemaniobrayalcance"g". Enestefactor setomaencuentaelgiroquerequiereunadragauotroequipode excavadorasparadepositarelmaterialproductodeexcavación. En este caso también se aplica para las excavadoras el porcentaje de alcance requeridorespectoalalcancemáximodelosbrazosoplumas;ejemplodeelloesla realizacióndesepasconprofundidadde3metros;utilizandounretroexcavadorcon una capacidad de cavar a una profundidad de hasta 5.6 metros, situación que permitirámejorarelfactordecargadeciertamedida. RobertoVargasSánchez QB51
  60. 60. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Factorporpendientedeterreno"p". Esteelementoesaplicablecuandosecalculalaproduccióndetractores,vehículos, niveladoras yen general a equipos y operaciones en los que afecta demanera sustanciallapendientedelterreno. Pendientedel terreno% -10a-20 - 0a-10 0a 10 10a 20 factor "p" hasta125% hasta110% hasta 90% hasta75% Esimportantenoolvidaresteaspectoenparticularcuandoseacarreanmaterialesa distanciayenvolúmenesconsiderablesocuandosecontratauntramoconpendiente adversaofavorablecontinua. Factordecamino. Paraelcasodecamionesdevolteo,seacostumbracombinarelefectodependiente deterrenoconelderesistenciaalrodamiento;estesubfactor rtienelossiguientes valoresusualmentemanejados. Condicionesdelcamino planoyfirme malconservadoperofirme dearenaygravasuelta sinconservaciónylodoso Factor "r" 98% 95 90 83 Tambiéndebetomarseencuentaenestecaso,loqueseconocecomocoeficientede agarreentreelmediodedesplazamiento(llantauoruga)ylasuperficie: RobertoVargasSánchez 0952
  61. 61. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Resistencia Superficie concreto asfalto arcillaseca arcillahúmeda surcada grava-arenadura húmeda suelta arenasuelta tierraseca fina nosurcada surcada alrodado 2.0% 2.5 - - - 3.0 - 12,0 4.5 5.0 8.0 Coeficientedeagarre(tracción) Neumáticos 0.80-1.00 0.80-1.00 0.50-0.70 0.40-0.50 0.38-0.42 0.30-0.40 0.20-0.35 0.50-0.60 0.40-0.50 Orugas 0.45 - 0.65 0.70 0.70 0.35 0.30 0.90 0.60 Factordeclima-lluvia "1" Considerando básicamente los días de lluvia y sus efectos secundarios como el anegamientodelterreno,elcocientedelosdíascomobuentiempoentreloshábiles proporcionaelfactor declima.Esimportanteseñalaresteaspecto,elcualpuede estar incluido en elrubro "horas-año"(ha),que semaneja en costo horario del equipo,encuyocasonodebeserduplicado. Factordeuso"u" Aunque sea considerado tradicionalmente como parte del costo horario, puede aplicarsecomounfactormásdeeficienciaalusoefectivodelequipo,considerando sustiemposmuertosporreparacionesyfaltadetrabajo. Seaplicacuandoelnúmerodehoras-añoconsideradasencostohorarioestándarsea menorenlaaplicaciónespecífica. Factordealtitudsobreelniveldelmar "nm". En estecaso sepresenta una reducción casi proporcional dela eficiencia deun motor al incrementarse la altura sobre el nivel del mar (asnim), puesto que se disminuyelapresiónatmosférica. RobertoVargasSánchez 8953
