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CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 1
CANTERAS DE
EXPLOTACIÓN DE
AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL
CANTERAS DE
EXPLOTACIÓN DE
AGREGADOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL
ALTIPLANO
DOCENTE: Ing. ESTEBAN AQUINO
PRESENTADO POR:
1.- Nelson A. Charca Huacasi
2.-
3.-
4.-
CURSO:
MECANICA DE MATERIALES
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE
AGREGADOS - PUNO
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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I. OBJETIVOS
 Realizar un análisis comparativo mediante el estudio de las Canteras de
Agregados de la provincia de Puno
 Determinar las propiedades físico – mecánicas de los agregados de las canteras
 Analizar el costo por m3 de concreto considerando cada cantera en estudio.
 Determinar su optimización y los costos en producción.
II. MARCO TEÓRICO
2.1. AGREGADOS CALCÁREOS
Se conocen como áridos para caminos a los fragmentos y partículas inertes,
obtenidas naturalmente o por un proceso de trituración a partir de rocas, que entran a
formar parte de la mezcla asfáltica.
El árido forma parte de aproximadamente un 95% de la mezcla.
Los áridos, también denominados agregados, pueden tener un origen natural o
provenir del chancado, molienda y clasificación de rocas preexistentes explotadas en
canteras.
Los principales yacimientos de agregados corresponden a materiales aluviales que
conforman depósitos de piedemonte en las laderas de los cerros, en terrazas al
costado de los ríos, planicies, aluviones o depósitos residuales en rocas
meteorizadas.
Muchos de ellos son explotados esporádicamente mediante canteras de diversos
tamaños.
Los materiales naturales susceptibles de utilización para fabricar áridos son muy
abundantes y se encuentran en todos los ambientes geológicos. Sin embargo, existen
limitaciones para que todos estos materiales constituyan reservas explotables. Estas
limitaciones son cada día más severas (debido al control de calidad) y se refieren a
los siguientes aspectos:
 Tipología petrológica del material
 Forma, situación y características del yacimiento
 Demanda del mercado, precios, incidencia del transporte
 Legislación general y local
 Aspectos medio ambientales, etc.
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Los agregados son materiales pétreos naturales, granulometría sin forma y volumen
definido, que por lo general son inertes. Por su tamaño los agregados pueden
clasificarse en finos y gruesos, determinado por el tamaño de mayor promedio
usando como referencia un tamiz como límite. Se denomina agregado grueso o
grava a todo material que quede retenido por el tamiz N° 4, para arena o agregado
fino, el que pasa por el tamiz 3/8 y es retenido por el tamiz 200, los pasantes de 200
entre 0,06 y 0,002 mm, se denominan limos y los menores arcillas.
Los agregados son usados en la elaboración de concreto, morteros y diferentes
componentes constructivos, específicamente en mezclas de concreto ocupan, por lo
menos, tres cuartas partes del volumen, por lo que su elección y control deben ser
cuidadosos por ser factor decisivo en su calidad.
Los agregados en la mezclas de concreto crean un esqueleto rígido y estable, lo que
se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Entre las funciones principales de
los agregados se tienen:
 Proporcionar relleno relativamente económico para el material cementante.
 Proveer una masa de partículas aptas para resistir la acción de cargas aplicadas,
abrasión, paso de humedad, y la acción climática.
 Reducir los cambios de volumen resultante de los procesos de fraguado y
endurecimiento y de los cambios de la humedad de la pasta de cemento.
Los agregados pueden ser utilizados en su estado natural, por lo que sus concretos
pueden alcanzar mayor resistencia.
Los agregados deben estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y arcillas que
pueden afectar las reacciones químicas de fraguado o produzcan porosidades
indeseables. Dependiendo del tipo de concreto que pueden emplear agregados -
ligeros, agregados normales o agregados pesados.
Así como también se pueden utilizar agregados artificiales.
El progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de las arenas, o las
restricciones ambientales esta por su explotación, tiende a generar escasez del
material, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituración de
rocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso, aunque sus
características no sean idénticas a las de arenas natural.
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2.1.1. Propiedades mecánicas de los agregados
Los agregados ´poseen propiedades mecánicas las cuales entre las más principales
señalamos las siguientes:
 Tanto la forma de la partícula como la textura de la superficie del agregado
influyen considerablemente en la resistencia de los concretos, afectando más a la
resistencia a la flexión que a la de comprensión. Una textura más áspera dará por
resultado una mayor adhesión o adherencia entre las partículas y el matriz de
cemento.
 La resistencia a la comprensión del concreto no puede exceder
significativamente a la de la mayor parte del agregado que contiene, aunque no
es fácil determinar la resistencia a la trituración del agregado mismo. Es posible
tolerar unas pocas partículas débiles, ya que los vacíos de aire pueden
considerarse como partículas de agregado con una resistencia cero.
 La dureza puede definirse como la resistencia del agregado a fallar por impacto y
se relaciona con el valor de trituración empleándose así como una prueba
alternativa.
 La resistencia al desgate es medida por la prueba de los ángeles que combina los
procesos del desgate y abrasión, y sus resultados muestran una buena
correlación no solo con el desgaste real del agregado y compresión de los
concretos hechos con el mismo agregado.
2.1.2. Propiedades físicas los agregados
Las propiedades físicas de los agregados son relevantes para el comportamiento del
agregado en el concreto y para las propiedades del concreto hecho con el agregado
donde entre las más importantes destacamos las siguientes:
 La gravedad especifica que es la relación de la masa o peso en aire de una
unidad de volumen de material.
 La densidad de la masa depende de cuan compacto este el agregado y de la
distribución de formas y tamaños de las partículas, por ello para el propósito de
pruebas, debe especificar el grado de compactación.
 La porosidad, la permeabilidad y la capacidad de absorción del agregado influyen
en la adherencia con las pasta de cemento, en la resistencia del concreto al
congelamiento y deshielo, en la estabilidad química, en la resistencia a la
abrasión y en la gravedad especifica.
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 El contenido de humedad es el exceso de agua en un estado saturado y con
superficie seca. Así, el contenido total de agua de un agregado húmedo será
igual a la suma de absorción y del contenido de humedad.
 Existen tres categorías generales de sustancias nocivas que pueden encontrarse
en los agregados como las impurezas que interfieren en los procesos de
hidratación del cemento, coberturas que impiden el desarrollo de una buena
adherencia entre el agregado y la pasta de cemento y algunas partículas
individuales que son de viles y defectuosas por sí mismas.
2.2. PROCESO DE TRITURACION
Para el tratamiento industrial de rocas y minerales, es necesario practicar una
preparación de los mismos y dentro de esa preparación normalmente se requiere
efectuar una reducción de tamaño.
Las operaciones mediante las que se efectúan dichas reducciones de tamaño por
medios físicos se denominan trituración y molienda. Estas operaciones son de
aplicación habitual en los procesos industriales, tal como puede observarse en el
proceso de fabricación del cemento Portland en el Capítulo I - Minerales de Uso
Industrial.
Las operaciones citadas se realizan con el objeto de facilitar el transporte de los
materiales, las operaciones físicas (tales como mezclado, dosificación, aglomeración
o disolución) y facilitar o permitir las reacciones químicas (como consecuencia de que
la velocidad de reacción es función de la superficie de las partículas y es tanto más
grande cuanto mayor es su grado de subdivisión).
Si bien no existe una diferencia clara entre la trituración y la molienda, en general se
habla de trituración cuando se fragmentan partículas de tamaños superiores a 1
pulgada (1") (se utilizaran unidades métricas e inglesas pues es común en el
desarrollo de la materia la utilización de manuales y catálogos con valores
expresados en unidades inglesas) y de molienda cuando se tratan partículas de
tamaños inferiores a 1" (1" = 2.54 cm).
