movimiento_tierras.pdf

fi ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
PROCEDIMIENTOS GENERALES
DE CONSTRUCCIÓN
Juan Tiktin
MOVIMIENTO DE TIERRAS

* UTILIZACION DE LA MAQUINARIA
* PRODUCCIONES Y CASOS PRACTICOS
* COMPACTACION DE MATERIALES
* UTILIZACION DE COMPACTADORES
3ª Edición
Septiembre 1997
Prof. JUAN TIKTIN
Dr. Ingeniero de Caminos,
Canales y Puertos

Foto Portada patrocinada por : EPSA INTERNACIONAL, S.A.
Obras de Movimiento de Tierras de la línea de al1a velocidad (AVE) Madrid-Barcelonaa
Es propiedad. Reservados todos los derechos
© E.T.S . Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos
Servicio de Puhlicaciones
Ciudad Universitaria s/n. Madrid
I.S .B.N.: 84-7493-204- 1
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PRÓLOGODELAUTOR
Este libro pretende ser de utilidad a los estudiantes de ingeniería civil y a los ingenieros
de obra.
Los primeros deben ver en este texto una serie de criterios de formación con objeto de que
den la importancia debida a las máquinas, en cuanto son elementos fundamentales en los
distintos procesos constructivos y económicos de una obra, centrándose fundamentalmente en
obtener una idea clara de las fases de trabajo de aquellas, método para calcular sus
producciones y obtener su máxima utilidad.
Al estudiar una obra hay que analizar las máquinas que se necesitan de acuerdo con el
proceso constructivo que se va a realizar. Si bien es cierto que este no se debe desarrollar sin
conocer las limitaciones de los medios disponibles en el mercado, porque el constructor se
arriesga a batir records mundiales antieconómicos.
Los ejercicios que figuran son el resultado de años de enseñanza en la Escuela de
Caminos de Madrid, y han sido puestos en exámenes, resueltos en base a los conocimientos
teóricos que se exponen en los capítulos. Los alumnos deben resolverlos sin leer la solución,
sabiendo que su lectura no sirve para retener la teoría del capítulo.
A los Ingenieros de Obra, se trata de inculcarles un espiritu científico para demostrar
teóricamente lo que ya saben por su experiencia y de esta forma puedan extraer de las
máquinas nuevas aplicaciones y desarrollos de procesos constructivos.
En realidad cuando un Ingeniero conoce bien una máquina, enseguida se da cuenta de
sus limitaciones, esto es lo verdaderamente importante y responde a la definición de
Ingeniero: el que es capaz de desarrollar y progresar una técnica.
A él van dedicados los casos prácticos y en la lectura de los ejercicios podrá encontrar
casos parecidos que le hayan ocurrido y quizá le den nuevas ideas.

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INDICE
CAPITULO 1.- CAMBIOS DE VOLUMEN EN EL MOVIMIENTO DE TIERRAS
1.1 EL MOVIMIENTO DE TIERRAS ..... ..... .. ....... ..... ..... ............... ..... .. .. ........... ....... ... ... 1.1
1.2 OBJETO DEL CAPITULO
1.3 CAMBIOS DE VOLUMEN
1.2
1.2
1.4 ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO ........ ......... ... ... ...... ... ... ... ........ . 1.4
1.5 CONSOLIDACION Y COMPACTACION ......... .... ................ ... ..... ..................... ... ...... 1.6
1.6 VALORES DEL ESPONJAMIENTO Y SU FACTOR ... .. .... .. . ........ ... .... .. .. ... ... .. .... ..... ... . 1.7
1.7 CONSIDERACIONES PRACTICAS EN EL EXTENDIDO DE CAPAS 1.9
CAPITULO 2.- ECUACION DEL MOVIMIENTO
2.1 OBJETO DEL CAPITULO ...... .... ... ....... ....................... ......... ...... .. .. ...... ......... ........ . 2.1
2.2 ESFUERZO TRACTOR .. ... .. .. .. ..... ... .. ..... .. .. ... ... ... .. .. .. ... ....... .. .. ..... ..... .. .. .. ... .. .. .. ... .. . 2.1
2.2.1 TRACCION DISPONIBLE
2.2.2 TRACCION UTILIZABLE
2.1
2.2
2.3 BALANCE ENTRE TRACCION DISPONIBLE Y UTILIZABLE ....................................... 2.3
2.4 RESISTENCIA A LA TRACCION ............................................................................. 2.4
2.4.1 RESISTENCIA A LA RODADURA ................................................................... 2.4
2.4.2 RESISTENCIA A LA PENDIENTE .................................................................. 2.5
2.4.3 RESISTENCIA A LA ACELERACION ............................................................... 2.7
2.4.4 RESISTENCIA AL AIRE .............................................................................. 2.8
2.5 ECUACION DEL MOVIMIENTO ............................................................................. 2.8
2.6 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS ........ ....... .. .......... ... .... .. ... ................. .... ...... ...... 2.10
CAPITULO 3.- DETERMINACION DE LA PRODUCCION Y COSTE
3.1 DEFINICION DE LA PRODUCCION ....... .... ........... ... ........ ..... ..... .. .. ............... ... ........ 3.1
3.1.1 CONCEPTO ......... ............. ...... ..... .. .... ...... .... ............................. ................. 3.1
3.1.2 FACTORES ........ ............. .... ... ..... ........................ .......... .. ........ ................... 3.1
3.2 EFICIENCIA HORARIA ......................................................................................... 3.2
3.3 CICLO DE TRABAJO ............................................................................................ 3.5
3.3.1 CONCEPTO ..... .... .................. ............... ...... .......... ........... .. ........................ 3.5
3.3.2 FORMULA DE LA PRODUCCION .. .. ..... .. ..... .. .. .. ..... ..... ... ... .. .. .... .... ... .. .. .. ... .. . 3.6
3.4 CALCULO DEL COSTE DE LA UNIDAD DE OBRA .. .... .. ... .. ..... ... .... .... ..... .. .. ...... ... ... ... 3.7
3.5 CONTROL DE COSTES .......... .. .. .. ... .. ... .. ...... ... .. ....... .. ... .. .. ... .... .... ... .. .. ... .. .... .. .. .. .. 3.8
3.6 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS
/
3.9

C.P.3.1 PRODUCCIONES EN AUTOVIAS ................................................................ 3.9
C.P. 3.2 CONSERVACION DE LA MAQUINARIA ... .......... .. ..... ... ... .. .............. ............. 3.10
C.P. 3.3 LA CONJUNCION DE ACTIVIDADES SIMULTANEAS DIFERENTES ................ 3.11
CAPITULO 4.- CLASIFICACION Y TIPOS DE MAQUINAS DE
MOVIMIENTO DE TIERRAS Y EXCAVACION
4.1 SIGNIFICADO DEL MOVIMIENTO DE TIERRA ....................................................... 4.1
4.2 CONSTITUCION DE SUELOS. TIPOS DE EXCAVACION ..... ......... ......... .. .... .. ..... ... .... .
4.3 TIPOS DE EXCAVACIONES ........ .. ...... ......... ... .. ..... .... .. ........ ...... .... ... ........ .. ........ .. .
4.3.1 EXCAVACION A CIELO ABIERTO .. .... .... ..... ........... ..... ... .. ... ..... ... .......... .. ..... .
4.3.2 EXCAVACIONES SUBTERRANEAS .......... ...... .... .. ... ..... ...... ... ... .................... .
4.3.3 EXCAVACIONES SUBACUATICAS ................... ...... .. ...... ...... ....... .. .... ........... .
4.2
4.3
4.3
4.4
4.4
4.4 CLASIFICACION Y TIPOS DE MAQUINARIA ............................................................ 4.5
4.4.1 MAQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA ... .... ........................... . 4.5
4.4.2 MAQUINAS QUE EXCAVAN SITUADAS FIJAS SIN DESPLAZARSE ... ........... ... .. 4.5
4.4.3 MAQUINAS ESPECIALES ............................................................................ 4.6
4.5 CLASIFICACION DE ATKINSON DE UTILIZACION DE MAQUINARIA ...... .................. 4.6
4.6 CLASIFICACION ATENDIENDO A LA EXCAVABILIDAD .. ......... .. ..... ... ..... ... ... ..... ... .... 4.7
4.6.1 INDICES DE EXCAVABILIDAD, IE, DE SCOBLE, Y MUFTUOGLU ...................... 4.7
4.6.2 CLASIFICACION DE FRANKLIN .................................................................. 4.8
4.7 VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS DISTINTAS MAQUINAS .................................. 4.10
4.8 ELECCION DE LA MAQUINARIA ........................................................................... 4.12
4.9 MECANIZACION DE UNA OBRA ............................................................................ 4.13
4.10 NEUMATICOS EN LAS MAQUINAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS ... ..... .............. .. .. . 4.13
4.10.1 CAPACIDAD Y RENDIMIENTO .... ...... ............. .. ....... ...... ...... ........ ...... .... ... ... 4.14
4.10.2 DURACION Y FACTORES .................. ..... ... .. .. .... .. ........ ...... .. ......... .. ........ .... 4.14
4.10.3 DIBUJO ... ... .......... .... ........ .. .. .... ....... .. ...... .... ......... ....... ... ... ... .............. ... .. 4.16
4.10.4 DENOMINACION ........................................... ........ ................................... 4.16
4.10.5 CONCEPTO T.V.H. ... ... .. ..... ... ... ..... ........ .. .... ....... ... ... ..... ... .... .... .......... .... .. .. 4.17
4.11 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS ......... ... ...... ........... ....... ........ .... ....... .. .... .......... 4.17
CAPITULO 5.- EXCAVACION Y EMPUJE. EL BULLDOZER
5.1 TRACTORES, MODELOS Y CAMPO DE APLICACION ........ ..... ............................... .... 5.1
5.1.1 EN CUANTO AL TIPO DE TERRENO .... ..... .... .. .............. ...... .. .... .. ...... ......... .. . 5.2
5.1.2 COMO ELEMENTO DE TIRO O DE EMPUJE ............. ...................................... 5.2
5.1.3 RESPECTO AL EQUIPO DE TRABAJO ........ .... ................ ......... ......... ............. 5.2
5.2 EQUIPOS DE TRABAJO ........................................................................................ 5.3
2
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5.2.1 HOJA DE EMPUJE .......................... ........................... ................................ 5.3
5.2.2 ESCARIFICADOR (RIPPER) .... .............................. .. .......... ........... ... ........... 5.6
5.3 CICLO DE TRABAJO COMO EMPUJADOR .. .. ... .... .. .. ..... .. ... ..... .. .. .. ... .. .. .. ... ... .... .. .... 5.8
5.4 CAPACIDAD DE LA HOJA DE EMPUJE .. ... .... ........... ... .. .......... .. .. ............................ 5.8
5.5 DISTANCIAS DE EXCAVACION Y DE EMPUJE.. ... .............. ................. .. ............... ... .. 5.11
5.6 PRODUCCION DEL BULLDOZER ... .. ... .. .. .. ... .. ... .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. ... ..... .. ... ...... ... .... ... . 5.13
5.6.1 MEDIANTE GRAFICAS DE PRODUCCIONES MAXIMAS TEORICAS .. ... .. .... ... .. .. 5.13
5.6.2 MEDIANTE LA DURACION DEL CICLO Y SU PRODUCCION .. .. .. .. .. ... . .. .. .. ... ... . 5.16
5.7 TECNICAS DE EXCAVACION Y EMPUJE .................................................................. 5.16
5.8 ESCARIFICABILIDAD DE UN TERRENO .. .. .. ... .. .... .... ......... .. ... .. .... ..... .... ... ... .. .. ..... .. 5.19
5.9 DESGARRAMIENTO ECONOMICO ....................................................................... 5.21
5.10 PRODUCCION DE ESCARIFICACION .................................................................... 5.24
5.11 TRABAJO COMBINADO DE ESCARIFICACION Y EMPUJE ....................................... 5.25
5.12 UTILIZACION EN COMPARACION CON LA EXCAVADORA HIDRAULICA ... .... ........... 5.26
5.13 UTILIZACION EN COMPARACION CON LA MOTONIVELADORA ...... .... .. .. .. .. .. .. ... ... ... 5.27
5.14 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS .. .. ... .. ..... .. .. .. ..... ..... .. ........ .... ... ....... ..... ... .. .. ... .. . 5.27
APENDICE 5.1 TECNICAS DE ESCARIFICACION .......................................................... 5.31
APENDICE 5.2 TRAFICABILIDAD ...... .. ... ... .. ..... ... ... .. .. ... ..... ..... ..... .. ... .. ...... ..... .. .... ...... 5.33
CAPITULO 6.- EQUIPOS DE EXCAVACION Y CARGA. PALA CARGADORA
6.1 OBJETO Y DEFINICION ........................................................................................ 6.1
6.2 CARGADORAS DE RUEDAS ......... ...... ........... .... .. ................... ........... .. ................. 6.1
6.3 CARGADORAS DE CADENAS ............................................................................... 6.2
6.4 ESCARIFICADOR DE LAS CARGADORAS DE CADENAS ............................................ 6.3
6.5 PARAMETROS CARACTERISTICOS GEOMETRICOS ........ ....................................... 6.4
6.5.1 ALTURA DE DESCARGA ......... ......... ... .. ............... ....................... ............... . 6.4
6.5.2 ALCANCE ........ ....... ... ............ ........... ........ ...... .... .... ... .... ....... .. ........... ... .... 6.4
6.6 PARAMETROS CARACTERISTICOS DINAMICOS ................. .... .. ................. ... ........ 6.5
6.6.1 CARGA DE VUELCO .. .. ... ..... .. .. ...... ..... .. ....... .. ....... .. ..... ... .. .... .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. . 6.5
6.6.2 CARGA MAXIMA OPERACIONAL .. .. ... ... ... ... ... .. .. .. .. .. ... .. .. ..... .. ... .. .. .... .. .. ... ... 6.5
6.6.3 CAPACIDAD DE ELEVACION DEL SISTEMA HIDRAULICO ............. .. .... ... ....... 6.5
6.6.4 FUERZA DE ARRANQUE ...... ..... ..................... ............... ............. ................. 6.6
6.7 CICLO DE TRABAJO ..... ........... ... ........ ..... .. .. ... ... ..... .... ............ .. .. ..... ..... ........ ... .. . 6.8
6.8 FORMA DE CARGA .... ..... .... .................. .. .... ... ... .... ...... ....... .... ........ .. ... ................ 6.9
6,9 PRODUCCION ....... .............. .......... ........ ............. .. .................. .......... .... ............. 6.10
6.10 CAMPO DE APLICACIONES .. ... .. .. .. ... ....... .. .. .. .. .... ...... .. ... ..... .. .. ..... ... .. .. ... .... .. ... .. .. . 6.14
6.10.1 CARGADORAS DE RUEDAS .. ... .. ..... .... .... ... .. .... .. ... .... .. .. .. .. .. .. .. .. ..... ... ..... ... .. 6.14
3