  62. 62. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Esobvioquelosmotoresturbocargadosconservansupotencia,independientemente delaasnim,peroenlosnormalmentecargadosdecombustible,lafuerzadetracción disponiblesereduce. CAT yFiat-Allis coinciden enrecomendar unareducción del 1%por cada 100 metrosadicionalesdeasnim,apartirde100metroselprimeroyde300metrosel segundo.Loanteriorresultaría,paraelcasodelaciudaddeMéxico,enunfactorde eficienciaigualan=0.87 Desperdicioomerma"d". Encualquieroperación endondesemideelmaterialcolocadotanto compactado comonocompactado,elvolumenpormoverodepréstamo,tendráunamermaensu manejo,serecomiendausarentre4y8%demetro,estoes,unfactordeentre1.04y 1.08. Factordehumedad"h". En condiciones de igualdad detemperatura, digamos 30 grados cent., a menor humedad,mejorrendimientodelamáquinayviceversa. Enterrenosporejemplo comolosdesiertosdeSonora, conlahumedad al50%, podríaasignarseunfactor de 1.03, a60%dehumedadh= 1.00 yparaunsitio extremadamentehúmedocon100%h=0.98 TRACTORES. Lapalabradeshancarnoesmuyusual,peroesquizálamásadecuadaparadescribir laoperaciónpropiadeltractoryqueconsisteenrasparlasuperficie ycargarpor amontonamientoconsucuchilla,acarrearaunadistanciadeacopioyregresarpara repetirlaoperaciónconmásmaterial. Engeneral,setomacomobaseunanálisisteóricodelaproducción,quehabráde afectarseconlosfactoresdeeficiencia,loscualessondecarácterempíricoyhasta subjetivo. RobertoVargasSánchez 89 54
  63. 63. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(Descripcióny«.entumienio; Lafórmulageneraldeproducciónhorariaexpresada,paraelcasodeestaoperación es: PH= PXE/((2XD/FV(Vl+V2)/2+TF) Endonde: P=CapacidaddelcucharónsegúnnormaSAE=0.8XlargoXalto. E=Factordeeficiencia=0.5. D=Distanciadeacarreoenunsentido. FV=FactordevelocidadparaD=20m. FV=0.24 D=40m. FV=0.30 D=60m. FV=0.35 D=80m. FV=0.40 D=100m. FV=0.46 VI=Veloc.máx.haciaadelante. V2=Veloc.máx.enreversa. TF=Tiempos fijos. Eltiempototaldelciclolocomponencuatrofases: A)Operacióndecarga. Estafaseseefectúaporlogeneral,sóloenprimeraaunavelocidadde1y3kph, raspandoenunadistanciaalrededorde8metros. B)Operacióndeacarreooempuje. Como en la fase anterior, ésta serealiza en primera y sólo bajo circunstancias favorablesensegunda;losfabricantesrecomiendanutilizarel75%delavelocidad máx.delaprimera,paraobtenereltiempoqueconsume. C)Operaciónderegreso. El retorno se efectúa de reversa, unos 10 m. en primera, los siguientes 20 en segundaysilasuperficielopermitelossubsecuentesentercera. D)Tiempofijo. Losfabricantescoincidenenrecomendartressegundoscomovalormedio,algunos contratistashansugeridocuatrosegundoscomomasreal. RobertoVargasSánchez 0955
  64. 64. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) COMPACTADORES. Enesteaspecto,lafórmulageneralquehadeemplearsees: PH=VXAXCXEXK/N.Endonde: V=Velocidad. A=Anchodelcilindro. C=Espesordecapa. E=Eficiencia. K=Traslape-1. N=Númerodepasadas. Convieneilustrarunejemplo,einvolucrarelnúmerodepasadasylavelocidad,ya quesucocienteesproporcionalalaenergíatransmitidaalrelleno. ENERGÍA=pasadas/velocidad. Silavelocidaddecompactacionenrodillosvibratoriosesdeentre3y6kph,para rellenos de suelo y grava, se alcanza el 95% proctor con 4 y 6 pasadas respectivamente;elrendimientoesparaunacapade20cm.conunDynapacCAÍ5 porejemplo: PH=3000m/hX1.68mX0.20mX0.9X0.5/4pas.=113.4m3/hr. obienamayorvelocidad: PH= 6000m/hX 1.68 X0.9 X 0.20 X0.5/6 pas.= 151.2 m3/hr. RETROEXCAVADORAS. Laproducciónhorariaorendimientodelasretroexcavadoras,estáenfuncióndelos siguienteselementos: -Material. -Carga-llenado. -Obstáculos. -Ángulodegiro. -Profundidad. RobertoVargasSánchez 89 56