La trituración es también denominada desintegración y las maquinas que la producen
trituradoras, desintegradoras, quebrantadoras o machacadoras según los
diversos autores.
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2.2.1. Etapas de Trituración
La desintegración se realiza en distintas etapas y en una gran diversidad de
máquinas.
Así el material extraído de cantera y que se trata en una trituradora, en esa etapa se
realizara la trituración primaria. Si de allí el material producido pasa a una segunda
trituradora, en esta se efectuara la trituración secundaria. Si sigue triturándose en otra
máquina, la terciaria, etc.
2.2.2. Tamaños de Partículas
Tanto el mineral o roca extraído de cantera como el que a sufrió una o más etapas de
reducción, se puede clasificar de acuerdo a su tamaño. En general, se clasifican de la
siguiente forma:
 Material grueso: trozos de un tamaño mayor a 75 cm (30").
 Material mediano: trozos de un tamaño de 10 a 75 cm (4" a 30").
 Material fino: trozos de un tamaño menor a 10 cm (4")
Por otra parte, según el tamaño que tienen las partículas a la salida de las máquinas
de desintegración, se pueden distinguir las distintas etapas de trituración y molienda.
Seguidamente se detallan las mismas:
A) Trituración (desintegración grosera)
 Trituración gruesa – tamaños de partículas de salida: 15 cm (6").
 Trituración mediana – tamaños de partículas de salida: entre 3 y15 cm
 (1¼" a 6").
 Trituración fina – tamaños de partículas de salida: entre 0.5 y 3 cm
 (1/5" a 1¼").
B) Molienda (desintegración fina)
 Molienda grosera – tamaños de partículas de salida: entre 0.1 y 0.3 mm.
 Molienda fina – tamaños de partículas de salida: menores de 0.1 mm.
La trituración grosera, mediana y fina corresponden, prácticamente, a la primera,
segunda y tercera etapa de trituración; mientras que la molienda grosera y fina
corresponden a las etapas primaria y secundaria de la molienda.
Los tamaños de partículas se establecen en base a los diámetros de las mismas.
Para un trozo de material se puede determinar, midiendo el ancho, espes siguientes
expresiones:
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En realidad, los trozos de materiales constituyen conjuntos de diversos tamaños, por
consiguiente resultaría imposible, desde el punto de vista industrial, practicar las
mediciones señaladas anteriormente.
En la industria, lo que se hace es clasificar los trozos con una serie de tamices (o
zarandas) y, de acuerdo a los tamaños de los agujeros de los tamices, se le
equiparan a las partículas dichos tamaños según pasen o no cada tamiz.
Posteriormente, el tamaño medio de la muestra se calculara con la siguiente
expresión:
Dónde:
D: Diámetro medio de las partículas.
Di: Tamaños de los agujeros de cada tamiz.
ki: Cantidades (en peso) de partículas que pasan cada tamiz.
Estos conceptos se profundizaran y aclararan durante el desarrollo del Capítulo IV
Separación de sólidos de sólidos.
2.2.3. Grado de Desintegración
El coeficiente de reducción que se obtiene en las máquinas de trituración
(trituradoras) o de molienda (molinos) se denomina grado de desintegración y se
define como la relación entre los tamaños máximos de las partículas a la entrada y
salida de la máquina.
El grado de desintegración (∑) se expresa de la siguiente manera:
El grado de desintegración en trituración se encuentra acotado entre 2 y 15.
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2.2.4. Etapas de Trituración
Con frecuencia, la capacidad de reducción de una trituradora o molino será
insuficiente para asegurar la desintegración total deseada, por lo que se hará
necesario efectuarla en dos o más etapas. Para ello se colocan trituradoras o
molinos en serie, de modo tal que el mineral extraído del yacimiento alimenta una
trituradora (o molino) primario, y la descarga de esta alimenta la trituradora (o molino)
secundario, y así sucesivamente llamándose las etapas posteriores terciaria,
cuaternaria, etc.
Este modo de disposición de maquinarias no solo es utilizado para obtener un mayor
grado de reducción en el mineral, sino que también es utilizado por empresas que
comercializan mineral triturado para optimizar la obtención porcentual de un
determinado intervalo de granulometría.
2.2.5. Características de las Rocas
Las características de las rocas nos dan una idea general acerca del comportamiento
esperado en las operaciones de trituración y molienda. Las características más
relevantes son: dureza, resistencia a los distintos esfuerzos, peso específico, grado
de humedad, forma y tamaño del grano, etc.
La dureza, por ejemplo, determina el procedimiento de desintegración a seguir.
Los materiales se clasifican en:
 Muy duros (diamante).
 Duros (granito, cuarzo).
 Medios (caliza, dolomita).
 Blandos (yeso, talco).
Los muy duros y duros conviene que sean desintegrados por trituradoras que
trabajen al aplastamiento y choque. Los medios y blandos también pueden ser
tratados por máquinas que trabajen al frotamiento y al aplastamiento.
El grado de humedad es otra característica importante dado que permite decidir, en
molienda, por ejemplo, el tipo a utilizar, seca o húmeda, e incluso el molino más
conveniente.
El peso específico de una roca varía con el tamaño de partícula (dado que el
utilizado es el denominado peso específico aparente), por lo que permite calcular las
capacidades reales de producción de trituradoras y molinos en función de los
volúmenes a tratar y el grado de desintegración requerido.
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2.2.6. Teoría General de la Desintegración
Desde hace más de un siglo, la desintegración ha sido objeto de investigaciones
teóricas, fundamentalmente, con el fin de determinar el trabajo necesario para
desintegrar las partículas.
En términos generales, se puede decir que las leyes y teorías existentes están
superadas, dado que las mismas consideraban que el proceso era puramente
mecánico, cuando en realidad se ha determinado que se trata, también, de un
proceso cinético, donde influye, en forma importante, el estado físico-químico de los
sólidos.
En la actualidad se puede decir que todavía no existe una teoría general
satisfactoria.
No obstante, como algunas leyes dan una aproximación, al menos parcial, de los
fenómenos reales, a continuación se darán las principales existentes.
2.3. LEYES DE DESINTEGRACIÓN
Las leyes de la desintegración se pueden clasificar de la siguiente forma:
 Leyes de distribución granulométrica.
 Leyes energéticas.
2.3.1. Leyes de Distribución Granulométrica
Se ha comprobado que resulta imposible obtener, por medio de la trituración,
partículas que, en su totalidad, sean de volumen (tamaño) igual y uniforme.
El material producido es de distintas dimensiones, repartiéndose de acuerdo a curvas
bien definidas denominadas curvas granulométricas. En la Figura N°1 se pueden
observar diversas curvas granulométricas.
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Figura No 1. Curvas granulométricas.
El profesor Gaudin estudiando el comportamiento de los materiales en la
desintegración enuncio lo siguiente:
a) El porcentaje de material fino aumenta a medida que aumenta el grado de
desintegración. Varias etapas de trituración producen menor cantidad de
materiales muy finos (ultra finos) que la trituración equivalente en una sola etapa.
b) La trituración de trozos planos produce más material fino que la de trozos en
forma regular.
c) La forma media de los granos triturados varia con la ubicación en la escala de
tamizado. Los granos gruesos y finos (los extremos) son alargados, mientras que
los medios tienen forma más cúbica.
2.3.2. Leyes Energéticas
Dentro del consumo de energía destinado a la trituración de materiales solo un 2%
aproximadamente produce la aparición de nuevas superficies, el resto se pierde en
deformación plástica de las partículas, deformación de las partes metálicas de la
maquinaria, fricciones entre partículas, rozamiento de las partículas con las paredes
de la maquinaria, calor, ruido y vibraciones.
La ley energética general que enuncia la relación existente entre el aporte necesario
de energía y la reducción de tamaño obtenida expresa que la energía necesaria para
una determinada desintegración es proporcional exponencialmente al tamaño de la
partícula:
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Dónde:
dE: Diferencial de energía
dL: Diferencial de elongación.
c: Constante de proporción.