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6.10.2 CARGADORAS DE CADENAS ......... .................... .. ...... ........... ...... .......... ..... 6.15 (
6.10.3 COMPARACION DE CARGADORAS ....................... ....................... .............. . 6.15 (
6.11 COMPARACION ENTRE CARGA CON CARGADORA Y EXCAVADORA HIDRAULICA ... . 6.17 (
6.12 UTILIZACION DE LA CARGADORA EN ARRANQUE .................................... .. ......... . 6.18
(
6.13 RETROCARGADORAS ........... .. ................................................... ....................... . 6.18
(
6.14 MINICARGADORAS ................................................. .......................................... . 6.20 {
6.15 CARGADORAS DE TUNEL DE BAJO PERFIL TIPO L.H.D. ....... ....................... .... ...... . 6.21 (
6.16 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS ...... .......... ................ ........ .......... .. ......... .. ..... .. .. 6.22
C.P. 6.1 UTILIZACION DE LA CARGADORA DE CADENAS CON ESCARIFICADOR EN
(
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ARRANQUE .... .. ...... ................... ..... ....... .......... ................. .... ... ............ . 6.22
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C.P. 6.2 CORTE TIPICO DE UN VACIADO EN MADRID Y EXCAVACION CON (
CARGADORA ..................... ........ ....... ........ ................. ..................... .... .. 6.23 (
C.P. 6.3 DATOS PRACTICOS DE PRODUCCION EN OBRA ... ... .............................. .. 6.24
(
C.P. 6.4 COMPARACION ENTRE RETRO Y CARGADORA EN EXCAVACION ....... ... ... .
(
6.24
APENDICE 6.1 INDICADOR DE PESAJE DINAMICO EN CARGADORAS.............................. 6.25
APENDICE 6.2 LA ELECTRONICA EN LAS CARGADORAS ...... ... ............ ......... .... ............ . 6.26
.CAPITULO 7.- EQUIPOS DE CARGAY ACARREO. MOTOTRAILLAS
7.1 OBJETO ... ....... .... .... .. ........ ... ...... ... ................ ... ........ ..... .............. ....... ............ .. . 7.1 (
7.2 TIPOS DE TRAILLAS .................. ....................... ...... ..... ..... ... ................. .......... .. .. 7.1
7.3 PARTES ESTRUCTURALES ............................... ........ ..... .................. ........ ... ........ .. 7.2
7.3.1 ELEMENTO TRACTOR Y TRANSMISIONES ....................... .. .... ................... .. 7.2
7.3.2 CAJA 7.3
7.3.3 SUSPENSION ............... ... .... ..... ..... ... ... ....... ... ..... ... .. ............. .. ........ .......... . 7.4
7.4 CICLO DE TRABAJO DE LAS TRAILLAS ...... .................. ................ .... ........ ........... .. 7.4
7.4.1 CARGA ................... .... ... ......................................................................... . 7.5
7.4.2 ACARREO ........ ... ................ .................. ...................... .......................... ... 7.6
7.4.3 DESCARGA ..... ........ ................. ... ........ ................... ...... ..... ............ .......... . 7.6
7.5 METODOS DE EXCAVACION .. ............................... ..... .. .... .............. ... ............. ..... 7.7
7.6 FORMACION DE TALUDES Y ZANJAS .............................. .................................... . 7.7
7.7 TECNICAS DE EMPUJE DEL TRACTOR EMPUJADOR .... ......................... .............. .. 7.8
7.8 CICLO DE TRABAJO DEL EMPUJADOR ..... ..... .. .... ....... ....... .................... ....... .... .... 7.9
7.9 MOTOTRAILLA CON ELEVADOR DE PALETAS ......... .. ................. .. ... ....... ......... .. .. . 7.10
7.9.1 CARGA ................... ............ .................. ...... .......... .................. ...... .......... . 7.11
7.9.2 DESCARGA 7.12
7.10 MOTOTRAILLAS DE DOS MOTORES (EMPUJE-ARRASTRE) ....................... ...... ..... .. 7.13
7.11 UTILIZACION Y COMPARACION DE MODELOS DE MOTOTRAILLAS ....................... . 7.14
7.12 PRODUCCION 7.17
4

7.13 ESTUDIO DEL CICLO DE TRABAJO DE UNA MOTOTRAILLA CONVENCIONAL
CON TRACTOR EMPUJADOR Y NUMERO OPTIMO DE MOTOTRAILLAS..................... 7.18
7.14 CURVA DE INCREMENTO DE CARGA ...... ........... ............................. ............... ... .... 7.19
7.15 APLICACIONES
7.16 VENTAJAS
7.20
7.20
7.17 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS .... ................... .... ..... ........ .......... ...................... 7.22
APENDICE 7.1 TRAFICABILIDAD .......... ... ............. ................................... ...... ....... ...... 7.35
APENDICE 7.2 SOLUCION ANALITICO-GRAFICA DEL COSTE MINIMO.............................. 7.36
CAPITULO 8.- EQUIPOS DE EXCAVACION EN POSICION FIJA.
EXCAVADORAS IDDRAULICAS
81 OBJETO Y DEFINICION ....................................................................................... 8.1
8.2 TIPOS ... .... ... ... .... .... ...... ... ..... .. ....... ..... .......... ............ ...... ... ..... ....... ....... ... ... ....... 8.1
8.3 EQUIPO DE TRABAJO ..... ... .. .. ........... ............ ......... ..... ....... .... ...... .... .. ..... .... ....... 8.4
8.3.1 EQUIPO DE EMPUJE FRONTAL. .. .. ............ .. .......... .......... .... ............ ..... ....... . 8.6
8.3.2 EQUIPO RETRO ........................................................................................ 8.6
8.3.3 EQUIPO DE BRAZO TELESCOPICO ...... ....................................................... 8.6
8.3.4 EQUIPO BIVALVA ........... .... ...... .............. ........... ........... ........ .. .. ...... ... ...... 8.7
8.3.5 EQUIPO DE MANDIBULAS HIDRAULICAS .................................................... 8.8
8.3.6 OTROS EQUIPOS ...................................................................................... 8.9
8.4 MARTILLOS ROMPEDORES HIDRAULICOS (M.R.H.) .............................................. 8.9
8.5 CAPACIDADES DEL CAZO ........................ ............................................................ 8.12
8.6 FUERZA DE EXCAVACION ...... ..... .. ....... ..... ..... ............. .. ... .............. .. ....... ....... ..... 8.12
8.7 FUERZA DE EXCAVACION Y PESO DE LA EXCAVADORA ......................................... 8.15
8.8 METODOS DE EXCAVACION Y CARGA ................................................................. 8.15
8.9 CICLOS DE TRABAJO .................................... ..................................................... 8.18
8.10 PRODUCCION ............................ ....................................................................... 8.19
8.10.1 FACTORES .............. .... ....... ...... ... ............................. .. ... .. ......................... 8.19
8.10.2 PRODUCCION HORARIA ..... .. ....... .... .... .. .......... ............ ...................... ....... 8.21
8.10.3 INFLUENCIA DE LOS DESPLAZAMIENTOS ........ ........... ............................... 8.23
8.11 SISTEMA HIDRAULICO Y LA ELECRONICA ............................................................. 8.25
8.12 MINIEXCAVADORAS ...... ... ... ......... ........................ ...... ........... ...... ..... ... ... ... .. ...... 8.27
8.13 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS ..................... ..... .... ........ ................................. 8.29
APENDICE 8.1 NUEVA GENERACION DE M.R.H. ............................................................ 8.34
APENDICE 8.2 PLUMA DE DOS PIEZAS. VENTAJAS E INCONVENIENTES .......................... 8.35
APENDICE 8.3 VARIABLES DE COMPARACION DE EXCAVADORAS. RANGO DE MODELOS 8.36
APENDICE 8.4 EXCAVACION DE TUNELES. MAQUINARIA .............................................. 8.38
APENDICE 8.5 EJEMPLO DE EXCAVACION DE UN DESMONTE ....................................... 8.41
5

CAPITULO 9.- EXCAVADORAS DE CABLES
9.1 TIPOS ... ........... ... .... ..... .. ..... .. .. ........ ..... ....... ........................................... ........... .
9.2 TIPOS MOVILES ..... .. .. ... .. ... ........ ......... .... ........................... ..... .......................... .
9.3 DRAGALINA ...... ...... ..... .. ...... .. ..... .. ... .... ... ... ... ......... ........ .......... ... ..... ........ .. ... ... .
9.1
9.1
9.3
9.3.1 EQUIPO DE TRABAJO ........ ..... ... ........ ... ....... .. ... ....... ........................... . ... 9.4
9.3.2 CICLO DE TRABAJO .............. ............... .......... ........... ... ... ... .... ... ... .... ... ... .. 9.5
9.3.3 UTILIZACION .................... .............. ..... ......... .... ... .... .. .... ... ... .... .. .............. 9.7
9.3.4 PRODUCCION .. ..... ...... ......................... .. .. ............ .. .. ....... .................. ... .... 9.8
9.4 CUCHARA BIVALVA ...... .... ......... ...... ........... .... .. ... .. ......... ... ...................... ........... 9.9
9.5 GRUA ........................................................................................................ ........ 9.10
9.6 EXCAVADORAS ESTACIONARIAS (SCRAPERS) ..... ... ................... ... ....... ...... ........... . 9.11
9.7 SCRAPER DE ARRASTRE MONOCABLE ..... ..... ........ ......... .......... ...... ...................... 9.11
9.7.1 PARTES ESTRUCTURALES ..................... ........... .. ...... ... ..... ... .... .................. 9.11
9.7.2 EQUIPO DE TRABAJO .. .. ... .. ... ..... ........ .... .. .... .. ........... ....... .... ..... .... ... .... .... 9.11
9.7.3 CICLO DE TRABAJO .. ...... .. ........ .. ..... .. ... ....... ... .... ........ ... ... ... ... ... ..... ... .. .. ... 9.13
9.7.4 FORMA DE TRABAJO .. .. .... ......... ........................ ........... ..... ............ .... ....... 9.13
9.7.5 PRODUCCION ............................. .......... ...... .. ...... .. ............. .. ...... ......... ... .. 9.14
9.8 SCRAPER DE TRANSPORTE AEREO ... ........ ... .. ...... .... ... .. ..... .... .... .. ........ ..... ....... .. .. . 9.15
9.8.1 PARTES ESTRUCTURALES ...... .. .... .. ... ...... ...................... ............................ 9.16
9.8.2 EQUIPO DE TRABAJO .. .......... ... ............................. ........... .... .... .. .. .... ... .. .. . 9.16
9.8.3 FORMA DE TRABAJO ............. .... .... .. ... .... .. ..... .. .. ..... .... .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... 9.17
9.9 CASO PRACTICO DE DRAGALINAS ....... ... .. .... ...... .. ..... .. .. .... .. ..... ..... .. ..... ..... ...... .. ... 9.18
CAPITULO 10.- ZANJAS. EQUIPOS DE EXCAVACION DE CARGA
CONTINUA. ZANJADORAS. ENTIBACION DE ZANJAS
10.1 ZANJADORAS. OBJETO ....................................................................................... 10.1
10.2 PROBLEMÁTICA DE LAS ZANJAS EN RELACIÓN CON LA MAQUINARIA
Y PROCESO CONSTRUCTIVO ............................................................................... 10.2
10.3 TIPOS DE ZANJADORAS .. ............. .... ... .... ... ........ .... .......... ....... ......... ...... ..... ...... .. 10.4
10.4 ZANJADORAS DE BRAZO INCLINABLE ............ ........................ .............................. 10.5
10.5 CORTADORAS DE DISCO CON PICAS ........ ...................... .. ....................... ........ .... 10.6
10.6 ZANJADORAS DE RUEDA ............................. ...... .. ...................... ... ... .................... 10.7
10.7 COMPARACIÓN ENTRE ZANJADORAS Y RETRO .. .. ..... ...... ...... ...... ...... .... ..... .. ..... .... 10.8
10.8 ENTIBACIÓN DE ZANJAS EN TIERRA .............................................. ...................... 10.9
10.9 PROCESO MECANIZADO DE ENTIBACIONES ........... .. .... ........... ... .. ............ ... ... ....... 10.10
10.9.1 TERRENOS ESTABLES ............................................................................... 10.10
10.9.2 TERRENOS INESTABLES .......... .... .. ..... ... .............. .... ........... .... .... ......... .... .. 10.10
10.9.3 ANCHO DE BLINDAJES ...... .... ...... ... .. ......... ..... .. ... .... .... .......... ................... 10.11
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10.10 SISTEMA DE BLINDAJES POR PANELES .. .................................. ............... ..... .... .... 10.12
10.11 SISTEMA DE PANELES CONTABLESTACAS LIGERAS ................... ..... ...................... . 10.12
10.12 COMPACTACION DE ZANJAS .. ...... .. ... .. ... .. ... .... .. .. ... .. .. .... .. .. .. .... ......... .. ..... .. ........ 10.14
10.13 COLOCACION DE TUBERIAS Y CONDUCCIONES SIN ZANJAS ..... .... ... .. ...... .. ..... ..... 10.15
10.13.1 PERFORACION DIRIGIDA DESDE SUPERFICIE ... .. .. .. .. .. .... ... .... .. .. ... .. ... ... .. .. 10.15
10.13.2 PERFORACION MEDIANTE HELICE CONTINUA DESDE FOSO ................... ... 10.17
10.13.3 PERFORACION CON MARTILLO DE FONDO (TOPO) ........... .. ........... ......... .. 10.17
10.13.4 MICROTUNELADORA .. .. .. ... .. .... ... ..... .. .. .... ..... ... .............. ...... .......... .. ....... 10.18
10.14 CASOS PRÁCTICOS .... ... .......... ............. ....... ... .... ..... ....... .... ....... ....... ... ..... ........ .. 10.15
CAPITULO 11.- ACARREO. CAMIONES Y DUMPERES
11.1 MEDIOS DE ACARREO .. .. ... .................... .. .. ...... ..... ..... ............. .. ... ...................... .. 11.1
11.2 CAMIONES BASCULANTES ...................... ................... ...................................... .... 11.1
11.3 SEMIREMOLQUES BASCULANTES ........................................................................ 11.2
11.4 CAMIONES DUMPER ............................... ... ... ....... ....... .................... .... .. ..... .... .... .. 11.3
11.5 DUMPERES EXTRAVIALES .. ..... ..... .... ... ........ .. .. ... ........................ ..................... .. .. 11.4
11.5.1 CARACTERISTICAS FUNDAMENTALES ...................................................... 11.4
11.5.2 DUMPERES ARTICULADOS. COMPARACION CON RIGIDOS ... ...... ... ..... ..... .. .. 11.7
11.5.3 RAZONES DE UTILIZACION .. .. .. .. ... ... ... .. .. .. .. ..... ... ......... ..... .. .... ......... .. .. .. ... . 11.9
11.5.4 CRITERIOS DE SELECCION DE DUMPER O CAMION ..................................... 11.9
11.6 CICLO DE TRABAJO DE LA UNIDAD DE ACARREO .. ............... .. ..... ........ ...... .. .. .. .... . 11.9
11.6.1 TIEMPOS FIJOS ... ..... ... .... ................. ... ..... .. .. ................ ..... .. .... ................. 11.10
11.6.2 TIEMPO VARIABLE ... .... ....... .. ....... ... ..... ....................... .... ......... .. ........... . 11.11
11.7 RELACION ENTRE EQUIPOS DE ACARREO Y CARGA ................ .................. ......... ... 11.12
11.8 PRODUCCION DE LA UNIDAD DE ACARREO .... ...... .............................. .................. 11.14
11.9 FACTOR DE ACOPLAMIENTO, MF ... ....... .. ...... ..... .. ......................... ............. .... ....... 11.14
11.10 CALCULO DEL Nº DE VEHICULOS NECESARIOS .............. .. ...... ...... .... ..... ... ....... ..... . 11.15
11.11 PISTAS DE OBRA Y SU MANTENIMIENTO ................ ............ ... .... .. .. ... ... .. .. ....... .. ... 11.16
11.12 MOTOVOLQUETES DE OBRA ........................ ......... .. .... ............ ...... .. .. ........ ........ .. 11.17
11.13 COMPARACION ENTRE LOS DISTINTOS SISTEMAS DE ACARREO ..... ........... .... ... .... 11.18
11.14 TRANSPORTE DE MAQUINAS PESADAS ... .............. ................ ............ ..... .............. 11.19
11.15 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS ........................... ............................................. 11.20
APENDICE 11.1 TRAFICABILIDAD DE LAS PISTAS .... ... .. .... .. .. .. ...... ... ... .. .. .. .. .. ........ .. .... . 11.22
CAPITULO 12.- NIVELACION. LA MOTONIVELADORA
12.1 FUNCIONES YAPLICACIONES .................... .... .... .. .. ..... .. .. .. .. .. .... ..... ... .. ......... ... ... .. 12.1
12.2 PARTES ESTRUCTURALES ....... ........ ....... ........ ..... .............. .. ... ... ........... ...... .......... 12.2
12.3 MOTOR Y TRANSMISIONES .................................................................................. 12.4
7