  65. 65. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyKenaimienioj CARGADORES. Elcálculodesurendimientohorarioesmuysimilaraldelasexcavadorasporla naturaleza de su aplicación, por lo que el segundo método de obtención de producciónpuedehacerusodelosmismoscriteriosycorrecciones(ensegundos)a susciclosbases. Eltiempocicloparacargar,descargarymaniobrar,oscilaparaloscargadoressobre neumáticos: Cucharón: de1a3.5m3 29a34seg. de4a6.5m3 32a37seg. Yparaloscargadoressobreorugas: de1a3m3 26a31seg. de3.5enadelante 29a34seg. Loscualesseafectaríanenmásomenosdeacuerdoalosiguiente: A)Condicionesdeexcavación Fácilysininterrupciones Dificultadmedia Difícil B)Condicionesdelmaterial. Mezclados Hasta3mm. De3a20mm. De20a150mm. C)Condicionesdelapiladelmaterial. Hastade3m.dealtura +1 Mayorde3m. 0 Acamellonadoavolteo +2 -2seg. 0 +11 +1 +1 - 1 0 RobertoVargasSánchez OS 57
  66. 66. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyJtenaimieiuu; D)Condicionesoperativas. Volteospropiedaddelcontratista - 2 Volteosdeuniónde fleteros +3 Flujoconstante - 2 Operacionesinterrumpidas +2 Estopuedeejemplificarse, conunCAT966E,equipadoconuncucharónde2.62 m3, con un ciclo base de 32 seg. operando en forma continua, fácil y sin interrupcionesconunaarenade3mm.aplicadaenunmontónconalturamayorde3 m.yusandovolteospropiedaddelcontratista. PH=0.5X2.62/(32-2-2+1+0-2)/3600=174.7m3/hr. MOTONTVELADORAS. Paraobtenerlaproducciónhoraria,sepuedeaplicarunafórmulaparecidaaladelos compactadores. PH=EFICXVELXANCHOXÁNGULODEHOJAX0.9XESPESOR/PAS. Estopuedeejemplificarse,conunamotoconhojade3.66m.,conunavelocidadde 4400m/hrenprimera,unaeficienciadel50%,unainclinacióndehojade45grados, paraunespesorfinaldecapade0.20m.y 4pasadasenunsentido,8enambos,la producciónsería: PH=0.5X4400X3.66X0.9X0.6X0.20/8=108.7m3/hr. RobertoVargasSánchez 89 58
  67. 67. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) Se muestran a continuación las velocidades de trabajo promedio dadas por los fabricantesycontratistasdentrodelapráctica. Conservacióndecaminos 2a 6 Km/hr. Nivelacióndebancos Mezclandomaterial Formandocunetas Extendiendomaterial Nivelación Conformando Terminados Escarificando Desmontemuyligero Despalme 2 1.5 6 1.5 6 2 1.5 1 3 2 2 a a a a a a a a a a a 6 2.5 11 4 8 8 4 4 5 5 5 MOTOESCREPAS. Como en todas las máquinas, el rendimiento horario en general se obtiene de multiplicarlaproducciónporciclo-tamañodelacaja,multiplicadaporelnúmerode ciclosporhoraqueescapazderealizar,yporlaeficiencia. Eltiempo deciclo secomponeporunapartefija(carga,descarga,maniobrasy esperas)ylapartevariable,queeselacarreo. Lostiemposfijosvaríandeacuerdoconlostiposylascondicionesprevalecientesen obra: Motoescrepa: Estándar 83a140seg. Contractorempujandoencarga 60a84 Deelevador 80a130 Auger 78a108 RobertoVargasSánchez 6859