L: Longitud.
p: Constante en función del tipo de material.
Existen variantes de esta Ley que se adaptan mejor a determinadas condiciones de
trabajo: la Ley de Rittinger, enunciada en el año 1867 y que se basa en la hipótesis
de las superficies de las partículas; la de Kick, expresada en el año 1885 y que se
basa en una hipótesis volumétrica y la teoría de Bond, del año 1951.
2.3.2.1. Ley de Rittinger
Esta ley, cuya explicación responde bastante bien a la desintegración de productos
finos expresa:
“El trabajo necesario para una desintegración es proporcional al aumento de
superficie producida”.
Dónde:
W: Trabajo de desintegración.
z: Energía superficial específica.
S: Aumento de superficie producido en la desintegración.
Otra forma de expresar esta ley es la siguiente:
“Los trabajos producidos en la desintegración son inversamente
proporcionales a los tamaños de los granos producidos”
2.3.2.2. Ley de Kick
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Esta ley responde, con bastante aproximación, a la desintegración de productos
gruesos y expresa lo siguiente:
“El trabajo absorbido para producir cambios análogos en la configuración de
cuerpos geométricamente semejantes y de la misma materia varia con el
volumen o la masa”
Otra forma de expresión es la siguiente:
Dónde:
W: Trabajo de desintegración.
V: Volumen.
M: Masa.
B: Constante.
D: Tamaño (i: inicial; f: final).
2.3.2.3. Desviaciones de las Leyes de Rittinger y Kick
Las desviaciones que presentan en la práctica ambas leyes se deben a lo siguiente:
a) Se partía del principio de que la desintegración produce productos de igual forma
que los iniciales (isostenia), es decir, que al desintegrar partículas de forma
cúbica se producían cubitos o si se partía de esferas se producían esferitas. Este
principio no es válido.
b) Se suponía que los materiales son isótropos (igual resistencia en todas
direcciones (anisotropía).
c) No se consideraba que los productos a desintegrar pueden tener grietas
superficiales (lugares donde se comienza a desintegrar el material sin consumo
de energía).
d) No se tuvieron en cuenta ni las deformaciones elásticas, ni que el producto se
mueve dentro de la máquina, lo que produce rozamientos calor del material, etc.
e) No se consideraba que la materia ya molida amortigua el golpe de la maquina
contra la materia aun no molida.
2.3.2.4. Teoría de Bond
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Esta teoría se ajusta con bastante aproximación a la desintegración de minerales por
vía húmeda; se expresa de la siguiente forma:
“El trabajo de romper una roca es el necesario para sobrepasar su deformación
crítica y que aparezcan grietas de fractura; luego la fractura se reduce sin
aportes apreciables de energía”.
La expresión es la siguiente:
Dónde:
Wi: Índice energético del material (KWh por tonelada necesarios para reducir un
material desde un tamaño infinito hasta que el 80% pase por el tamiz de 100 (10-6
m).
Di y Df: Tamaño inicial y final de las partículas.
W: Trabajo de desintegración.
2.4. TRITURADORAS
Existe una gran cantidad de trituradoras de distinto tipo, las que permiten efectuar el
trabajo de desintegración en la preparación de rocas y minerales. Conforme al tipo de
trituradora y a los esfuerzos a los que someten a las rocas se utilizan unas u otras con
sus ventajas técnico-económicas propias de cada una.
Seguidamente se consideraran solo aquellas que se estiman más importantes y de
aplicación más generalizada.
En el cuadro siguiente se detallaran los tipos de trituradora a considerar:
La clasificación anterior se hace basándose en el elemento de las máquinas que
efectúa la desintegración, mandíbulas, cilindros o martillos.
2.4.1. Trituradoras de Mandíbulas
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Las trituradoras de mandíbulas comprenden las denominadas de acción periódica,
conocidas, generalmente como “Trituradoras de mandíbulas” y las de acción continua,
llamadas más comúnmente “Trituradoras giratorias” o “Trituradoras cónicas”.
Ambos tipos de trituradoras de mandíbula trabajan (desintegran) fundamentalmente
por el efecto de aplastamiento (compresión) y, en menor grado, por la flexión,
predominando este último efecto más en las de acción continua.
Estas trituradoras se denominan de mandíbulas pues desintegran rocas y minerales
en forma similar a la masticación que ejerce el ser humano sobre los alimentos.
Las trituradoras de mandíbulas (nos referiremos en adelante a las de acción periódica
en estos términos), se utilizan principalmente para la desintegración de material
grueso, produciendo material irregular, puntiagudo y con aristas. Generalmente se
utilizan en trituración primaria y, eventualmente, en trituración secundaria.
Las trituradoras giratorias o cónicas (en adelante nos referiremos a las de acción
continua en estos términos), se utilizan en trituración primaria, secundaria y terciaria).
2.3.1.1 Trituradoras de Acción Periódica. Trituradoras de Mandíbulas
Existen cuatro tipos de trituradoras de mandíbulas: las de doble efecto (tipo Blake),
las de simple efecto (tipo Dalton), la tipo Lyon y la tipo Dodge. Las dos primeras son
de uso más generalizado.
Trituradoras tipo Blake (Doble efecto)
La trituradora tipo Blake cuenta con dos mandíbulas (ver Figura N°2), una fija (7) y
una móvil (5), que son las que producen la desintegración de las rocas con un
movimiento de masticación. La mandíbula móvil se acerca y aleja de la fija pivoteando
en un punto superior de suspensión (10). El movimiento de la mandíbula se logra por
el ccionamiento de un motor, que se acopla a través de correas, con un eje (1). En
forma excéntrica al eje (2) va acoplada una biela (3) que merced a la excentricidad,
sube y baja. Dicha biela, en su parte inferior tiene una articulación, a las que van
unidas dos riostras (4) (o placas riostras).
Dichas riostras se unen, en el extremo opuesto a la articulación, una a la mandíbula
móvil (en su parte inferior) y la otra a un apoyo fijo. Al subir la biela, arrastra hacia
arriba las riostras, horizontal izándolas y haciendo mover el extremo inferior de la
mandíbula móvil hacia la fija. Cuando la biela baja, arrastra a las riostras hacia abajo y
la mandíbula móvil se aleja de la fija. De esta forma, alternativamente, la mandíbula
móvil se acerca y aleja de la fija. Cuando se acerca comprime las rocas que se
encuentran en el interior de la maquina; cuando se aleja las piedras van cayendo por
gravedad. Las rocas a triturar ingresan por la boca de carga, en la parte superior (9) y
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salen de la maquina por la parte inferior (8) por gravedad. Durante su recorrido se van
desintegrando.
Figura No 2. Esquema Trituradora tipo Blake.
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Figura No 3. Corte Trituradora tipo Blake.
Las principales partes de las maquinas son las siguientes:
a) Las mandíbulas, que cuentan con placas de recubrimiento llamadas placas de
trituración (6), que pueden ser lisas u onduladas (estas permiten ejercer el esfuerzo
de flexión sobre las rocas).
b) El eje (1), que cuenta en un extremo con una polea (donde se acoplan las correas
que transmiten el movimiento del motor al eje) y en el extremo opuesto con un volante
de gran masa que ejerce la función de acumulador de energía, cuando la mandíbula
móvil se aleja de la fija (no tritura), la que devuelve cuando la móvil se acerca a la fija
(tritura).
c) La biela, que transmite el movimiento del eje a las riostras que mueven la
mandíbula móvil.
Las riostras, además de transmitir el movimiento, sirven como fusibles del sistema.
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Tienen algún punto de la pieza de menor resistencia que el conjunto que hace que
cuando la maquina realice un esfuerzo superior al previsto en su dimensionamiento,
se rompa la riostra en su punto débil y evite la rotura de la máquina.