(
(
(
('
(
12.4 BASTIDOR.MAQUINAS ARTICULADAS ....... .......... .. ............... .................. ........ .. ... . 12.4 (
12.5 RUEDAS TRASERAS ...... .. ... ... ............ .... ....... .... .... ... .. .............. ... ... .. ................... .. 12.5 (
12.6 RUEDAS DELANTERAS .................... ... .............. ............ ........ .... .... ... ................. .. 12.5 (
12.7 EQUIPO DE TRABAJO ...... ................................ ....... ... .. .. .... ...... .. ...... .. ............. .... . 12.7
(
(
12.7.1 BARRA DE TIRO ....... ...................... ..... .............. ......... ... .. ........ ..... .. ... ....... . 12.7
12.7.2 CIRCULO DE CORONA .................... .. ... ...... ............ .. .. ...... ....... ................. .. 12.7 (
12.7.3 HOJA VERTEDERA Y MOVIMIENTOS ............ .. .... .. ........ .. ...... .. .. ... ........ ........ 12.8 (
12.7.4 CONTROL DE MOVIMIENTOS DE LA HOJA ................................................ .. 12.10
12.7.5 OPCIONALES ............................ .. .......... ... ......... ...... .. ..... .... .. ....... .. .... .. ..... . 12.11
12.8 SISTEMA DE TRABAJO .. .. ...... ..... .. .... ...... .... .... .... ...... .. .. ........ ... ..... .. ........ ......... ... . 12.12
12.9 PRODUCCION .............. ... ............. .... ...... .......... .. ............ ..... .. .... ... .. .... ............. .. .. 12.13
CAPITULO 13.- EXTENDIDO Y COMPACTACION (
13.1 EL PROCESO DE EXTENDIDO Y COMPACTACION .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .... ... .. .. .. .. .. .... ... ... 13.1
13.2 DENSIDADES. .................................................................................................. 13.3
13.3 ENERGIA DE COMPACTACION .... ...... ...... ... ... ... .... ............ .. ... ....... ....... ........ .. ...... 13.6
13.4 LA COMPACTACION SEGUN LA ESTRUCTURA FISICA Y PARAMETROS DE LOS SUELOS 13.9
13.4.1 SUELOS PERMEABLES ....... ..... ... .... .... .... ... ........ .... ... ... .... .. ....... ........ ........ 13.11
13.4.2 SUELOS IMPERMEABLES ...... ... ....... .................. ............. .... ... .. .... ... ........ .. . 13.11
13.5 TERRAPLENES 13.12
13.6 FINOS ........... ............. ...... ........... .... .... ... ..... ..... .... ......... .. .. ..... ................. ........ 13.13
13.6.1 IDENTIFICACION DE FINOS ..................................................................... 13.14
13.6.2 ANALISIS DE LA PARTE FINA DE UN MATERIAL ................................ ......... 13.15
13.6.3 SUELOS PLASTICOS .. ....................... .................................... ..... ........ ... .. .. 13.16
13.6.4 COLAPSO DE TERRAPLENES DE SUELOS COHESIVOS................................... 13.17
13.7 COMPACTADORES DE SUELOS PLASTICOS .......................................................... 13.18
13.7.1 COMPACTADORES DE ALTA VELOCIDAD, PATA DE CABRA .. .. .. .. ... .. ... ... .. .. .. 13.18 l
13.7.2 COMPACTADORES VIBRATORIOS PATA DE CABRA .. ... ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. 13.19
13.7.3 COMPACTADORES VIBRATORIOS LISOS .. .. ... .. .. ... .. .. ... .. .. .. .. .. .... .... .. ... .. .. .. . 13.20
13.8 COMPACTADORES DE SUELOS GRANULARES .. .. .. .. ... .. .. .. ... ... .. .. ... ... ... .. .. .. .. .. ... .. .. 13.23
l
13.9 PEDRAPLENES ....... .... ... .... ..... .... .... ... .. .... ..... .. ... ....... ........ ........ .. .... .. ..... ............ 13.23
13.10 MATERIAL TODO UNO .. ... ... ... .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .... ... .... .. .. .. .. . 13.24
13.11 PAQUETE DEL FIRME ..... ... ... .. .. ... ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... ... .. .. ..... ... .. ... .. .. .. .. ... .. .. ... .. .. ... . 13.25
13.11.1 EXPLANADA ............ ........... ..... ... .. .. ... .. .... ... .... .. ...... ... .. ... ..... ... .. .. .. ... .... ... 13.25
13.11.2 OTRAS CAPAS SUPERIORES .. .. .. .. .. .... .. .. ... .. .. ... .. .. .. ... ... .. .. .. .... .. .. .. .. .. .... .. .. 13.26
13.12 UTILIZACION DEL COMPACTADOR DE NEUMATICOS Y EL DE TAMBORES
VIBRATORIOS ............................. ....... .. ... .. .... ... ............. .... .. ......... ............. ....... 13.27
8

13.13 PRESAS DE MATERIALES SUELTOS ............... ..... .................... .. ..... ..... ....... ... ..... 13.28
13.13.1 TIERRAS .... ... ..... .... ........... ........ .... ... ... ................ ...... .. ... ... .... ......... .. ..... 13.28
13.13.2 ESCOLLERA ... ... .. ..... ....... ... ......... ...... ... .... .. ..... ... .. .... .......... ....... ..... ....... 13.28
13.14 RANGO DE ESPESORES DE MATERIALES, DENSIDADES, HUMEDADES ... .. ... ... .. .. ... 13.29
13.15 RANGO DE ESPESORES Y METODO DE COMPACTACION EN MOV. DE TIERRAS .... .. 13.29
13.16 TRAMO DE PRUEBA Y DETERMINACION DE LA PRODUCCION .............. ....... .. ... .... 13.30
13.17 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS .... ... ............. ...... .. ... ..... .. .... .. .... ........ .... ... ....... .. 13.33
C.P. 13.1 RENDIMIENTOS DE OBRAS ....... .... ..... ..... .......... .. ....... .. ........ ... ........ .... 13.33
APENDICE 13.1 CONTROL CONTINUO DE COMPACTACION (METODO FRANCES) .. .. ...... 13.36
APENDICE 13.2 NORMAS Y EQUIVALENCIA DE UNIDADES ......... ... .. ......... .... .... .. .... ...... 13.38
CAPITULO 14.- ANEXO l. INTRODUCCION A LA COMPACTACION
VIBRATORIA
14.1 METODOS DE COMPACTACION .... .. .. .... .. .. ... ... .. .. .. .... .. .. .. ... ... .. .. ... .... .. .. .. .... ........ 14.1
14.2 SISTEMA DE VIBRACION DE UN COMPACTADOR VIBRATORIO DE SUELOS ... ...... .. . 14.2
14.3 PARAMETROS DE UN COMPACTADOR VIBRATORIO DE SUELOS ... .............. .......... 14.2
14.4 FRECUENCIA DE VIBRACION.. .......... ... ....... ............ .. ... ....... ... ... ..... ........ ... ... ....... . 14..3
14.5 FRECUENCIA DE RESONANCIA ... .. ... ......................... .............. ............ ................ 14..4
14.6 AMPLITUD DEL MOVIMIENTO VIBRATORIO ...... .... ..... .. .. .. .. ... ................ ... ..... .... 14..4
13.4.1 SUELOS PERMEABLES .............................................................................. 14.11
13.4.2 SUELOS IMPERMEABLES ........................................... ........ ............... ....... 14.11
14.7 FUERZA CENTRIFUGA Y FUERZA APLICADA ........................... ............ ................ 14..4
14.8 IMPACTO Y ONDAS DE PRESION .... ........ .... ... .. .......... .... ..... .. .. .. ........ ........ .. .... .. .. 14..4
14.9 ESPACIAMIENTO ............. .. .......... ... ............... .. .. .... ............... .... .. .. .............. ...... 14..4
14.10 EFECTOS PRINCIPALES QUE PRODUCE LA VIBRACION EN EL SUELO ................... 14.8
14.11 SISTEMAS VIBRATORIOS .............. ...... ....... ........ ... .......................... ................ .. 14.9
14.11.1 VIBRACION CIRCULAR .. .... .. .. ...... .... ........ ...... .... ............ .......... .... ....... ..... 14.9
14.11.2 DOBLE VIBRACION CIRCULAR .................. ....... ............................ .... ........ 14.10
APENDICE 14.1 COMPACTADORES DE ALTO IMPACTO .. .. .. .. ......................... .... ... .. ... ... 14.10
APENDICE 14.2 MEDIDOR CONTINUO DE COMPACTACION ...................... ........ ........ .. .. . 14.12
BIBLIOGRAFIA DE EXTENDIDO Y COMPACTACION .. .. ............ .. .... .. .... ... .... ..... ... ...... ..... 14.12
ANEXO 2. PROCEDIMIENTOS DE MEJORADEL TERRENO POR
VIBROFLOTACION Y VIBROSUSTITUCION
14.12 APLICACIONES ..... .. ....... ... .. .. ............ ......... ... .. ... .. .. .. .... .. ..... ............................. 14.13
14.13 VIBROFLOTACION .. ... .......... .. .... ... ...... .. .. ........ .. ...... .. ... .. .. ..... ... ... ... ................... 14.13
14.14 VIBROSUSTITUCION .... ...... ..... ......... ... .... ... ............ ............. ..... .. ............... ....... . 14.17
9