  68. 68. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento; En donde lostiempos más bajos se dan para las máquinas más pequeñas. Los tiemposvariables estánenfunción dela distancia deacarreo,laspendientesdel terreno(favorablesono)ylaresistenciaalrodamiento. Eltiempodecadatramodeacarreoesiguala: T=DIST./(VELMAXCARXF) DONDE: DIST.=Esladistanciaparcialdeltramoanalizado. VELMAXCAR=Eslavelocidadmáximadelamotoescrepacargada. F=Eselfactorglobaldependientedelterrenoylaresistenciaalrodamiento,este últimoseobtienedelaexpresiónsiguiente: F=1-0.012(%dependiente+%deresistenciaalrodado.) Ejemplificando: Supóngasequelapendientedelterreno esde-2%(favorable) yla resistencia al rodadoesde4%. F= 1-0.012(-2+4)= 1.976 DRAGASDEARRASTRE. Tomandoencuentalosparámetrosmásrelevantesparaelcálculoderendimientos horarios,seemplealafórmulasiguiente: PH=PxE/T DONDE: P=Eslaproducciónporciclo(suelto). E=Eslaeficienciaqueseusaenun50% T=Eseltiempodeciclo(enhoras). RobertoVargasSánchez 8B60
  69. 69. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(.Descripcióny«.enuiimcuiu; CAMIONDEVOLTEO. Paraelacarreodepétreosytérreos,seempleanloscamionesdevolteo.Sehavisto quealgunasoperacionesdemovimientosdetierras sehacenenforma económica paralosprimeros100m.deacarreoscontractorocargadoressobreneumáticos,los subsecuenteshasta2000m.conmotoescrepa. Paraacarreosadistanciasmayores,eslógicoqueelcamióndevolteosealomás adecuado.Sedistinguendosclases:Losvolteosestándarylosdefueradecarretera. Enelcálculodelrendimientodeunaunidad,seemplealafórmulageneral: R=PxE/T(hrs.) Ylaparticular: R=PxE/(LW)=VxPxE/D DONDE: D=Esladistanciatotaldeacarreoenambossentidosdeidayvuelta. V=Eslavelocidadpromedio. P=Eslaproducciónporciclo. Ejemplo: SupóngaseunvolteoFamsade7m3(conmotormercedesBenz),aunadistanciade 19km.(enunsentido)conunavelocidadenlaidade40km/hr.yde60km/hr.enel regreso. R=50km/hr.x7m3x0.50/38km.=4.6m3/hr. RobertoVargasSánchez 6961
  70. 70. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyKenaimiemo; Sisedeseacalcularporm3-kmsubsecuentetenemosque: R=50km/hrx7m3x0.5/2km=87.5m3-kmsubs./hr. Yparaelprimerkilómetroseadicionaeneltiempodecargaydescarga, quesi suponemosenunminutoseaplicalafórmulageneral: R=7m3x0.5/(2km/50km/hr+1/60)=3.5m3/0.0566=61.8m3/hr. RobertoVargasSánchez 88 62
  71. 71. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) 5c-CALCULODELRENDIMIENTOPOROBSERVACIÓNDIRECTA. Estecálculo,comosunombrelodice,espormediodeobservacióndirectaenel campoolugar detrabajo, estoesunacombinación entre el método gráfico yel método mediante fórmulas, en este cálculo influyen varios factores que deben tomarseencuenta: -Superficiedelterreno. -Tipodematerialquevaamoverse. -Gradodedificultaddelmaterialquehademoverse. -Distanciadelmovimientodetierras. -Volumendelmaterial. -Pesoespecíficodelmaterial. Dependiendo de estos factores tomaremos una solución para ver qué tipo de maquinariaseemplea,sutamañoycapacidadparaejecutarelmovimientodetierra. Paraelcálculodelrendimiento,debetomarselavelocidaddelequipoalatacarsobre elterrenotantoenlaidacomoenelregreso,asícomolasmaniobrasnecesariaspara su ejecución, el tiempo de carga y descarga, éste estomado por medio de un cronómetro.Estoesmásquenadaparasacarunrendimientopromediodentrodel campoyaquesirvepararetroalimentarseyobtenerinformaciónmásconfiablepara elfuturo. RobertoVargasSánchez 69 63
  72. 72. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) CONCLUSIONES RobertoVargasSánchez