La abertura de salida del material (8) (abertura de cierre), puede regularse acortando
o alargando la riostra que está unida al apoyo fijo.
La abertura de cierre tiene dos tamaños extremos, la denominada abertura de cierre
mínimo (es el momento en que el giro del eje hace que la mandíbula móvil esté más
cerca de la fija) y la abertura de cierre (máximo) que es cuando el eje giro 180° de la
anterior posición, es decir, cuando la mandíbula móvil está más alejada de la fija. Las
rocas trituradas saldrán en una diversidad de tamaños acotados por las aberturas de
cierre mínimo y máximo.
En general, cuando nos referimos en adelante al término “abertura de cierre” nos
estaremos refiriendo a la abertura de cierre mínimo que es la que habitualmente se
mide.
En la medida que se varia en una maquina la abertura de cierre, se estarán variando
los tamaños de salida de sus productos y, por consiguiente, su grado de
desintegración. Las maquinas tendrán distintas curvas granulométricas del material
producido, uno por cada abertura de cierre empleada.
El bastidor de la trituradora está formado por una especie de cajón rectangular que
puede estar construido en fundición de alta resistencia, de acero moldeado o de
chapas y perfiles laminados y soldados. Las mandíbulas están protegidas por placas
de trituración (placas de desgaste) y construidas en acero al manganeso, las que se
reemplazan periódicamente en función del desgaste.
El resto de las piezas suelen ser construidas en acero moldeado o acero duro. El eje
suele ir montado sobre cojinetes de rodillos.
El número de compresiones varía entre 50 y 750 por minuto, siendo los valores más
comunes entre 150 y 300. Las velocidades de compresión están entre 0,20 y 0,50
m/seg.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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2.5. DESCRIPCIÓN DE CANTERAS
Las principales canteras son las siguientes (Tabla 27):
2.5.1. Cantera Río Ollachea
Se encuentra en el distrito de Ollachea, provincia de Carabaya, a 1,2 km en línea
recta al norte del poblado de Ollachea. Sus coordenadas UTM son 8475654N,
340661E. El acceso es mediante el siguiente itinerario: Juliaca-Macusani (211 km por
carretera asfaltada), Macusani-Ollachea (50,5 km por carretera afirmada), el camino
hacia la cantera hacia San Gabán (aproximadamente1,5 km).
Consiste de materiales de lecho de río y de terrazas fluviales, compuesto por cantos
rodados, limos y arenas. Los cantos rodados subredondeados son de origen
volcánico, de diversos tamaños (gravas a bloques). El espesor de la terraza fluvial es
de 8 m aproximadamente (Foto 21).La cantera se explota a tajo abierto y de forma
semimecanizada. El material es usado en obras viales cercanas a la cantera. Casi
siempre, en la construcción de carreteras, se requiere que el material de relleno sea
de canteras cercanas, ya que el flete por el transporte del material, en este tipo de
obras debe ser mínimo.
2.5.2. Cantera Río Crucero
Se encuentra en el distrito de Potoni, provincia de Azángaro, a 6 km en línea recta al
sureste de Antauta. Sus coordenadas UTM son 8414480N, 364248E. El acceso es
mediante el siguiente itinerario: Juliaca-Azángaro (103 km), Azángaro-Antauta (72
km).
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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Tabla 27 - Relación de canteras de áridos
Foto 21. Cantera de áridos en el lecho del río Ollachea.
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Los depósitos fluviales, que se encuentran en las riberas de los ríos y en terrazas
recientes, están conformados por material heterogéneo (gravas de diferente
composición y diversos tamaños, mezclados con arenas y limos).
El depósito se explota de manera informal y artesanal. Debido a que el material es
heterogéneo, la clasificación es realizada mediante mallas para seleccionarlos por
tamaños. El material es usado en obras viales.
2.5.3. Cantera Pemy GR-I
Se encuentra en el distrito de Asillo, provincia de Azángaro, a 34 km en línea recta al
noroeste de Azángaro. Sus coordenadas UTM son 8379723N, 352567E. El acceso
desde la ciudad de Juliaca es mediante el siguiente itinerario: Juliaca-Azángaro (103
km) y desde Azángaro hasta la cantera (24,8 km).
Los depósitos fluviales están compuestos por material heterogéneo (gravas, arenas y
limos), que se encuentra en las riberas de los ríos. Este es explotado para su uso en
construcción.
2.5.4. Cantera Chimpa Jaran
Se encuentra en el distrito de Juliaca, provincia de San Román, a 5 km en línea recta
al norte de Juliaca. Sus coordenadas UTM son 8293460N, 377289E. El acceso es
mediante carretera asfaltada, por un tramo de 6,5 km siguiendo la ruta hacia
Calapuja.
El depósito consiste de areniscas rojizas, en estratos medianos, perteneciente a la
Formación Calapuja. En el afloramiento, la roca se presenta muy fracturada y
moderadamente alterada.
Se explota de forma semimecanizada usando una chancadora para la trituración y
aplanado del material.El producto final es la piedra aplanada clasificada por tamaños
(Foto 22).
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 21
Foto 22. Cantera de áridos explotado de forma semimecanizada.
2.5.5. Cantera Pichincha
Se encuentra en el distrito y provincia de Lampa, a 3 km en línea recta al sur del
poblado de Lampa. Sus coordenadas UTM son 8298380N, 354718E. El acceso
desde la ciudad de Juliaca es mediante el siguiente itinerario: Juliaca-Lampa, por 33
km de carretera asfaltada.
El depósito consiste de arenas limosas de color marrón amarillento, producto de la
meteorización de la roca caja, perteneciente al Grupo Cabanillas, que está
compuesto por areniscas y lutitas. En el afloramiento, la roca se presenta muy
alterada e intensamente fracturada, además, tiene un espesor aproximado de 3 m.
Las rocas del Grupo Cabanillas están siendo explotadas en pequeñas canteras por
artesanos informales, que extraen el material de manera informal. Esta actividad es
observada a lo largo de la carretera hacia Juliaca.
2.5.6. Cantera Huacochullo
Se encuentra en el distrito de Pichacani, provincia de Puno, a 61 km en línea recta al
sur de Puno. Sus coordenadas UTM son 8191595N, 364918E. El acceso desde la
ciudad de Puno, es mediante la carretera asfaltada siguiendo la ruta hacia
Moquegua, en un tramo de 77 km.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 22
Los depósitos aluviales están compuestos por gravas subredondeadas, arenas y
limos. El espesor del material es de 3 m aproximadamente.
La cantera se explota a tajo abierto y de forma semimecanizada. El material es
clasificado y usado como material de ripiado en la construcción de carreteras (Foto
23).
Foto 23. Vista panorámica de la cantera Huacochullo.
2.5.7. Cantera San Pedro 2000
Se encuentra en el distrito y provincia de Puno, a 5 km en línea recta al sur de la
ciudad de Puno.Sus coordenadas UTM son 8242320N, 391569E. El acceso desde la
ciudad de Puno es mediante la carretera asfaltada, siguiendo la ruta hacia Moquegua
por un tramo de 6 km.La cantera se encuentra a 500 m de la carretera.
El depósito consiste de conglomerados formados por gravas subredondeadas a
subangulosas, englobadas en matriz arenosa.
Estratigráficamente, pertenece al Grupo Puno.
2.6. MERCADO
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 23
2.6.1. Oferta potencial
2.6.1.1. Nacional
De acuerdo a la información básica del INGEMMET y la verificación en el campo, se
aprecia que a lo largo y ancho del territorio peruano existen importantes recursos no
metálicos denominados áridos (arenas gruesa, arena fina, gravas-arenas o arenas y
gravas, gravillas, hormigón, ripios, conglomerados, piedras de construcción,
materiales de construcción, etc.), usados en la industria de la construcción.Sin
embargo, dicha información no está completa, debido a que falta la verificación de 22
regiones. A la fecha, con la verificación de las regiones de Moquegua, Tacna y –en
este caso– Puno, se ha incrementado de 296 ocurrencias y canteras registras en
2007 a 348 después de la verificación, como se puede observar en la Fig.5.