CAPITULO 15.- DIAGRAMA DE MASAS ............... ..... ............... ......... ........ ..
CAPITULO 16.- LA SEGURIDAD Y SALUD EN EL MOVIMIENTO DE
TIERRAS
16.1 PREVENCION ....... .......................... ...... .. ... ... .... ... .... ...... .... .... ...... ... ......... ...... ...
15.1
16.1
16.2 OBRAS DE TUNEL .............. .. .......... ... ... ..... ..... .................. .......... ....... ........... .. .. .. 16.1
16.3 CASO DE VACIADO DE SOLARES ... ............. ... ......... .. .... .... ........... ........ .......... .... .. 16.2
16.4 EXCAVACIONES SOBRE CONDUCCIONES DE GAS Y ELECTRICIDAD ....................... 16.3
16.5 CASO DE OBRAS A CIELO ABIERTO .................................................................... 16.5
16.5.1 LINEAS ELECTRICAS ........ ............. ....... ...... ... ....................... .. ...... ... ...... .... 16.5
16.5.2 SEGURIDAD EN LAS MAQUINAS ......... ............... .. .. .. .... .... .. ............... ......... 16.6
CAPITULO 17.- EL IMPACTO AMBIENTAL EN LAS OBRAS DE
17.1 PROTECCION DE LAS ACTUACIONES GEOMORFOLOGICAS 17.1
17.2 ALTERACIONES TEMPORALES DURANTE LA FASE DE OBRAS ... ......................... ... 17.2
10
r
(
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(
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r
(
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(
(
l

1.1
CAPITULO 1
CAMBIOS DE VOLUMEN EN MOVIMIENTOS DE TIERRAS.
1.1 EL MOVIMIENTO DE TIERRAS.
Se denomina movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con los
terrenos naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza o de aportar materiales útiles
en obras públicas, minería o industria.
Las operaciones del movimiento de tierras en el caso más general son:
- Excavación o arranquc.
- Carga.
- Acarreo.
- Descarga.
- Extendido.
- Humectación o desecación.
- Compactación.
- Servicios auxiliares (refinos, sancos, etc.).
Los materiales se encuentran en la naturaleza en formaciones de muy diverso tipo, que
se denominan bancos, en perfil cuando están en la traza de una carretera, y en préstamos
fuera de ella. La excavación consiste en extraer o separar del banco porciones de su material.
Cada terreno presenta distinta dificultad a su excavabilidad y por ello en cada caso se precisan
medios diferentes para afrontar con éxito su excavación.
Los productos de excavación se colocan en un medio de transporte mediante la
operación de carga. Una vez llegado a su destino, el material es depositado mediante la
operación de descarga. Esta puede hacerse sobre el propio terreno, en tolvas dispuestas a tal
efecto, etc.
Para su aplicación en obras públicas, es frecuente formar, con el material aportado,
capas de espesor aproximadamente uniforme, mediante la operación de extendido.
De acuerdo con la función que van a desempeñar las construcciones hechas con los
terrenos naturales aportados, es indispensable un comportamiento mecánico adecuado, una
protección frente a la humedad, etc. Estos objetivos se consiguen mediante la operación llamada
compactación, que debido a un apisonado enérgico del material consigue las cualidades
indicadas.
A través de los sucesivos capítulos del libro se expondrán las distintas operaciones que
comporta el movimiento de tierras, prestando atención a la maquinaria que actualmente se
emplea, sus ciclos de trabajo y producciones, con ejercicios y casos prácticos.

1.2
1.2 OBJETO DEL CAPITULO.
El estudio de los cambios de volumen tiene interés porque en el proyecto de ejecución
de una obra de movinúento de tierras, los planos están con sus magnitudes geométricas, y todas
las mediciones son cubicaciones de m3 en perfil y no pesos, ya que las densidades no se conocen
exactamente. Los terraplenes se abonan por m3 medidos sobre los planos de los perfiles
transversales.
Los materiales provienen de industrias transformadoras, graveras, canteras, centrales
de mezclas, o de la propia naturaleza. En este caso el material ha sufrido transformaciones, y
ha pasado de un estado natural en banco o yacimiento a un perfil, mediante las operaciones
citadas anteriormente.
En la excavaciones hay un aumento de volumen a tener en cuneta en el acarreo, y una
consolidación y compactación en la colocación en el perfil.
En los medios de acarreo hay que considerar la capacidad de la caja en volumen y en
toneladas, y elegir la menor de acuerdo con la densidad.
1.3 CAMBIOS DE VOLUMEN.
Los terrt:nos, ya sean suelos o rocas mas o menos fragmentadas, están constituidos por
la agregación de partículas de tamaños muy variados. Entre estas partículas quedan huecos,
ocupados por aire y agua.
Si mediante una acción mecánica variamos la ordenación de esas partículas,
modificaremos así mismo el volumen de huecos.
Es decir, el volumen de una porción de material no es fijo, sino que depende de las
acciones mecánicas a que lo sometamos. El volumen que ocupa en una situación dada se llama
volumen aparente.
Por esta razón, se habla también de densidad aparente, como cociente entre la masa de
una porción de terreno, y su volumen aparente:
d =
a
d1 = densidad aparente. v. = volumen aparente.
M = masa de las partículas + masa de agua.
El movimiento de tierras se lleva a cabo fundamentalemnte mediante acciones mecánicas
(
(
(
(
(
(
(
(
(
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(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(

1.3
sobre los terrenos. Se causa así un cambio de volumen aparente, unas veces como efecto
secundario (aumenlo del volumen aparente mediante la excavación) y otras como objetivo
intermedio para conseguir la mejora del comportamiento mecánico (disminución mediante
apisonado).
La figura 1.1 presenta esquematicamente la operación de cambio de volumen.
Material en banco Material suelto Material compactado
Fig.1.1
En la práctica se toma como referencia 1 m3 de material en banco y los volúmenes
aparentes en las diferentes fases se expresan con referencia a ese m3 inicial de terreno en
banco.
La figura 1.2 representa la evolución del volumen aparente (tomando como referencia
1 m3 de material en banco), durante las diferentes fases del movimiento de tierras.
Mientras no se produzcan pérdidas o adición de agua, una porción de suelo o rocas ,
mantendrá constante el producto de su densidad aparente por su volumen aparente, siendo esta
constante la masa de la porción de terreno que se manipula.
En el movimiento de tierras esta limitación se satisface muy pocas veces (evaporación,
expulsión de agua durante el apisonado, adición de agua para facilitar el apisonado, cte.), por
lo que la ecuación anterior no es de aplicación general.

1.4
VOLUMENES APARENTES
EXCAVACION CARGA TRANSPORTE
VOLUMEN
EN BANÓJ
l 'o
~.ffiin
VOLADA
2,0
CARGADA
1
1,25 a _l,50
Fig. 1.2
COMPACTACION
PISADA
COMPACTADA
MACHAQUEO
PRIMARIO
~ TRITURl,CION
~
1,30 :··l,40~
::~~~·'.:f~~}f:-li.
1 ,.20 a l, 30
En adelante se entenderá que los conceptos de volumen y densidad se refieren a
volumen aparente y densidad aparente, aunque se omita el adjetivo aparente.
La Figura .1.3 indica variaciones en volúmenes y densidades en las operaciones
movimiento de tierras comentados en el apartado 1.1.
0-1 Volumen en banco
1-2 Excavación o voladura
2-3 Carga
3-5 Acarreo
5-6 Descarga-extendido
6-7 Compactación
Peso
6
Fig. 1.3 Volúmenes y densidades en el movimiento de tierras.
1.4 ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO.
del
Al excavar el material en banco, éste resulta removido con lo que se provoca un
aumento de volumen.
Este hecho ha de ser tenido en cuenta para calcular la producción de excavación y
dimensionar adecuadamente los medios de transporte necesarios.
(
(
('
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(

1.5
En todo momento se debe saber si los volúmenes de material que se manejan
corresponden al material en banco (Banco, bank, B) o al material ya excavado (Suelto, loose,
S).
Se denomina factor de esponjamiento (Swell factor) a la relación de volúmenes antes
y después de la excavación.
F =
w
Fw = factor de esponjamiento (sweel)
V8 = volumen que ocupa el material en banco
Vs = volumen que ocupa el material suelto
d8 = densidad en banco
d5 = densidad del material suelto.
Se tiene que,
El factor de esponjamiento es <1 . Sin embargo si en otro texto figura otra tabla con
factores >1, quiere decir que están tomando la inversa, o sea p'= V5/ V8 y si se desean empicar
las fórmulas expuestas aquí, deben invertirse.
Otra relación interesante es la que se conoce como porcentaje de esponjamiento. Se
denomina así al incremento de volumen que experimenta el material respecto al que tenía en
el banco, o sea:
Sw % de esponjamiento
s =
w
V - V
S B X 100
VB
O en función de las densidades:
Son frecuentes tablas en las que aparece el valor del esponjamiento para diferentes
materiales al ser excavados. Conviene por ello deducir la relación entre volúmenes o densidades
en banco y en material suelto. Para volúmenes se tiene:
dB = ( Sw + 1) x d
100 8

1.6
Para densidades resulta:
s
dB = (-W- + 1) X d
100 s
El % de esponjamiento y el factor de esponjamiento están relacionados:
1
s
( 10~ + 1) X ds + 1
y por consiguiente conociendo el % de esponjamiento de un material se conoce su factor de
esponjanúento, y viceversa, sin más que operar en la expresión anterior.
EJ1 la tabla 1.1 aparecen los valores de Fw y Sw característicos de distintos materiales
frecuentes en movimiento de tierras.
1.5 CONSOLIDACION Y COMPACTACION.
Las obras realizadas con tierras han de ser apisonadas enérgicamente para conseguir un
comportamiento mecánico acorde con el uso al que están destinadas. Este proceso se conoce
genéricamente como compactación y consolidación del material (Shrinkage).
La compactación ocasiona un11 disminución de volumen que ha de tenerse en cuenta para
calcular la cantidad de material necesaria para costruir una obra de tierras de volumen conocido.
Se denomina factor de consolidación a la relación entre el volumen del material en
banco y el volumen que ocupa una vez compactado.
Fh = factor de consolidación (shrinkage)
Ve = volumen de material compactado.
Si en el proceso de compactación y consolidación no ha habido pérdida ni adición de
agua (lo que es poco frecuente), el factor de consolidación puede expresarse según Ya x dª =
M de la forma:
Fh = factor de consolidación.
d8 = densidad del material en banco.
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(

1.7
Otra relación interesante es la que llamaremos % de consolidación. Expresa el % que
representa la variación de volumen del material en banco al material compactado, respecto al
volumen del material en banco, multiplicada por 100:
Con ello la relación entre volumen en banco y volumen del material compactado queda:
V =
B
1 -
1
Sb % de consolidación.
Si en el proceso de compactación y consolidación no hay pérdida ni adición dv agua (lo
que no es frecuente) es de aplicación la expresión Va x da = M y el % de consolidación puede
expresarse como:
de - dB
Sh = - -- X 100
de
Sh = % de consolidación
En este caso la relación entre densidades es:
En cualquier caso, de las expresiones del factor de consolidación y el % de consolidación
se deduce que estos están relacionados por la expresión:
1
1 -
1.6 VALORES DEL ESPONJAMIENTO Y SU FACTOR.
En cada caso concreto conviene estudiar los valores de Fw, Sw, para poder calcular con
exactitud los cambios de volumen que va a experimentar el material en las distintas operaciones.
A falta de un estudio particular, pueden adoptarse los valores que aparecen en la labia
1.1.

1.8
MATERIAL d1 (t/m3) d¡¡ (t/m3) Sw (%) Fw
CALIZA 1,54 2,61 70 0,59
ARCILLA: Estado natural 1,66 2,02 22 0,83
Seca 1,48 1,84 25 0,81
Húmeda 1,66 2,08 25 0,80
ARCILLA YGRAVA: Seca 1,42 1,66 17 0,86
Húmeda 1,54 1,84 20 0,84
ROCA ALTERADA:
75% Roca - 25% Tierra 1,96 2,79 43 0,70
50% Roca - 50% Tierra 1,72 2,28 33 0,75
25% Roca - 75% Tierra 1,57 1,06 25 0,80
TIERRA: Seca 1,51 1,90 25 0,80
Húmeda 1,60 2,02 26 0,79
Barro 1,25 1,54 23 0,81
GRANITO FRAGMENTADO 1,66 2,73 64 0,61
GRAVA: Natural 1,93 2,17 13 0,89
Seca 1,51 1,69 13 0,89
Seca de 6 a 50 mm. 1,69 1,90 13 0,89
Mojada de 6 a 50 mm. 2,02 2,26 13 0,89
ARENA YARCILLA 1,60 2,02 26 0,79
YESO FRAGM~TAOO 1,81 3,17 75 0,57
ARENISCA 1,51 2,52 67 0,60
ARENA: Seca 1,42 1,60 13 0,89
Húmeda 1,69 1,90 13 0,89
Empapada 1,84 2,08 13 0,89
TIERRA YGRAVA: Seca 1,72 1,93 13 0,89
Húmeda 2,02 2,23 10 0,91
TIERRA VEGETAL 0,95 1,37 44 0,69
BASALTOS ODIABASAS FRAGMENTADAS 1,75 2,61 49 0,67
NIEVE: Seca 0,13 --- -- ---
Húmeda 0,52 --- -- ---
Tabla 1.1 Densidades y cambios de volumen.
Al dimensionar los medios de transporte habrá de tenerse en cuenta no solo la capacidad
l
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(

1.9
(m 3) que cada vehículo tiene, smo considerar su carga máxima. Para no sobrepasada es
necesano conocer la densidad del material que se transporta.
En la tabla J.1 se exponen las densidades del material en banco y suelto, para los casos
más frecuentes del movimiento de tierras. Respecto al transporte, ba de considerarse la densidad
del material suelto.
1.7 CONSIDERACIONES PRACTICAS EN EL EXTENDIDO DE CAPAS.
La compactación en obra se realiza sobre capas de material, previamente extendido, que
se conocen con el nombre de tongadas.
El efecto de la compactación sobre la tongada se refleja exclusivamente en la
disminución de alttrra, puesto que sus dimensiones horizontales apenas vanan.
En la figura 1.4 se observa como al compactar una tongada de material (capa rayada en
el dibujo), su anchura "a" y su longitud "l" no varían, mientras que su espesor "hL" pasa a ser, por
efecto de la compactación, "he"·
Fig. 1.4
Por lo anterior queda claro que el cambio de volumen del material está fielmente
reflejado en el cambio de altura de la tongada.
Habida cuenta que el proyecto constructivo fija la altura de tongada en perfil, o sea
después de la compactación he , conviene conocer la relación entre he y hL para extender las
tongadas con el espesor hLadecuado.