  73. 73. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) RENDIMIENTODETRACTORESSOBREORUGA (M3SUELTOS) DESBANCANDOADIFERENTESDISTANCIASDEACARREO MARCA DISTANCIA DE ACARREO (METROS) MODELO 20 40 60 80 100 CATERPILLAR D3B D4B D4H D5H D6H D7H D8L D8N D8H(1958- D9N DI0N DI IN •74) 39.1077 49.5994 51.5564 82.9187 123.1869 191.8445 413.0868 303.6591 0.0000 451.5896 679.2432 909.4092 24.9278 31.6424 32.8740 52.9167 78.7684 122.7212 264.3591 194.0021 0.0000 289.0723 435.1628 581.4958 19.5320 24.8012 25.7615 41.4813 61.7924 96.2881 207.4518 152.1420 0.0000 226.8670 341.6299 • 456.1730 16.8039 21.3408 22.1649 35.6959 53.1941 82.8967 178.6147 130.9505 0.0000 195.3405 294.2034 392.6980 15.4873 19.6702 20.4288 32.9026 49.0405 76.4267 164.6806 120.7157 0.0000 180.1059 271.2798 362.0343 FIAT-ALLIS FD5 8-B 10-C 14-C FD20 FD30 31 41-B 30.7463 54.8569 75.0867 98.7846 157.1728 240.7335 467.9566 604.6737 19.5914 34.9486 47.8613 62.9127 100.0121 153.6566 298.5116 385.5594 15.3487 27.3783 37.5014 49.2786 78.3125 120.4590 233.9648 302.1413 13.2041 23.5521 32.2636 42.3890 67.3524 103.6618 201.3170 259.9586 12.1691 21.7056 29.7356 39.0645 62.0652 95.5516 185.5561 239.5972 KOMATSU D21A-5 D31A-17 D41A-3 D53A-16 D65A-6 D85A-18 D155A-1 D355A-3 D455A 11.5863 21.7050 36.9472 63.3807 116.5548 179.4192 287.7305 431.9815 714.0392 7.3295 13.7343 23.4777 40.4101 74.3888 114.5984 183.9501 276.1250 457.8372 5.7266 10.7317 18.3741 31.6661 58.3152 89.8626 144.2962 216.5871 359.5459 4.9196 9.2199 15.7984 27.2447 50.1827 77.3421 124.2138 186.4375 309.6824 4.5310 8.4918 14.5563 25.1105 46.2562 71.2955 114.5128 171.8742 285.5751 RobertoVargasSánchez QB64
  74. 74. Tesis:LaMaquinariaPesadaenMovimientosdeTierras(DescripciónyRendimiento) 6.-CONCLUSIONES Con base a lo visto en los capitulos anteriores, en los últimos 30 años se ha efectuado una revolución total en la maquinaria, los métodos y volúmenes, la rapidezydesarrolloasícomolavariedaddemáquinasaumentaconstantemente,por consiguientelastécnicasparasuusoprovechoso sehacenmáscomplicadascada día. Hayqueestarenunaconstanteactualizacióndetodaestamodernidad,paraevitar perdidas por unamala selección del equipo, daños a la maquinaria debido a la ignoranciadesusfuncionesydesuspuntosdébiles,alaperdidadetiempo,material ydinero. Una contabilidad adecuada es una necesidad básica, tanto para presupuestar inteligentemente, como para efectuar una operación provechosa; así pues esta herramientaesimportanteparaconocersisehanhecholascosasconvenientemente, yaquelamayoríadeloscontratistassabenhacereltrabajo,peromuypocossaben llevarlacuentadeloqueseestahaciendo. Otropuntoimportanteessabersiconvienecomprarunamáquinanuevaousada, estodebehacerseconbasealtipoycantidaddetrabajodelquesedisponeyelque se espera, el precio y disponibilidad de los modelos adecuados, así como la experienciadelosoperadores,hábitoseneltrabajoypreferenciaspersonales. Contodoestourgeunaadecuadaformacióndeprofesionales entodoslosámbitos delaconstrucción, así comodetécnicos denivel medio,siendoestounodelos problemas más críticos a los que se enfrenta hoy en día la industria de la construcción,loquerequieredeunaadecuadaplaneaciónyracionalizacióndelos recursoshumanos. RobertoVargasSánchez 88 65

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