Fuente: Base de datos de rocas y minerales industriales (2010) INGEMMET.
2.6.1.2. Regional
De acuerdo con la verificación de campo y la información consultada de la región
Puno, se incrementó de 7 canteras registradas hasta el año 2007 a 22 para el año
2009. En la Fig. 6 se aprecia la distribución de las ocurrencias y canteras de áridos
en cada una de las 9 provincias; las más representativas son Azángaro, San Román,
Carabaya y Puno. Este potencial, sin duda, asegura el abastecimiento en el futuro
para las obras de infraestructura y edificaciones que se vienen realizando en cada
una de las provincias de la región.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 24
Producción nacional
La producción nacional de áridos para la construcción está íntimamente relacionada
al desarrollo de la industria de la construcción en general. Estos materiales son
indispensables desde las edificaciones de viviendas hasta la infraestructura del país.
El valor de los áridos o materiales de construcción es generalmente bajo, mientras
que los gastos de transporte son elevados. En muchos casos, su incidencia es
relativa en relación a la abundancia de estos materiales y a la cercanía de los
consumidores. Por ello, las canteras de dichos recursos son más valiosas cuando
más cerca se encuentre a los centros de consumo.
En la Tabla 29, se observa que, en la última década, el crecimiento promedio anual
de la producción peruana de áridos para la construcción fue de 13%, lo cual está en
relación directa con el ritmo de crecimiento de la industria de la construcción, la
expansión urbana y el desarrollo de la infraestructura a nivel nacional.
Tabla 28 Canteras y ocurrencias de áridos en la región Puno por provincias y
Distritos
Fuente = Información recopilada en campo (año 2009)
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 25
Foto 24. Vista panorámica del rio Ollachea.
Foto 25. Cantera artesanal de áridos Hilacoyo 1.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 26
Tabla 29 Producción estimada de áridos para la construcción por sustancias en
el Perú (en toneladas métricas)
Fuente: A. Díaz y J. Ramirez (2009), Compendio de rocas y minerales industriales
en el Perú e información acopiada en el campo (año 2009).
Producción regional
Los áridos para la construcción en la región Puno están siendo explotados en
diferentes niveles de producción: mediana minería, pequeña minería y artesanales,
tanto formales como informales, con excepción de algunos productores que explotan
dicho material para la construcción de la carretera Interoceánica, empleando
maquinarias modernas para su explotación. Los demás emplean métodos
semimecanizados, manuales o artesanales en sus operaciones. Las canteras que se
explotan en esta región se encuentran en áreas próximas a las grandes ciudades y
obras de infraestructura, especialmente de desarrollo vial, que son las de mayor
consumo de estos recursos (fotos 26 al 29).
En la Tabla 30, se puede analizar la tendencia de la producción de áridos en la
región Puno durante los últimos 15 años, en los que se ha experimentado un
crecimiento promedio anual del 52%, debido en gran parte al crecimiento urbano y
poblacional de las ciudades de Juliaca, Puno, Ayaviri, Lampa, Macusani y otras
capitales provinciales, así como por el desarrollo y mantenimiento de las obras de
infraestructura (caminos, carreteras, represas, canales de irrigación, etc.),
edificaciones públicas y privadas, como la carretera Interoceánica, la red de
carreteras regionales, vecinales, etc.
Tabla 30 Evolución de la producción de áridos en la región Puno por provincias
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 27
Fuente: A. Díaz y J. Ramirez (2009), Compendio de rocas y minerales industriales
en el Perú e información acopiada en el campo (año 2009).
Foto 26. Vista panorámica de la cantera de áridos deChejeCheje– Moho.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 28
Foto 27. Cantera de áridos Catacancha-Jaquene–Macusani.
Foto 28. Cantera de áridos rio Cabanillas – Cabanillas – San Román.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 29
Foto 29. Cantera de arcillas y áridos–Juliaca - San Román.
2.7. PRINCIPALES PRODUCTORES
Tabla 31 Principales productores de áridos
Fuente: Datos tomados en el campo (2009)
2.8. DEMANDA POTENCIAL
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 30
No existe información registrada concerniente al consumo real de estos recursos, por
lo consiguiente se analizarán desde el punto de vista del consumo aparente.
2.9. CONSUMO APARENTE REGIONAL
El consumo aparente de los áridos en ambas regiones es usado al 100% localmente y
está en relación directa con el desarrollo y crecimiento de la construcción de sus
obras de viviendas e infraestructura. Por tanto, la comercialización de estas materias
primas es de carácter interno. En la Fig. 7, se observa la tendencia del consumo en
cada una de las provincias de la región. Las de mayor consumo son las provincias de
San Román, Azángaro, Sandia y Puno, debido al mayor crecimiento y expansión
urbana registrada en los últimos 15 años.
Fuente: Estimado según tendencias del mercado en la última década.
PRINCIPALES USOS
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 31
Como se sabe, los áridos (gravas, arena, piedra clasificada, etc.) son abundantes en
el planeta Tierra. Estos son de diversos tamaños, desde material muy fino, casi
impalpable, de 60 micras de diámetro, hasta los mayores fragmentos, cuya dimensión
máxima puede alcanzar varios metros. En Puno, abundan los áridos naturales en
depósitos naturales no consolidados. Estos materiales varían para las diversas
aplicaciones.
López, en su libro Manual de áridos prospección, explotación y aplicaciones, enumera
las siguientes aplicaciones:
 Agregados para carreteras
 Áridos para hormigones
 Áridos para drenaje, filtración y control de erosión
 Áridos especiales (ligeros, o sea rocas de pequeña densidad)
 Agregados para usos industriales
Se denominan agregados industriales a los productos naturales o artificiales que son
objeto de aprovechamiento en la industria. Por lo general, tienen poco valor debido al
gran potencial existente y poca preparación de los mismos.
 La piedra para mampostería Procede de canteras; es un material natural que se
obtiene directamente y se utiliza sin ninguna transformación. Únicamente es
necesario darles forma, en las estructuras de piedra, tanto para los puentes de
piedra u otros
 Materiales de construcción Está conformado por diferentes tipos de rocas como
andesitas, basaltos, dioritas, granodioritas, gabros, sienitas, pórfidos, granitos,
gneises, cuarcitas, areniscas cuarcíticas, calizas compactas, dolomitas
compactas, piedra laja, sillares, etc.
 Industria de tubos y hormigón armado
2.10. COMERCIO LOCAL
La región de Puno registra diversas formas de abastecimiento en la demanda, es
decir, en los pueblos pequeños se extraen directamente estos materiales para
construcción de viviendas y obras locales, mientras que en la ciudad se distribuyen a
través de transportistas (individuales), que abastecen al consumidor a través de los
distribuidores minoritarios, como podemos ver en la Fig. 8, donde se ilustra
claramente esta actividad.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 32
2.11. PRECIOS
Los precios de los agregados o áridos en esta región son muy diversos, puesto que
están en relación a la calidad de las sustancias, la cercanía de las canteras y el área
de consumo. En general, el precio de los materiales de construcción se determina
por la calidad del producto y la distancia al lugar de consumo.
En la Tabla 32, se presentan los precios promedios recopilados en el mercado de la
región Puno, que varían según la calidad del material y el uso final del mismo.
Además, en la Tabla 33, se muestran los precios referenciales del mercado de
Estados Unidos.
Tabla 32 Precio promedio de no metálicos para la construcción en nuevos
soles por tonelada
Fuente: Información recopilada en campo (octubre, 2009).