1.10
Se denomina disminución de espesor a la relación entre la diierencia de espesor
producida por la compactación y el espesor inicial, multiplicada por 100:
hL - he
= - - - X 100
hL
Se = % de disminución de espesor (en obra lo llaman impropiamente esponjamiento).
h, = espesor inicial de tongada
he = espesor de la tongada después de la compactación
La disminución de espesor depende del tipo de material, métodos de compactación, etc.
Sin embargo, en los materiales granulares (gravas,
frecuentes en la compactación
sensibilidad a la humedad,
aproximadamente el 20 %
En el caso general:
debido a su excelente
etc., se ha observado
100 - se
= hL X
100
suelos-cemento, zahorras, etc.) muy
comportamiento mecánico, su escasa
que la disminución de espesor es
Cuando se trata de terrenos granulares (Se "' 20, hay que comprobarlo en cada caso en
la obra):
O bien:
Estas consideraciones hao de tenerse presentes en la operación de extendido con
motoniveladoras o extendedoras, es decir, que la producción de una motoniveladora en
extendido (material suelto) no coincide con la del compactador (material compactado).
(
('
(
(
(
(
(
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(
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2.1
CAPITULO 2
ECUACION DEL MOVIMIENTO
2.1 OBJETO DEL CAPITULO.
El objeto de este capítulo es la determinación de la velocidad de traslación a la que
pueden funcionar las máquinas de movimiento de tierras durante su trabajo. Para dicho cálculo
será necesario conocer las características de la máquina (peso, potencia) y las del terreno sobre
el que se desplaza y su pendiente.
En este capítulo se estudiarán los tipos de tracción de las máquinas y los tipos de
resistencia al movimiento.
2.2 ESFUERZO TRACTOR.
2.2.l TRACCION DISPONIBLE.
RUEDA MOTRJZ
MOTOR
TRACCION DISPONIBLE (T0 )
Tn = F = Poi / V
Fig. 2.1
Una máquina dispondrá de una potencia
para desplazarse producida por el motor
(unidad motriz) y que se aplicará en las
ruedas motrices mediante la transmisión.
Al esfuerzo, producido por el motor y la
transmisión, se denominará tracción
disponible o esfuerzo de tracción a la
rueda, siendo ésta el diámetro total del
neumático, o en el caso de cadenas el
diámetro de la rueda cabilla (rueda
motriz). La definición de esta tracción es,
por tanto, la fuerza que un molar puede
transmitir al suelo.
La tracción disponible se puede calcular de forma aproximada para cada velocidad de
marcha mediante la expresión:
367 x Potencia (KW) x Rend. Transmisi ón
Velocidad (km/h)

2.2
El rendimiento de la transmisión, también llamado eficiencia mecánica, es la relación
entre potencia que llega al eje motriz y potencia del motor. Los valores más comunes se
encuentran entre el 70% y el 85%.
2.2.2 TRACCION UTILIZABLE.
La máquina en función de su peso dispondrá de una fuerza determinada que se llama
tracción utilizable. Esta tracción depende del porcentaje del peso que gravita sobre las ruedas
motrices, que es él útil para empujar o tirar del vehículo, y de las superficies en contacto,
especialmente área, textura y rugosidad, tanto de las ruedas motrices como del suelo.
PESO (W 0 )
,- --- -,
l
r - --/
~ 1 MOTOR
L----1_ ___ _
~ c o s a
TRACCION UTILIZABLE (Tu)
Fig. 2.3
Fig. 2.2
En caso de pendiente sería su componente normal, W Cos a, Fig. 2.3.
Para calcular la tracción utilizable se ha de multiplicar el peso total que gravita sobre
las ruedas motrices por e1 factor de eficiencia a la tracción o coeficiente de tracción, cuyos
valores más comunes se encuentran en la tabla 2.1.
La tracción utilizable es independiente de la potencia del motor y se calcula mediante
la expresión:
Tu (Kg) ;:: Wn (Kg) x f r ( en %)
siendo WO el peso que soportan las ruedas motrices y fT el coeficiente de tracción en %
En el cálculo de la adherencia hay que tener en cuenta el número de ruedas motrices y
la carga soportada por las mismas, que se denomina peso adherente.
En los vehículos que llevan ruedas motrices y ruedas portantes se puede admitir en
primera aproximación que las ruedas motrices soportan entre 1/2 y 2/3 de la carga total.
(
(
(
r
(
'(
(
(
(
(
(
(
(
'(
(
(

2.3
FACTORES DE TRACCION FT
TIPOS DE TERRENO
Hormigón o asfalto
Arcilla seca
Arcilla húmeda
Arcilla con huellas de rodada
Arena seca
Arena húmeda
Canteras
Camino de grava suelta
Nieve compacta
Hielo
Tierra firme
Tierra suelta
Carbón apilado
NEUMATICOS
0,90
0,55
0,45
0,40
0,20
0,40
0,65
0,36
0,20
0,12
0,55
0,45
0,45
Tabla 2.1 Factores de tracción.
CADENAS
0,45
0,90
0,70
0,70
0,30
0,50
0,55
0,50
0,27
0,12
0,90
0,60
0,60
FUENTE CAT PH.
En movimiento de tierras hay tendencia a elegir, siempre que sea posible, maquinaria
de tracción total, es decir, tracción a todos los ejes; en el caso de camiones dúmpers y dúmpers
articulados, que se verán en el capítulo correspondiente, la tracción puede estar aplicada al eje
de dirección y a los posteriores.
Hoy todas las cargadoras son de tracción total, es decir, a los dos ejes, y esto se
simplifica con el sistema articulado, en donde la dirección se realiza actuando en la articulación
con cilindros hidráulicos, en vez de poner los dispositivos con la complejidad mecánica que
llevan los tractores agrícolas con tracción también al eje de dirección delantera, en los cuales
no se puede obviar este problema al ser rígidos.
En los tractores y cargadoras de cadenas todo su peso es tracción utilizable.
2.3 BALANCE ENTRE TRACCION DISPONIBLE Y TRACCION UTILIZABLE
Una vez estudiados los tipos de tracción habrá que ver el movimiento del vehículo.
Dicho movimiento se basa en la reacción de sus ruedas o cadenas sobre el terreno, al cual le
transmite el esfuerzo TO que produce el par motor.

Si el esfuerzo de tracción TO es
mayor que el esfuerzo máximo de reacción
del terreno Tu se produce el deslizamiento,
por lo que las ruedas patinan y la máquina
avanza menos o puede llegar a detenerse.
Por el contrario cuando Tu es
mayor que TO hay adherencia entre ruedas
y suelo y el vehículo avanz.a correctamente.
De todo lo anterior se deduce que de
2.4
i
/ Í
/
~
7j,
ADHERENCIA
DESLIZAMIENTO
fT = tg f
Fig. 2.4
nada sirve que una máquina tenga un grupo propulsor muy potente (que desarrolla mucha
tracción disponible), si no tiene el peso suficiente para conseguir un esfuerzo tractor (tracción
utilizable). Por lo tanto, uno de los criterios de elección de una máquina de movimiento de
tierras es el de elegir máquinas con un equilibrio entre el grupo motopropulsor y el peso de la
misma. Se entiende por grupo motopropulsor el conjunto de motor y órganos de transmisión con
sus reductoras.
2.4 RESISTENCIA A LA TRACCION
2.4.1 RESISTENCIA A LA RODADURA.
Es la resistencia principal que se opone al movimiento de un equipo sobre una superficie
plana.
Se admite que es proporcional al peso
total del vehículo, y se expresa por:
RR (Kg) = fR (Kg/t) X w (t)
siendo RR:Resistencia a la rodadura
fR: factor de resistencia a la rodadura
W: peso del vehículo.
La resistencia a la rodadura depende del
tipo de terreno y tipo de elementos motrices,
neumáticos o cadenas. Los valores más
frecuentemente utilizados se recogen en la Tabla
2.2.
JliJA PENETRACION
llAJA RESISTENCIA A LA RODADURA
ALTA PENETRiCION
ALTA RESISTENCIA A I.A RODADURA
Fig. 2.5
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(

2.5
RUEDAS
Alta Baja
TERRENO presión"' presión
Hormigón 1 i so ...................... . 17
Asfalto en buen estado .......... .
Camino firme,superficie plana,
ligera flexión bajo la carga
(buenas condiciones) ........... .
Camino blando de tierra(superfi-
cie irregular con una penetración
de neumáticos de 2 a 3 cm) ...... .
Camino blando de tierra(superfi-
cie irregular,con una penetración
de neumáticos de 10 a 15 cm) .•...
Arena o grava suelta ...•....•..•.
Camino blando,fangoso,irregular o
arenoso con más de 15 cm de
penetración de los neumáticos ..•.
20-32
20-35
50-70
90-110
130-145
150-200
22
25-30
25-35
35-50
75-100
110-130
140-170
* Se puede considerar alta presión> 5 Kg/cm2, llevando ésta dumpers y traíllas.
CADENAS
27
30-35
30-40
40-45
70-90
80-100
100-120
Tabla 2.2 Factores de resistencia a la rodadura fR (Kg/t). FUENTE A. DAY,
En general cualquier vehículo de ruedas con neumáticos debe vencer una resistencia del
orden de 20 kg/t. cuando se desplaza sobre caminos o carreteras donde las cubiertas no acusan
ninguna penetración.
Dicha resistencia aumentará en torno a 6 kg/t. por cada incremento de penetración de
las ruedas en el terreno de 1 cm.
Esta resistencia también engloba la fricción de los engranajes internos y la flexión lateral
de los neumáticos.
Existe una expres1on que calcula, aproximadamente, el coeficiente de resistencia a la
rodadura: fR = 20 + 4h, siendo h la deformación del neumático y el hundimiento del suelo (o
huella bajo la carga) medida en centímetros.
De todas formas, decir que hay una resistencia a la rodadura fija para un determinado
tipo de carretera o camino es erróneo, puesto que el tamaño del neumático, la presión de inflado
y la velocidad hacen variar dicha resistencia. Como en movimiento de tierras las velocidades son
menores de 80 Km/h, puede considerarse que no afecta la velocidad. Simplificando, se pueden
asignar valores generales a varios tipos de firmes, Tabla 2.2.

2.6
2.4.2 RESISTENCIA A LA PENDIENTE.
Es la componente del peso del vehículo paralela al plano de rodadura. La expresión de
dicha resistencia es:
Rp = W x sen a. - Rp(kg) = 1000 x W(t.) x sen a
para pendientes de hasta el 20% se puede hacer la siguiente simplificación:
sen a= tan a= ____i_ ; i (en%) - Rp(Kg) = ±10 xi x W(t)
100
siendo ( +) si el vehículo sube y (-) si baja.
Por consiguiente la resistencia en rampa (o la resistencia a la pendiente) es de 10 kg/t.
Fig. 2.6
- RESISTENCIA
- TOTAL
RESISTENCIA RESISTENCIA
A LA ROOAOURA A LA PENDIENTE
Fig. 2.7
por cada 1% de rampa (o de pendiente).
Recíprocamente 1% de pendiente (o de
rampa) equivale a 10 kg/t. de
incremento de esfuerzo tractor.
De todo lo anterior se obtiene
que la cantidad de kg-fuerza de tracción
requeridos para mover un vehículo es la
suma de los necesarios para vencer la
resistencia a la rodadura y los
requeridos para vencer la resistencia a la
pendiente, es decir,
R,otal =IR X W ± 10 Xi X W
R,,,t.al (kg) = 10 x W (t) x ( IR (kg/l) ± i )
10
donde fR/10 se puede poner como una
pendiente equivalente. A continuación se
desarrolla una aplicación de las expresiones
anteriores.
Dada una máquina cuyo peso es de W = 22 t, la cual se desplaza por una superficie que
tiene una pendiente i = -3% y con un coeficiente de resistencia a la rodadura de 50 kg/t que
equivale a una pendiente ficticia del 5%, se pide calcular la resistencia total que tiene que
r
(
(
(
(
(
(
(
(
'
(
(
(
(
(
(
(
(

2.7
vencer la máquina en sus desplazamientos. Dicha resistencia total será:
R, = 50 kg/t x 22 t - 3% x 22.000 kg= 440 kg
o bien R, = 10 x 22 x (5 - 3) = 440 kg
2.4.3 RESISTENCIA A LA ACELERACION
Es la fuerza de inercia.
Supuesta una aceleración uniforme para pasar de la velocidad v1 a v2 en un tiempo t:
dv
a= -
dt
La resistencia para acelerar la masa de un vehículo de peso W(t.) será:
para v1 Oy v2 = v quedará:
1000~ lOOO(v2-v¡) - R = 28 29 W(v2-v,)
9,81 3600! A ' t
RA (kg) = 28,29 x W (t.) x v (km/h)
t (seg)
También se puede expresar esta resistencia en función de la distancia recorrida por el
vehículo, d(m):
2d
sustituyendo este valor de aceleración en la expresión de la resistencia a la aceleración resulta:
w v; - v¡ v; (Km/h) - v¡ (Km/h)
RA = - - x - - - = 3,93 x W(t) x - - - - -- - - -
9,81 2d d (m)
Por ejemplo, si un vehículo, desplazándose cuesta abajo, quiere frenar en una distancia
d (m), cuando circule a una velocidad v (km/h), el esfuerzo de frenado será:
v2
- 3,93 X W X -
d
Esta resistencia a la aceleración es poco importante en movimiento de tierras, pero en
el caso de frenado cobra cierta importancia ya que interesa conocer la distancia o el esfuerzo
de frenado del vehículo.