Tabla 33 Precios internacionales de no metálicos para la construcción
(volumen en toneladas)
Fuente: Mineral Cmomody Sumaries 1999 - 2010 USGS
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 33
III. CALCULO DE EQUIPOS
CARGUIO Y TRANSPORTE:
CARGADORES FRONTALES:
D = 3846 tm/día
Trabajo  8 Hs por turno
C.F. = (3.5 m3
; 4.5 m3
)
P esponjado  1.7 tm/m3
Producción diaria m3
/Hr
3846 tm/día x
1 𝑑í𝑎
7 𝐻𝑟
549.4 tm/Hr
549.4 tm/Hr x
1 𝑚3
1.7 𝑡𝑚
= 323.2 m3
/Hr
Calculo de Nº de cargadores frontales (C.F.) para la operación:
P
𝑚3.𝐶
𝐻𝑟
=
60 𝑋 𝐶𝑐 𝑥 𝐸 𝑥 𝐹
𝑡𝑐
x DM
Especificaciones:
Factor de eficiencia : 0.73
Factor de llenado : 0.80
Ciclo por pase de la cuchara : 0.5 min
Disponibilidad mecánica : 0.6
323.2
𝑚3.𝐶
𝐻𝑟
=
60 𝑥 𝐶𝑐 𝑥 0.73 𝑥 0.8
0.5
x 0.6
Cc = 7.68 m3
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 34
Usaremos el de 4.5 m3
Nº C.F. =
𝐶𝑐
4.5 𝑚3 = 1.7
Nº C.F. = 2.1+ 1 Stanby = 3 (cargadores frontales)
DETERMINANDO EL TRACTOR:
Pr = 3846 tm/día x 0.3 = 1153.8 tm/día
Pr = 3232 m3
/hr x 0.3 = 96.96 m3
/hr = 126.8 yd3
= 0.6
CALCULO DEL LAMPON:
Yd3
/hora =
60 𝑥 𝐶𝐿 𝑥 0.68 𝑥 𝐸
𝑇𝐶
126.8 yd3
/Hora =
60 𝑥 𝐶𝐿 𝑥 0.60 𝑥 0.6
1.1.
(L = 6.5 yd3
(4.9 m3
)
Tractor H68 serie II (4.9 m3
) (6.5 yd3
)
CALCULO DEL RENDIMIENTO DEL TRACTOR:
Ch = 4.9 m3
/hr
Tf = 0.2
= 0.6
Vida = 3 Km/h
Tc =?
Vregreso = 4.5 km/h
Distancia de la cantera = 25 m
Tc = Tf + Tv
Tc =
25 𝑥 60
3 𝑥 1000
+
25 𝑥 60
4.5 𝑥 1000
= 0.5 + 0.33 = 0.83 min
Tc = 0.2 + 0.83 = 1.03 min 1.1. min
Pt m3
/h =
60 𝑥 4.94 𝑚3 𝑥 0.6
1.𝐿
= 161.24 m3
/hr
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 35
Empuje mal efectuado: Rt = 121.25 m3
/hr
Rt = 206.13
DETERMINACIÓN DE TRACTORES:
Nº TRACTORES =
𝑃𝑅
ℎ𝑜𝑟𝑎
𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜
𝑥
𝑡𝑚
ℎ𝑜𝑟𝑎
𝑥 ∈
Nº TRACTORES =
1153.8 𝑡𝑚/𝑑í𝑎
8 𝑥 206.1 𝑥 0.6
= 1.16 + 1
Nº TRACTORES = 2UNIDAD
DETERMINACIÓN DE CAMIONES:
Camiones 15 m3
(25.5 tm)
P = 3846 tm/día
8 Hr/día = teff = 7.5 hr/día
P esponjado = 1.7 tm/m3
CALCULO DEL CICLO DE TRANSPORTE:
Tf =
Carguío # pases 3 min
Descarga 2 min
5 min
TIEMPO VARIABLE: 70 min
Ciclo total = 70 + 5 = 75 min
CICLO x HORA =
60 𝑚𝑖𝑛
70 𝑚𝑖𝑛
= 0.857
𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠
𝐻 𝑥 𝐶𝐴𝑀𝐼𝑂𝑁
RENDIMIENTO = 0.857
𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠
𝐻 𝑥 𝐶𝐴𝑀𝐼𝑂𝑁
x 25.5
𝑇𝑚
𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜
= 21.85
𝑇𝑚
𝐻 𝑥 𝐶𝐴𝑀𝐼𝑂𝑁
# CAMIONES =
512.8
𝑡𝑚
𝐻𝑜𝑟𝑎
21.85 𝑡𝑚/𝐻𝑜𝑟𝑎
= 23.5 C
# CAMIONES = 24 + 1 Stanby =25 C
IV. CONCLUSION.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 36
Para obtener hormigones de buena calidad, es indispensable utilizar áridos que sean
también de buena calidad, pues el hormigón no es otra cosa que piedra y arena
cohesionados por el cemento, que toma la forma de encofrados o moldes diseñados
previamente, o dicho en otras palabras, el hormigón es una cadena, y como tal, es tan
fuerte como el más débil de sus componentes; por lo tanto fallará si uno solo de sus
elementos es de baja calidad o escasa resistencia.
De allí la importancia de obtener áridos de óptima calidad, limpios y de alta
resistencia, que cumplan con tamaños o granulometrías estipulados en las normas
técnicas, permitiendo lograr el mejor hormigón y al costo más económico.
Es indispensable que los áridos están libres de toda impureza, como arcillas, sales,
materias orgánicas, etc., puesto que éstos afectan al cemento y disminuyen la
resistencia final del conjunto.
El proceso industrial de un buen árido debe ser cuidadosamente planificado y hecho
bajo normas de control de calidad; se inicia con la selección del material extraído de
la cantera, el cual pasa a ser triturado y por medio de zarandeos adecuados se
preparan los productos de acuerdo a especificaciones técnicas a cumplir.
Nuestra empresa cuenta con instalaciones y equipos industriales únicos en el
Ecuador y como pocos en el mundo, que incluso llegan al lavado de arena; dispone
de laboratorios propios para el control de la calidad de la materia prima y de los
productos en todas sus fases; está en capacidad de producir áridos de cualquier
granulometría que requiera el cliente y las entregas son inmediatas
Forma y tamaño
La composición, forma y tamaño de los agregados influyen sobre la resistencia y
calidad del hormigón. Su influencia viene determinada indirectamente por la cantidad
de agua que es necesario añadir a la mezcla para obtener la docilidad y
compactación necesaria.
Se llama superficie específica del agregado, a la superficie por kilogramo de los
agregados. Esta superficie es mayor o menor según el tamaño de los agregados.
Cuando los agregados son pequeños su superficie es más elevada que cuando se
trata de agregados gruesos.
Si se mantiene el valor de la superficie específica del agregado, la cantidad de agua
que es necesaria para una docilidad y resistencia determinadas permanece
constante, independientemente de la granulometría.
¿Cómo conseguir una granulometría compacta?
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 37
Cuanto más pequeño sea el tamaño del agregado tanto mayor será su superficie
específica; se debe tender a alcanzar un tamaño máximo de agregado, tan elevado
como sea posible, e ir disminuyendo el tamaño, de forma que los huecos
comprendidos entre el agregado grueso se vayan llenando con la mínima cantidad
de agregado fino.
Este proceso no se puede llevar a cabo de una manera rigurosa, ya que un agregado
clasificado de esta manera conducirá a una estructura muy poco cohesiva, por lo que
un ligero exceso de finos es necesario.
¿Qué características deben reunir los agregados?
No deben tener arcillas, limos y materias orgánicas.
En general, los agregados de baja densidad son poco resistentes y porosos.
La humedad de los agregados tiene gran importancia en la dosificación del hormigón,
sobre todo si se dosifica en volumen, ya que existe un esponjamiento del agregado
que aumenta su volumen. Este aumento es considerable en las arenas. Al dosificar
el agua de amasado hay que tener en cuenta la humedad de los agregados.
La arena de mina contiene demasiada arcilla y es necesario lavarla para su empleo
en hormigón armado.
Las arenas de mar, lavadas con agua dulce, se pueden emplear en hormigón armado.
¿Cómo dosificar los agregados?
Hay que separar el agregado grueso en diferentes tamaños, para luego mezclarlo en
las proporciones convenientes. El agregado fino se suele combinar segoen los tipos
de arena.
Una clasificación muy precisa de agregados se debe mirar siempre desde el punto de
vista técnico-económico, contrapesando el costo de la clasificación de los agregados
frente a la calidad obtenida en el hormigón.
¿Cómo debe ser la forma de los agregados?
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 38
Si se emplean agregados gruesos de formas inadecuadas, la cantidad de cemento
necesaria para obtener una buena resistencia es elevada.
Estas formas inadecuadas son las de tipos lajoso y su proporción en la mezcla se
limita por el coeficiente de forma de la grava.
Se entiende por coeficiente de forma de un agregado el obtenido a partir de un
conjunto de granos, seún la relación entre la suma de sus voloemenes y la suma de
los voloemenes de las esferas circunscritas a cada grano.
La Instrucción para el proyecto y ejecución de obras de hormigón en masa y armado
prescribe que el valor del coeficiente de forma no debe ser inferior a 0,15.
V. BIBLIOGRAFIA
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 39
 “Tecnología de los Aparatos de Fragmentación y de clasificación Dimensional”
- E. C.
 Blanc – Colección rocas y minerales – Madrid.
 “Trituración, Molienda y Separación de Minerales” – Waganoff – Editorial
Alsina.
 “Manual de preparación de Minerales” – Taggart.
 “Manual de trituración y cribado” – Metso.
 “Ingeniería Química 2: Unidades SI, operaciones básicas, Volumen 1” - J. M.
Coulson, J.
 F. Richardson, J. R. Backhurst, J. H. Harker.
 Estudio
ANEXOS
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 40
ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS
PROSPECCIONES DE SUELOS Y ENSAYOS DESTRUCTIVOS EN EL PAVIMENTO
7.1 ESTUDIO DE SUELOS
Con el objeto verificar los espesores de los suelos existentes en los sectores de la
Carretera en Estudio se ejecutaron 26 calicatas exploratorias de 1.2 m. de profundidad
sobre la plataforma existente.
Así mismo en los puntos de máxima deflexión se efectuaron 16 calicatas de verificación.
En cada una de estas calicatas de deflexiones altas se determinó el espesor de las
diferentes capas del pavimento y suelo de fundación para su clasificación y verificación de
calidad trasladándose a nuestro laboratorio instalado en la Provincia de Puno, donde se
practicaron los ensayos de granulometría y determinación de constantes físicas para los
fines de clasificación por el sistema AASHTO y SUCS.
Sobre muestras típicas de los diferentes tipos de suelos se ejecutaron ensayos de proctor
y C.B.R. (norma ASTM D 1883), a los efectos de determinar la capacidad portante de los
mismos.
También se tomaron muestras de la capa de rodadura mezclada con 15 cm de espesor de
base existente de cada una de las calicatas para obtener una muestra representativa del
tramo. las cuales fueron enviadas a Lima para realizarle ensayos de reciclado asfáltico.
Los resultados obtenidos en estos ensayos se han consignado en los CUADROS
RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO que se muestra en el cuadro adjunto; los
formatos de los ensayos se presentan en los anexos denominado Ensayos de plataforma.
7.1.2 ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO EXISTENTE
Se ha verificado que en el tramo la superficie de rodadura es: carpeta asfáltica en frío,
TSB, mortero asfáltico y carpeta asfáltica de un espesor variable de 2 a 15 cm.
A continuación se indica los tramos con distintas capas de rodadura.
Progresiva
Tipo
de Capa de Rodadura
Variación de
Espesor Espesor
promedio (cm)
Km. inicio Km. fin (cm)
1363+000 1365+400 Carpeta asfáltica en frío 2.5 - 8.0 5.3
1365+400 1369+000 TSB 2.5 2.5
1369+000 1376+000 Carpeta asfáltica en frío 2.5 - 3.0 2.7
1376+000 1381+750 Mortero asfáltico 4.0 - 15.0 7.5
1381+750 1382+800 Carpeta asfáltica en frío 2.0 2.0
1382+800 1387+000 Mortero asfáltico 4.0 4.0
1387+000 1391+250 Carpeta asfáltica 5.0 5.0
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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1391+250 1411+000 Mortero asfáltico 2.5 - 5.0 3.7
1411+000 1413+000 Carpeta asfáltica en frío 2.0 - 3.0 2.5
Luego de la evaluación del pavimento se ha sectorizado la carretera en sectores
homogéneos como se indica en el cuadro S-01. y donde se presentan los espesores
promedios de cada capa del pavimento.
Cuadro S-01
Espesores promedios del pavimento existente (cm.)
Capa de
rodadura M1 M2 Total Pav.
Sección 1 5.3 42.0 0.0 47.3
Sección 2 2.5 40.5 0.0 43.0
Sección 3 5.2 28.1 20.6 54.0
Sección 4 5.0 38.3 37.7 81.0
Sección 5 3.8 30.8 21.3 55.8
Sección 6 3.0 34.9 11.3 49.5
Promedio 4.2 35.77 15.15 55.1
La capa superior M1 corresponde a la capa de base existente constituida por un material
granular tipo afirmado, clasificado como: A-2-4 Y A-2-6, con plasticidad de que varía de
7.20 a 16.30 como máximo, sub redondeada, aunque su compactación varía por lo
general entre 93% - 97% de la máxima densidad; cuyo comportamiento se considera
aceptable pues no presenta deformaciones considerables.
De los resultados encontrados a nivel de capa superior, se han extraído un resumen de
resultados y se indican en el cuadro S-02
Cuadro S-02
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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Resultados de Ensayos de Laboratorio de la Capa Superior (Base Existente)
Humedad % pasa CBR MDS OCH % de
Natural 200 100 (%) gr/cm3 % Comp.
Promedio 3.94 15.21 72.15 2.10 7.14 95.50
Máximo 9.80 18.00 96.40 2.12 9.30 97.00
Mínimo 2.12 12.80 60.00 2.06 5.60 93.00
Del análisis de los resultados observados en el cuadro S-02, podemos observar que en
general las muestras de capa superior están por debajo de la humedad optima lo que se
refleja en el porcentaje de compactación, siendo este en promedio alrededor del 95.50 %
de la máxima densidad seca, la misma que se encuentra en promedio alrededor de 2.10
gr/cm3
, con una humedad optima promedio de 7.14 %.
Asimismo podemos observar que en la totalidad de calicatas el material es de tipo
afirmado, no corresponde a material de base.
Los valores de CBR al 100% de la máxima densidad seca se encuentran en promedio
72.15% con valores mínimos registrados de 60.00%.
El material de la segunda capa de sub base existente, su clasificación varia de A-1-a, A-2-
4, A-2-6 y A-4, su plasticidad varia de 5.00 a un máximo de 15.70, su compactación
alterna entre valores desde 91% al 96% de la máxima densidad. Los resultados
encontrados a nivel de capa intermedia (sub base), se incluyen en el resumen de
laboratorio y se indican en el cuadro S-03
Cuadro S-03
Resultados de Ensayos de Laboratorio de la Capa Intermedia
Humedad % pasa CBR MDS OCH % de
Natural 200 100 (%) gr/cm3 % Comp.