2.8
2.4.4 RESISTENCIA AL AIRE.
Esla resistencia no se suele tener en cuenta dado que las velocidades de los vehículos
y maquínaria de obra son pequeñas y se sabe que la resistencia al aire es proporcional al
cuadrado de la velocidad. De modo que RAIRE = K x S x V2 siendo V (m/s.) la velocidad del
vehículo, S la superficie desplazada normal a la dirección del movimiento y K un coeficiente que
depende de la forma de la máquina (más o menos aerodinámica) y que está comprendido enlre
0,02 y 0,08.
Sin embargo, contra viento fuerte la resistencia al aire es un factor significativo. La
cantidad determinante es el movimiento relativo del aire respecto al vehículo. Si la velocidad
de la máquína es de 16 km/h. y la velocidad del aire en sentido contrario es de 64 km/h la
velocidad relativa resultante será de 80 km/h. La resistencia al aire deberá tenerse en cuenta
para valores de velocidad relativa superiores a 80 km/h.
2.5 ECUACION DEL MOVIMIENTO Y DETERMINACIÓN DE VELOCIDADES.
Definidas todas las fuerzas que actúan en el movimiento de las máquinas de movimiento
de tierras, ahora hay que estudiar las relaciones entre ellas.
Los factores que se oponen al movimiento son:
Resistencia a la rodadura: RR == fR x W
Resistencia a la pendiente: Rr == ±10 x i x W
Resistencia a la aceleración: Racel. == 28,29 x W x v/t ó Racel.
Resistencia al aire: Rai,c = K x S x v2
3,93 X W X v2/t
La resistencia total será la suma de todas las anteriores, cuya expresión será:
Rroro1 = IR X w ± 10 X i X w + Ra,el + K X s X v2
Si no se consideran, como se dijo anteriormente, las resistencia a la aceleración y la
resistencia al aire resulta:
Rrotal = /R X W ± 10 X i X W
El esfuerzo que la máquina debe suministrar a los elementos motrices para superar las
resistencias antes enumeradas es el menor de los siguíentes valores:
- Tracción utilizable: Tu == W fT para que exista adherencia y el vehículo avance.
- Tracción disponible: (es función de la velocidad) T0 . Esta variará en función de la marcha y
r
(
(
(
(
(
í
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(

2.9
de la velocidad alcanzada por la máquina. Se deberá tener que:
TD Y TU 2:: RTotal
Recíprocamente, conocida la resistencia total y las tracciones utili.7..able y potencia útil
se puede obtener la máxima velocidad que es capaz de alcanzar la máquina en sus
desplazamientos.
Todo lo que se ha expresado anteriormente de forma numérica también se puede
representar gráficamente en un sistema de ejes coordenados, Fig. 2.8, en el cual se colocan en
abcisas las velocidades del vehículo y en ordenadas las tracciones,resultando la curva TO para
plena potencia del motor y una reducción determinada de la caja de cambios.
También se representa la curva Tu, que es una recta al ser independiente de las
velocidades y puede cortar a la curva T0 , o ser exterior T, u·
Caso Tu V¡: Tu< To, deslizamiento
Vz: Tu = To, > RT, v2 es válida
V3 : Tu> T0 , To= RT, v3 es válida
V4: Tu > To, To< RT, falta potencia luego V2 < v < V3
Caso T, u v debe ser inferior a v3, pero está limitada inferiormente por el valor v5 de máx
T0 , porque a su izquierda hay inestabilidad del vehículo (falta reducción en la
caja de cambios).
Aplicando lo anterior si TO 5Tu,
siendo RT = W x (fR ± 10 x i), Tu = fT x WO x 1000
como debe ser RT ::; T0 , resulta RT 5 TU
y sustituyendo W x (fR ± 10 x i) 5 fT x WO x 1000
debe cumplirse:
(R ± 10 X 5 1000 X ÍT X WD / W
entonces:
v = Pot x p ~ Pot x p Pot x p
TD RT W X ( / R ± 10 X i )
V V~ v, V~ V
Fig. 2.8
Los fabricantes de tractores dan gráficas (Ver figura 2.9) para cada modelo de tractor
donde elegida una marcha Fl, F2, F3, se obtienen la gama de velocidades y tracción disponible.
Según sea el tipo de transmisión las curvas tendrán distintas formas.

X1O' lb X 1O' kg
160
o
1
60
120
1
5o
100
80
60
40
30
20
40
1
i
'
r-..
-
!
1
1
'
1
'
1
Fl

~
"'
2.10
083E-1
1
1
! i 1
i i ! ! !
1 1 !
1
F2
~ I
20 10
-~ F3
¡ 1 l'-..rt-
' !
i 1
! 1
' ' 1
1 1
1
1
1
1 j ¡
1 í !
1 ! 1
i i
1
: i
!
i :
1
- 1
o 14 km/h
....__ _
2....__ _4~---'6----'-8- MPH
6 10 12
Velocidad
Fig. 2.9 Tractor Komatsu D83E-1 con convertidor de par.
2.6 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS.
EJERCICIO 2.1
Una misma máquina de movimiento de tierras tiene en distintas obras diferente tracción
utilizable. Dar una explicación, comentando una fórmula.
Solución:
La tracción utilizable viene dada por la expresión;
siendo:
- W = peso total que gravita sobre las ruedas motrices.
- fT = coeficiente de tracción del terreno.
El peso W será el mismo en las distintas obras, pero el coeficiente fTserá diferente en función
del terreno ea que opere la máquina.
El producto W x fT podrá ser, pués, diferente al variar el fT del terreno en cada obra.
(
(
(
(
í
(
(
(
(
(
(
(
(
(

2.11
EJERCICIO 2.2
Dos tractores iguales remolcan cargas máximas distintas. Dar una explicación
comentando una fórmula.
Solución:
La tracción disponible puede calcularse aproximadamente para cada velocidad mediante
la fórmula:
T _ 367 x Potencia (KW) x Rendimiento
0 - velocidad (Km/h)
Si los dos tractores son iguales tendrán la misma potencia. Bastará, por lo tanto, que
lleven velocidades distintas, para que varíe la tracción disponible y consecuentemente la carga
máxima remolcada.
EJERCICIO 2.3
Un tractor de orugas de potencia al volante 300 H.P., se traslada en horizontal sobre
tierra suelta a una velocidad de 3,6 Km/h.
Calcular el peso teórico máx. del tractor para utilizar totalmente la potencia del motor.
NOTA: HP=Horse Power, caballos de vapor. 1 HP = 0,736 KW , 367 x 0,736 = 270 HP
Solución:
Cálculo de la tracción disponible:
T, = 270 x P (H.P.) x TJ
D V (Km/h)
270 X 300 X 0,75
3,6
(se supone una eficiencia del 75%)
Cáculo de la tracción utili7..able:
16.875 Kg.
Para utifuar totalmente la potencia del motor, el peso teórico máximo del tractor será
el que resulte de igualar la tracción disponible y la tracción utilizable:
fT = 0,6 (Tabla 2.1)
T0 = Tu - 16.875 = 0,6 x W - W = 16·875 = 28.125 Kg.
96
W = 28,125 t.

2.12
EJERCICIO 2.4
Se supone un tractor de neumáticos de 4400 Kg. de peso, 100 H.P., la velocidad de 2,6
Km/h, y velocidad máxima 26 Km/h.
Suponiendo un coeficiente de eficiencia mecánica de 0,75, calcular la pendiente máxima
que puede superar a la velocidad máxima en tierra húmeda.
Solución:
Las fuerzas negativas se tienen que vencer con el esfuerzo de tracción del vehículo.
Cálculo de la tracción disponible:
T = 270 x P (H.P.) x f1
0 V (Km/h)
Cálculo de la tracción requerida:
270 X 100 X 0,75 = 779 Kg.
26
Rr = ( IR + 10 x i ) x W
(fR en Kg/t, i en %, W en t)
De la tabla 2.2 se obtiene fR = 100 Kg/t por tratarse de tierra húmeda.
Rr = ( 100 + 10 x i ) x 4,4
Supuesto que Tu = fT x W es mayor que RT para que haya adherencia entre ruedas y
suelo, se deberá cumplir TO 2'. Rn por lo tanto:
779 = ( }()() + 10 X i ) X 4,4 => i = 1,1%
Comprobación de que se cumple Tu > Tn·
Tu = W x IT = Ir x W x cos a
Como, i = 7,7% = a = 4,4° =- cos a = 0,997
Ir = 0,45 (por ser tie"a húmeda)
Luego, Tu = 0,45 x 4,4 x 0,997 ::: 1,974 Tn ~
= Tu = 1974 Kg > Tv = 779 Kg
w
) o:
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(

2.13
EJERCICIO 2.5
En una excavación superficial se desea que una traílla cargue su capacidad máxima en
los primeros 25 ro. de su recorrido. Los datos de la máquina son los siguientes: Volumen de la
caja colmada: 15 m3; Peso en vacío: 21 t; Ancho de la cuchilla de corte: 3m; Potencia al volante:
233 H.P.; Rendimiento mecánico: 0,85; Carga en ruedas motrices: 66%; Resistencia a la
rodadura en pistas de acarreo: 40 Kg/t; Resistencia a la rodadura durante la excavación: 120
Kg/t; Resistencia al corte: 3 Kg/cm 2; Densidad de la tierra en banco: 1,%; Densidad de la tierra
suelta: 1,57; Coeficiente de tracción: 0,45.
Velocidad de transporte: 90% de la teórica de cálculo con un máximo de 60 Km/h. Se
considerarán horas de 50 minutos útiles.
No se considera la resistencia que ofrece el material suelto dentro de la traílla al llenado
de la misma. Se pide:
a) Profundidad de corte necesaria.
b) Resistencia máxima que se opone al movimiento.
c) lSerá posible llenar la mololraílla sin la ayuda de un tractor empujador?
d) Calcular las velocidades de acarreo y retorno si en el acarreo la pendiente es
ascendente del 2%.
Solución:
a) Profundidad de corte necesaria:
Como la mototraílla carga su capacidad máxima en los primeros 25 m. de su recorrido,
y el ancho de la cuchilla de corte es 3m, si "h" es la profundidad de corte, se cumplirá que:
de donde:
ds
F = -
w d
B
15 X 1,57 = 12 m3
1,96
V8 = h x 25 x 3 = 12
h = 0,16 m. = 16 cm.
b) Resistencia máxima que se opone al movimiento:
Siendo W = peso total = tara + carga
R,odadura = fR X W = 120 Kg/t X (21+15 X 1,57)1 = 5346 Kg.
Superficie de corte = 300 x 16 = 4800 cm2
Rca,ga yrorte = 3 Kg/cm 2 X 4800 cm2 = 14400 Kg.
Rtotal = R,od. + Rca,ga y corte = 5346 + 14400 = 19846 Kg.

2.14
e) Para llevar la Lraílla sin ayuda de un tractor empujador se debe cumplir que la
tracción utilizable no sea menor que la resistencia total que se opone al movimiento, pues en
caso contrario la mototraHla patinará y no será capaz de cargar.
Tu = fT X WT = 0,45 X 0,66 X 44500 = 13216 Kg.
Como Tu < Rtotal, no será posible.
d) Vendrá determinada por la tracción disponible mínima para igualar las resistencias
a la rodadura.
270 x P (H.P.) x µ ..
V (Km/h)
270 X 233 X 0,85
V
Resistencia a la rodadura en el acarreo:
será:
Rida = W X( fR,ida + 10 Xi)= 44,5 X (40 + 10 X 2)= 2660 Kg.
270 X 233 X 0,85
Haciendo TD .. Rida - vida=-------
2660
Vida = 20,1 Km/h.
Como el enunciado dice que la velocidad de transporte es el 90% de la teórica de cálculo
V ida = 0,9 X 20,1
Igualmente para el retorno
18 Km/h.
Rvuelta = W x( fR, vuelta • 10 X i) = 21 x( 40 · 10 X 2) = 420 Kg.
T R V 210 X 233 X 0,85 = 127,3 Km/h
D = "'vuelta = """Ita = 420
Vvuelta 127,3 Km/h.
Se toma, según el enunciado, el 90% de la calculada,
Vvuelta = 0,9 X 127,3 = 114,6 Km/h. > 60 Km/h
Se toma la máxima: Vvuelta = 60 Km/h.
(
r
(
r
(
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(
(
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'
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(
(
(
(

3.1
CAPITULO 3.
DETERMINACION DE LA PRODUCCION
DE UNA MAQUINA Y COSTES
3.1 DEFINICION DE LA PRODUCCION.
3.1.1 CONCEPTO.
La Producción o Rendimiento de una máquina es el nº de unidades de trabajo que
realiza en la unidad de tiempo, generalmente una hora:
Producción Unids. trabajo / hora
Las unidades de trabajo o de obra más comúnmente empleadas en un movimiento de
tierra son el m3 o la t, pero en otras actividades de la construcción se usan otras más adecuadas,
como el metro lineal en la construcción de zanja.:; o de pilotes o el m2 en las pantallas de
hormigón. La unidad de tiempo más empleada es la hora, aunque a veces la producción se
expresa por día.
3.1.2 FACTORES.
Esta cifra no es una constante del modelo de máquina, sino que depende de una serie
de factores particulares de cada aplicación:
a) Eficiencia horaria.
b) Condiciones de trabajo de la obra en cuestión:
b.1.- Naturaleza, disposición y grado de humedad del terreno.
Los materiales en estado seco tienen un volumen aparente que es el que ocupa la
capacidad de la máquina, pero en estado húmedo presentan una adherencia que hace aumentar
la capacidad. Si la humedad es excesiva, entonces no aumenta.
En el caso de margas y arcillas húmedas el rendimiento de excavación puede bajar
considerablemente por adherirse el material a las paredes.
b.2.- Accesos (pendiente, estado del firme).
Repercusión de los accesos en el coste final de una obra. Tiene gran importancia el

3.2
trazado y conservación de las pistas y cammos interiores de la obra, porque repercuten:
- en la polencia necesaria de los vehículos y por consiguiente, en el consumo de combustible.
- en el tiempo de transporte, al conseguirse menores velocidades si están en mal estado.
- en la capacidad de transporte al ser mayores las cargas si están bien conservadas.
- en la propia logística, si se producen averías y no hay zona de estacionamiento. Una falsa
economía inicial o de proyecto puede ocasionar llevar mayor repercusión a lo largo de la obra,
incluso en el plazo de ejecución si hay que variar el trazado de las pistas durante la obra.
b.3.- Climatología (visibilidad, pluviometría, heladas)
La climatología no sólo afecta a las interrupciones de trabajo sino al estado del firme
pues el barro y la humedad reducen la tracción de las máquinas (traficabilidad). Cuando la
temperatura es inferior a 2ºC en la sombra, deben suspenderse los trabajos de relleno.
b.4.- Altitud, que puede reducir la potencia de las máquinas.
e) Organización de la obra:
c.1.- Planificación: afecta a la producción de la máquina: esperas, maniobras,...
Hay que cuidar el orden de los trabajos para reducir al mínimo el número de máquinas
necesarias y evitar embotellamientos y retrasos.
c.2.- Incentivos a la producción.
d) Habilidad y experiencia del operador.
Estos factores no son de aplicación tola] y cada uno deberá emplearse sólo cuando lo
requieran las circunstancias.
3.2 EFICIENCIA HORARIA.
Se denomina Producción óptima o de punta (peak) PºP a la mejor producción alcanzable
trabajando los 60' de cada hora.
En la práctica se trabaja sólo 45 ó so' a la hora por lo que la producción normal Pn será:
p n = 50 / 60 X pop = Ü,83 X pop = fb X pop
(
(
(
(
(
(
(
'
'
(
(
(
(
(
{
(
(
(
(

3.3
En lo sucesivo P se referirá siempre
a la Producción normal Pu.
La relación fh entre los minutos
trabajados y los 60' de una hora es lo que se
denomina eficiencia horaria, tiempo
productico o factor operacional (operating
factor). Los factores de los que depende la 1
producción determinan la eficiencia horaria,
como muestra la tabla 3.1.
1
I·
1,
1
Si se consideran incentivos i
a la ,
¡
producción, sobre todo con buenos factores
de organización, estos coeficientes se verán
incrementados, pero en cualquier caso será
difícil que alcancen valores superiores a 0,90.
Condiciones de trabajo
Buenas
Promedio
Malas
1
Fig. 3.1
Organización de obra
Buena Promedio
0,90 0,75
0,80 0,65
0,70 0,60
Tabla 3.1 Factores de eficiencia fh.
Mala
0,60
0,50
0,45
Por otro lado, en condiciones adversas de trabajo y organización, el tiempo real puede
llegar sólamente a ser el 50% del tiempo disponible.
INCENTIVO ORGANIZACION MIN/HORA fb
SI BUENA 50 0,83
SI MALA 42 0,70
NO MALA 30 0,50
Tabla 3.2 Incentivos a la producción.
Naturalmente una máquina no trabaja sólo una hora sino varias al día durante el período
que dure la obra, que puede ser de muchos meses. Esto hay que tenerlo presente al calcular la

3.4
eficiencia media, ya que las condiciones y la organización pueden ir cambiando con el transcurso
de la obra.
También es necesario tener en cuenta las pérdidas de tiempo que se ocasionan, ya que
el tiempo de trabajo continuo anual de una máquina (sin traslados ni esperas) sería de:
52 semanas x 40 horas - 8 fiestas oficiales x 8 horas = 2016 h
año semana día
y en la práctica es difícil superar las 1.600 horas, principalmente debido a:
- Averías de la máquina.
- Mantenimiento o conservación cada cierto número de horas de trabajo, aunque no se
incluirán en Jas pérdidas por reali?__arse normalmente en horas no laborables para la
máquina durante las de espera.
- Condiciones atmosféricas locales, que además de afectar a la producción de la máquina
entorpecen la marcha general de la obra.
La tabla 3.3 expone algunos de los conceptos más comunes y ejemplos de sus valores en
condiciones medias, expresado como porcentaje. No es normal que se den todos
simultáneamente.
Meteorología 9%
Maniobras 8%
Esperas 11%
Averías mecánicas 6%
Habilidad del operador 15%
Total máximo "'60%
Tabla 3.3 Pérdidas de tiempo.
Se llama disponibilidad de una máquina (availability) a:
disponibilidad = horas de trabajo
horas de trabajo + horas de reparaciones
Es conveniente antes de comenz.ar la obra hacer un estudio de las posibles condiciones
climatológicas que se puedan presentar durante su desarrollo.
El capítulo de averías de la máquina puede llegar a ser importante y para disminuirlo
hay que prestar atención a:
(
'
'
'(
(
(
(
<
(
(
(
(

3.5
- Fiabilidad de la máquina.
- Rapidez en los repuestos y atención del suministrador.
- Cuidados y mantenimientos a cargo del propietario.
- Habilidad del operador.
- Dureza del trabajo (material, accesos).
Todo lo anterior lleva en determinados ca~os a la compra de maquinaria nueva para una
obra, o a la adquisición de unidades de repuesto si se emplean muchas iguales, con objeto de
asegurar la continuidad de la misma y no interrumpir otras unidades de obra.
3.3 CICLO DE TRABAJO.
3.3.1 CONCEPTO.
Se denomina Ciclo de Trabajo a la serie de operaciones que se repiten una y otra vez
para llevar a cabo dicho trabajo. Tiempo del Ciclo será el invertido en realizar toda la serie
hasta volver a la posición inicial del ciclo.
FASES DEL CICLO DE TRABA.JO DE UNA TRAILLA
(o~~
CARGA
+
( o ~
ACELERACIONES.
FRENAD+GIROS 1
~,
@~
DESCARGA 1
tiempo f.f¡o +
IDA
+
~b2
. VUELT_
A
tiempo variable
(transporte}
Fig. 3.2 Fases de un ciclo de trabajo.
duración
del
ciclo

3.6
Por ejemplo, en las máquinas de movimienlo de lierras el Liempo de un ciclo de trabajo
es el tiempo total invertido por una máquina en cargar, trasladarse y/o girar, descargar y volver
a la posición inicial. La suma de los Liempos empleados en cada una de estas operaciones por
separado determina el tiempo del ciclo.
En los capítulos posteriores correspondientes a las máquinas más importantes se llevará
a cabo un análisis de las operaciones o fases características de cada una de ellas.
El tiempo de un ciclo puede descomponerse en fijo y variable. El primero (fijo para
cada caso) es el invertido en cargar, descargar, girar y acelerar o frenar para conseguir las
velocidades requeridas en cada viaje, que es relativamente constante. El segundo es el
transcurrido en el acarreo y depende de la distancia, la pendiente, etc. Es importante considerar
separadamente la ida y la vuelta, debido al efecto del peso de la carga (vacío a la vuelta) y la
pendiente, positiva en un caso y negativa en el otro.
Para un resultado más preciso de la duración de un ciclo suele tomarse un valor medio,
obtenido de la medición de un gran número de ciclos, mientras que un número insuficiente
puede llevar a resultados erróneos, debido al cambio en las condiciones externas (material,
climatología, ...)
3.3.2 FORMULA DE LA PRODUCCION.
Una vez calculada la duración del ciclo de trabajo, -.:s posible estimar los ciclos que la
máquina realiza en una hora (60/durac. en minutos) y conociendo la capacidad de la máquina
(volumen de carga, ...) es inmediato el cálculo de la producción:
PRODUCCION ( t ó m3 ) = CAPACIDAD ( t ó m3
N1 CICLOS
hora ciclo ) x HORA
Esta es la producción teórica horaria, pero la efectiva o real será la resultante de aplicar
a la anterior los factores correctores que se considere en cada caso y entre los que encuentran
algunos de los ya estudiados. Otros importantes se refieren al trabajo diurno o nocturno o al
empleo de neumáticos o cadenas. Si C es la capaciadad, la producción real es:
pr = C X o2ciclos / hora X f t X f2 X Í3 X . .• X fn
Capacidad
por X
ciclo
Fig. 3.3 Esquema de producción.
Ciclos
por
hora
(
(
(
'
r
<
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(

3.7
3.4 CALCULO DEL COSTE DE LA UNIDAD DE OBRA.
En el empleo de maquinaria en una obra se deberá buscar su utilización óptima, a íin
de no desperdiciar los recursos. Por ello se tratará de encontrar la mejor relación entre
rendimiento y gastos, es decir, el costo más bajo posible por unidad de material movido.
El coste horario de una máquina puede hacerse exhaustivamente mediante la suma de
varios factores. Los principales son:
- División del coste inicial entre el período de amortización que se pretende.
- Intereses del capital pendiente de amortización.
- Gastos de mantenimiento y reparaciones que se estima durante dicho período.
- Gasto en consumos de carburante y neumáticos.
- Mano de obra de los operarios, etc.
Con todo esto es posible llegar a un resultado de coste en Pts/hora. Hay que tener la
precaución de actualizar dicho valor si el período de amorti.7..ación es grande.
Para un Jefe de Obra, los costes que influyen en relación con la maquinaria son:
- mano de obra de maquinista: interviene en el coste de m3 de la unidad de obra.
- consumo de gasoil: coste de gasoil/m 3•
- reparaciones por averías, y pérdidas de producción por paradas.
La amortización contable de maquinaria es un coste que le llega de la central y que le
es ajeno en su dirección de obra, pero la depreciación de la máquina, sí que depende de la íorma
de utilizarla y del modo de conservarla.
Existe un manual de coste de
maquinaria (Seopan-Atemcop) admitido por
el MOPMA.
Existe otra íorma de estimar los
costes horarios, procedente de la experiencia
y válida solamente para una primera
aproximación. Consiste en tomar como coste
horario un porcentaje del coste inicial o
precio de compra, 200-400 ptas/Millón, siendo
inversamente proporcional al tamaño de la
máquina y añadir el coste del maquinista
Amortización 40%
Consumo gasoil 13%
Mano de obra 17%
Averías y reparaciones 22%
Gastos generales 8%
Tabla 3.4 Precio del m3 (valores medios)
en movimiento de tierras.

3.8
del maquinista incluyendo cargas sociales, unas 2.500 Pts/hora (1993).
Como orientación del precio de una máquina puede tomarse entre 1000 y 1500 Pts./Kg.
(1993).
Los parques de maquinaria de las grandes empresas evalúan los costes horarios
atendiendo a sus propios criterios de amortización y gastos, para luego facilitarlo a la obra.
Estos costes están contrastados con los precios de alquiler de la maquinaria en el exterior y son
similares, por lo que existen unos precios que se aceptan como costes horarios de mercado para
los diferentes modelos de máquinas y que generalmente se dan sin combustible, con o sin
operador, que se añadirá posteriormente.
Una vez conocido el coste horario de la máquina y calculado el rendimiento según se
explicaba en el apartado anterior, es fácil estimar el coste de producción:
COSTE DE PRODUCCION = COSTE HORARIO / PRODUCCION
La fórmula más general es:
pts
unids. obra
==
pts
hora
unids. obra
hora
En el movimiento de tierras lo más usual es:
pts
t 6 m3
pts
hora
t 6 m3
hora
refiriéndose la unidad de obra a material en perfil de carretera, cuando se da en volumen.
Pueden evaluarse los resultados con los oportunos factores, si bien con la precaución de
no aplicar más de una vez el factor correspondiente a un obstáculo.
3.5 CONTROL DE COSTES.
En la obra hay que tener una estadística actual de los costes horarios totales incluído
operador, de las distintas máquinas, de forma que con el seguimiento de la producción de las
distintas unidades se pueda conocer al día los costes de dichas unidades y en caso de
desviaciones negativas respecto a los precios que figuran en la oferta se puedan hacer ajustes
o cambios.
(
(
(
r
(
(
(
(
<
(
(
(
(
(
(

3.9
Los costes de una obra se dividen en directos e indirectos.
Son directos todas las unidades de obra suhcontratadas, y aquellas que el contratista
principal ejecuta con su personal.
Indirectos, los de su propio personal de control de calidad, dirección y administración,
de forma que aunque los precios de los subcontratistas sean fijos, retrasos de éstos en la
ejecución repercuten en sus costes indirectos y en aquellas unidades suyas que no avanzan de
forma que los costes aumentan con los retrasos.
En resumen, una vez fijados unos costes y unos plazos, éstos quedan muy ligados entre
sí.
Dado que los costes fijos de una empresa son proporcionales al número de días de
ejecución de una obra, para disminuir éstos gastos generales hay que reducir el plazo.
Es necesario hacer un estudio económico, pues normalmente hay ciertos costes de
producción que aumentan al disminuir el plazo. Los plazos de ejecución vienen determinados
en ocasiones por motivos políticos, caso de Obras Públicas ya que tienen fija la fecha de
inauguración, o económicos de rentabilidad o reinversión si el cliente es privado.
Retrasos en el comienzo de las obras son antieconómicos cuando se tiene una fecha fija
de terminación.
El control de costes entra en la planificación económica.
La planificación (informatizada) de una obra se divide en
a) Plan de obra o programa técnico: es un estudio del proceso constructivo descompuesto en
actividades y de sus plazos de ejecución, mediante un modelo gráfico, PERT, Red de
Precedencias, etc.
b) Planificación económica, o plan de objetivos, de costes, resultados y producción
(certificaciones) con su seguimiento y actualización cada determinado tiempo.
3.6 CASOS PRACTICOS Y EJERCICIOS.
C.P. 3.1 Sobre producción.
Es difícil trabajar las ocho o diez horas, de una forma continuada, debido a esperas y
problemas de organización, y muchas veces es más orientativo para el contratista, evaluar el

3.10
conjunto de las horas del día y así dar una producción por día y no por hora.
Cuando se dan datos de una obra de carretera, se suele dar el volumen total y los meses
en que se ha ejecutado, con las puntas mensuales de producción. Por ejemplo, en una carretera
de autovía de 11 Km. se dá el dato de ejecución 18 meses en el cual están comprendidos todas
las fases de construcción.
En el ejemplo anterior, hubo siete millones de m3 de movimiento de tierras ejecutados
en 9 meses, o sea, una producción de 760.000 m3/mes equivalente a 38.000 m3/día de 10 horas.
En la Autovía de Andalucía, en un tramo de 49,6 Km, realizado en 24 meses, se llegó
entre varios tajos a 1 millón de m3 ~e movimiento de tierras/mes, equivalente a 50.000 m3/día.
En la construcción de autovías, una regla empírica aproximada de plazos de ejecución
en función del número de kilómetros puede ser;
t (meses) .. 18 + 0,1 x Nº Km.
C.P. 3.2
Mantenimiento de la maquinaria.
La conservación o mantenimiento de la máquinaria se suele clasificar en escalones:
ESCALOH FOHCION OPERARIO MISION
lº Mantenimiento preventivo: Maquinista y -Engrase
diario, semanal o quincenal mecánico -Inspección
especialista -Cambios de aceite
2º Reparación de averías en obra Mecánicos -Cambios
profesionales -Sustitución de componentes
32 Reparación no posible en obra Taller -Desmontaje de la máquina
Tabla 3.5
El mecánico especialista es algo más que un mecánico, debe llevar instrumentos de
diagnosis.
El primer escalón o mantenimiento preventivo es muy importante ya que puede evitar
averías importantes.
· El mantenimiento de filtros y aceites de motores hidráulicos se hace en las horas
(
(
(
(
(
'
'(
(
(
(
{
(
(

3.11
productivas, aprovechando las paradas.
- Durante el invierno se aprovecha para revisiones y reparaciones generales.
- Debe ser obligatorio un parte quincenal de conservación de consumos, averías y
necesidades.
- En cada máquina debe haber una tabla colocada con los tipos de lubricantes
necesarios, sin permitirse cambios.
- Siempre debe haber un equipo disponible de mecánicos en el parque central
correspondientes al segundo escalón, para en un plazo de 4-5 horas, estar en la obra.
- Las tecnologías actuales de las máquinas, hoy son difíciles para los maquinistas y debe
haber un equipo de mecánicos especializados. La doble función de maquinista y
mecánico ya no es posible. (1993)
Dentro del mantenimiento de la maquinaria puede incluirse también el
aprovisionamiento de gasoil, ya que sus irregularidades pueden ocasionar averías o al menos
interrupciones de trabajo. Se necesita pues "conocer" el consumo diario de las máquinas y
proveer las cisternas de almacenamiento y transporte necesarias
C.P. 3.3
Caso particular de organización de obra: La conjunción de actividades simultáneas
diferentes en los procesos constmctivos.
Se observa que el estudio de las obras en general se realiza sobre actividades de
procesos constructivos consecutivos o independientes mediante programaciones lineales, pero
hay bastantes casos donde aquellos no son consecutivos sino simultaneos diferentes y es objeto
de este estudio explicar algunos criterios que ayuden a resolver esta problemática.
Los equipos que trabajan en actividades diferentes y simultáneas deben estar
equilibrados en cuanto a tamaño y producción para conseguir una operación económica (o sea
sin esperas unos de otros).
Un caso práctico en obras hidráulicas son las presas de materiales sueltos, en las que hay
que ir levantando simultáneamente los espaldones, el núcleo central y los filtros, que al no ser
materiales homogéneos, tienen distinta maquinaria de puesta en obra y representan diferentes
actividades. Todos los factores externos, si repercuten en una actividad, repercuten en las otras.
En el caso anterior, los elementos de auscultación que se introducen en el núcleo representan
otra actividad simultánea. La diferenciación de materiales obliga a unos planes de ejecución muy
estudiados, debido a la dificultad que representa la conjunción de los procesos constructivos.
Hay que determinar la variable geométrica que marca el ritmo o su variación en función
del tiempo, es decir su producción, y en función de ella determinar los equipos correspondientes
y sus producciones reales teniendo muy en cuenta los factores locales. A continuación se

3.12
procede por iteracción a los cambios necesarios de capacidades, para que resulte un equilibrio
lo más económico posible. En el primer caso expuesto la variable geométrica es la altura.
Es importante la elección de los equipos que intervienen en las distintas actividades
sobre todo en los que marcan el ritmo, porque una avería en uno de ellos representa una parada
en los restantes. Este tema puede abordarse desde distintos puntos.
a) Conservación preventiva de la maquinaria, primer y segundo escalón, con disposición de
mecánicos y respuestos in situ.
b) Edad de la maquinaria, adquiriéndola nueva para la obra, o sino con muy pocas horas
de utilización (en buen estado).
c) Valoración del costo horario de la máquina y eventualmente.
C.1. Tener otra de repuesto
C2. Sustituirla por varias de menor producción de forma que nunca se llegue a la
paralización total de la obra, sino a una menor producción.
La logística en la ejecución de actividades diferentes simultáneas puede plantear
problemas, con los siguientes factores a tener en cuenta.
A) Aprovisionamiento de materiales, procedentes de canteras, graveras, préstamos y su
movimiento en el interior de la obra.
B) Repercusión de los accesos, estado de las pistas y ubicación de las zonas de
estacionamiento para el caso de averías de los medios de transporte.
En construcción de firmes existen tres actividades que son fabricación, extendido de
aglomerado y compactación. Como las tres operaciones deben constituir un proceso continuo,
anteriormente se necesitaba un gran número de camiones, que además de transportar las
mezclas servían de almacén regulador para asegurar la continuidad de la extendedora.
(
(
(
(
'r
(
(
'
(
(
(
(
(
(
(
(
(

3.13
Actualmente esto se consigue con un vehículo de transferencia de mezcla, MTV, que es una
tolva alimentadora autopropulsada (Fig. 3.4) que recoge la carga de los camiones y mediante
cinta transportadora alimenta la extendedora sin que esta pare, presentando grandes ventajas
de producción y regularidad superficial (calidad para el usuario)así como reducción del número
de camiones. La variable geométrica en este caso es la longitud, y su variación la velocidad de
avance de la exlendedora.
Fig. 3.4 Esquema de trabajo, el camión descarga al MTV, y éste
a la tolva precedida de la extendcdora de asfalto.
La continuidad en la fabricación se facilita mediante la colocación de uno o varios silos
reguladores o de almacenamiento a la salida de la planta asfáltica.
De esta forma las plantas discontinuas trabajan de forma continua cuando los camiones
faltan, y llenan su carga máxima, en vez de amasadas completas de mezcladora.
Los silos de almacenamiento se llenan una hora antes y así los camiones no esperan o
se necesitan menos. (Figs. 3.5 y 3.6)
D
D
[BJ
Fig. 3.5 Descarga directa de mezcladora de
planta asfáltica a camiones.

'
Fig. 3.6 Carga de mezcla asfáltica
de silo regulador.

3.14
Otro proceso constructivo donde se reafü.an tambien actividades simultáneas, es el de
los encofrados deslizantes en estructuras, donde hay tres actividades: colocación de armaduras,
elevación de encofrado y hormigonado. En este caso la variación o sea, la velocidad de
elevación es importante porque determina la presión del hormigón sobre los encofrados.
En edificación, la prefabricación es un caso típico, ya que mientras se van levantando
determinadas estructuras, otras se pueden ir prefabricando simultáneamente. Tal es el caso de
vigas y losas de cubiertas prefabricadas con construcción in situ de pilares.
Siempre hay una actividad que predomina sobre las restantes. En los casos anteriores
citados de Jas presas de materiales sueltos, la actividad es la compactación del n6cleo, en la
carretera es la compactación del aglomerado y en los encofrados deslizantes es el hormigonado.
Se pueden citar otros casos de actividades diferentes simultáneas como son la
construcción de zanjas en terrenos inestables con protección de blindajes metálicos. Las dos
actividades son colocación de blindajes y excavación. En la hinca de tuberías horizontales y
muros de pasos inferiores mediante gatos hidráulicos, deben realizarse las actividades
simultáneas de hincado y excavación.
Por lo tanto, en la programac1on de las obras hay que prestar atención a los casos
particulares de actividades simultáneas y tener presentes los distintos factores antes
mencionados. Los caminos críticos del Pert detectan cuando son convenientes las actividades
simultáneas.
Las actividades simultáneas diferentes tendrán un fuerte incremento, porque es un
sistema bueno y natural de acortar plazos de ejecución.
A nivel particular, intuitivamente, las personas procuran hacerlas también; 1a diferencia
importante, es que el individuo es el mismo, y se le desaconseja totalmente por el riesgo de
equivocaciones y accidentes.
EJERCICIO 3.4
Dos máquinas de movimiento de tierras del mismo tipo, pero de distintas características
técnicas dan una misma producción. Dar una explicación.
Solución:
La producción horaria de una máquina de movimiento de tierras viene dada por la
expresión siguiente:
r
(
(
'(
(
•
(
(
(
(
(
(
(
(

Producción horaria
3.15
Peso o volumen
ciclo
X
n° de ciclos
hora
Los factores del producto anterior pueden ser distintos, pero el resultado el mismo.
EJERCICIO 3.5
Un tractor agrícola de peso 3 t., 70 H.P., carga en ruedas motrices 60% del peso,
transporta arena seca en un remolque basculante de tara 1 t. y volumen 3 m3• Transita por un
camino blando de tierra con una pendiente ascendente del 3% y la descarga a 2 Km.
El tiempo de carga es de 40 segundos, el tiempo de descarga 15 segtmdos y el de
maniobras 25 segundos. El coste diario del tractor, remolque y tractorista es de 88.000 pts.
La velocidad máxima posible del tractor es de 40 Km/h.
Calcular el volumen en banco, la producción y el coste de tonelada transportada.
Solución:
1º) Para determinar el volumen en banco transportado se
utilizará el valor que tiene el factor de esponjamiento (Fw) para arena seca.
22) Coste de t transportada.
VB
0 87 = - => V = 3 x O87 = 2 61 m3
' 3 B , '
Aplicando la fórmula del 3.4, hay que determinar el coste horario y la producción.
La producción viene dada por la fórmula del 3.3.2.
Para calcular el nº de ciclos por hora habrá que determinar el tiempo de ciclo, es decir,
el utilizado por la máquina en cargar, ir, descargar y volver (tiempo fijo y tiempo variable):
- tiempo fijo: es el invertido en cargar, descargar, girar y acelerar o frenar.
tr = 40 + 15 + 25 = 80 segundos
- tiempo variable: es el invertido por la máquina durante el transporte.
·tiempo de ida: tida = 2000 m / vida
· tiempo de retomo: tret = 2000 m / v,et
Habrá que calcular vida y vret para obtener los tiempos de ida y de retomo
respectivamente.

3.16
Para ello se calcula la tracción requerida a la ida y a la vuelta:
RT. = ( f R + 10 x i ) x Wida
Ido
Considerando; fR = 50 Kg/t, por ser camino blando de tierra.
i = 3 (pendiente del 3%)
W;da = peso total máquina = tara remolque + peso tractor + peso de la carga remolcada.
De las tablas 1.1: densidad suelta de arena seca: 1,34
dendidad en banco de arena seca: 1,54
W = 1 t + 3 t + 3 m) X 1,34 _f_ = 8,02 t
ml
Por tanto, Ri,,,,. = (50 + 30) x 8,02 = 641 Kg
RT...,.,, = (K, - 10 x i) x wwelta = (50 - 30) x (1 + 3) = 80 Kg
Trace. utilizable =Tu= 60 xWxCr=0,6x3000x0,45=810Kg
100
(CT = 0,45 para camino blande y tractor de neumáticos)
1l "6 d" "ble T 270 x P (H.P.) x TJ 270 x 70 x 0,8
racci n isponz = = ---~-~~ = ------
D V (Km/h) V
(Se supone una eficiencia mecánica del 80 %)
Resulta Tu > RT y habrá que calcular V para que se cumpla que T O e:: RT.
vida:
270 X 70 X 0,8 = 641 Kg
vida
Vida = 23,5 Km/h = 6,52 m/s
T =,,
D ~'T..,
270 X 70 X 0,8
= ----- = 80 Kg
v,a
v,et = 189 Km/h
Como V,e1 >Vmáx se toma como V,01 el valor de Vmáx, es decir, V,01 =40 Km/h = 11,11 m/s.
Será, pues:
2000 m
tida = --- = 306 seg.
6,52 m
s
(
(
(
(
{
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(
(

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