Promedio 7.16 24.11 50.74 2.03 9.42 93.25
Máximo 15.91 39.60 92.90 2.15 15.70 96.0
Mínimo 4.29 10.00 20.00 1.71 6.30 91.0
Del análisis de los resultados observados en el cuadro S-03, podemos observar que en
general las muestras de Sub-base están por debajo de la humedad optima lo que se
refleja en el porcentaje de compactación, siendo este en promedio alrededor del 93.25%
de la máxima densidad seca, la misma que se encuentra en promedio alrededor de 2.03
gr/cm3
, con una humedad optima promedio de 9.42 %.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 43
Los valores de CBR al 100% de la máxima densidad seca se encuentran en promedio por
el orden del 50.74 % con valores mínimos registrados de 20.00 %, encontrándose
igualmente cerca de los límites tolerables.
El material al nivel de la capa subyacente a la capa intermedia ó sub base existente es del
tipo granular cuya clasificación es de A-4, A-5, su plasticidad varia de 4.20 a un máximo
10.70, su compactación alterna entre valores desde 82% al 87% de la máxima densidad.
Los resultados encontrados a nivel de capa interna, se incluyen en un resumen de
resultados y se indican en el cuadro S-04
Cuadro S-04
Humedad % pasa CBR MDS OCH % de
Natural 200 100 (%) gr/cm3 % Comp.
Promedio 12.13 59.45 21.53 1.58 18.60 84.75
Máximo 12.77 67.70 45.70 2.06 22.50 87.00
Mínimo 10.61 40.50 12.6 1.42 8.33 82.00
Del análisis de los resultados observados en el cuadro S-04, podemos observar que en
general las muestras de Capa subyacente están por debajo de la humedad optima lo que
se refleja en el porcentaje de compactación, siendo este en promedio alrededor del 84.75
% de la máxima densidad seca, la misma que se encuentra en promedio alrededor de
1.58 gr/cm3
, con una humedad optima promedio de 18.60 %. Asimismo podemos observar
que los porcentajes del material que pasa la malla # 200, en promedio es de 59.45 %, que
indica presencia de materiales mas finos en la capa inferior.
Los valores de CBR al 100% de la máxima densidad seca se encuentran en promedio por
el orden de 21.53 %, lo cual indican que la capa inferior de apoyo es de buena capacidad
soporte.
Estos suelos en general se encuentran consolidados y compactos por el tráfico.
No se ubicó napa freática en las perforaciones realizadas.
7.1.3 Trabajos de Campo
Se realizaron prospecciones para la verificación de los espesores de las capas del
pavimento y clasificación visual de los suelos que lo conforman, con una frecuencia de
una cada dos (2) Km. en forma alternada en lado derecho e izquierdo de la pista, y una
profundidad de 1.2 m.
Asimismo, se realizaron calicatas de 1.50 m en puntos donde se detectaron deflexiones
altas para la verificación de los espesores de las capas del pavimento, la clasificación de
los suelos que lo conforman, proctor y CBR. En un total de 16 calicatas adicionales en las
siguientes progresivas:
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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Calicata Nº Progresiva Lado de la Pista
CDA-01 Km.1364+400 derecho
CDA-02 Km. 1365+400 derecho
CDA-03 Km. 1374+800 izquierdo
CDA-04 Km. 1377+300 derecho
CDA-05 Km. 1380+900 derecho
CDA-06 Km. 1381+300 derecho
CDA-07 Km. 1381+750 izquierdo
CDA-08 Km. 1382+000 derecho
CDA-09 Km. 1382+800 derecho
CDA-10 Km. 1383+400 derecho
CDA-11 Km. 1386+300 derecho
CDA-12 Km. 1392+500 derecho
CDA-13 Km. 1407+500 derecho
CDA-14 Km. 1408+300 derecho
CDA-15 Km. 1410+700 derecho
CDA-16 Km. 1412+450 izquierdo
En las cuales se efectuaron ensayos de caracterización física de los materiales: de las
distintas capas de los pavimentos encontrados.
A continuación se adjunta los reportes de perforaciones en plataforma.
7.1.4 Trabajos de Gabinete
Se analizaron los resultados de laboratorio y fueron contrastados con los resultados de
las evaluaciones deflectométricas así como, como las condiciones de funcionalidad y
seguridad, a fin de sectorizar en sectores homogéneos los tramos a analizar y dar
solución para la vida útil del pavimento.
A continuación se adjunta el resumen de ensayos en plataforma.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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7.2 CANTERAS
7.2.1 Ubicación y Descripción del Área del Trabajo
Las canteras, fuentes de agua y depósitos de materiales excedentes se encuentran
ubicadas dentro del ámbito del proyecto, el cual está ubicado en el departamento de Puno,
provincias de Puno, del Collao, y Chucuito.
El área de trabajo comprende una zona con altitudes que varían entre los 3,847.5 y
3,812.5 m.s.n.m.
7.2.2 Alcance del Trabajo
El alcance del trabajo de verificación de canteras consistió en la ubicación, delimitación,
definición de caminos de acceso y evaluación del rendimiento de material. Asimismo se
verificó, mediante análisis efectuados a las muestras las propiedades y calidad de los
materiales utilizados.
En cuanto a las fuentes de agua se procedió a la ubicación, delimitación, definición de
caminos de acceso y evaluación de su disponibilidad. Se verificó igualmente, mediante
análisis efectuados a las muestras, las propiedades y calidad de los recursos hídricos.
7.3 ANTECEDENTES
.3.1 RECOPILACION
De la información recopilada de los estudios e informes existentes de la carretera Puno –
Desaguadero realizada por el Ministerio de Transportes y comunicaciones Provias
Nacional Zona XIV puno, se tiene las siguientes canteras, comprendidas en la zona del
proyecto materia del presente estudio:
1 Cantera : Santa Maria
Ubicación : Km 3+000 del tramo
Lado : Derecho.
Acceso : 2000 m.
Descripción : Suelo de origen Fluvial- glacial.
Superficialmente tiene un estrato de arena
arcillosa. SUCS: SW y ASSHTO: A-1-a(0)
Usos : Chancado para Base y Sub Base,
Concretos y Asfaltos.
Potencia : 100,000 m3.
Eficiencia : 70% par concretos y 30% para Asfaltos.
Tratamientos : limpieza de cobertura superficial 060 m,
zarandeo y selección
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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Disponibilidad : propiedad privada, pertenece a la
comunidad
Periodo de
Explotación : Todo el año
2 Cantera : Jussapujo
Ubicación : Km 03+230 del tramo
Lado : Izquierdo
Acceso : 100 m.
Descripción : Suelo de origen Fluvial.
Superficialmente tiene un estrato de arena
Arcillosa con cobertura vegetal, SUCS: SM
y ASSHTO: A-1-b(0)
Usos : Para relleno con 70% de la cantera de
Santa María.
Potencia : 10,000 m3.
Eficiencia : 35%.
Tratamientos : limpieza de cobertura superficial 060 m,
Zarandeo.
Disponibilidad : propiedad de la comunidad
Periodo de
Explotación : Todo el año
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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3 Cantera : Checa
Ubicación : Km 10+000 del tramo
Lado : Derecho
Acceso : 100 m.
Descripción : Arena gravosa pobremente graduada con
gravas subredondeadas y redondeadas.
SUCS: SM - SC y ASSHTO: A-2-4(0)
Usos : Para relleno y mampostería
Potencia : 15,000 m3.
Eficiencia : 70%.
Tratamientos : limpieza de cobertura superficial 0.50 m,
Zarandeo y selección.
Disponibilidad : propiedad privada
Periodo de
Explotación : Todo el año
Relacion de canteras en los anexos del estudio.
 Cantera : Cutimbo
 Cantera : Azirumi
 Cantera : Jallihuaya
 Cantera : Río Ilave
7.3.2 ANALISIS
Haciendo un análisis de las canteras existentes las canteras Santa María y Checa
se utilizaron en la conservación del tramo adyacente de la carretera y la cantera
Jussapujo en la construcción de viviendas.
7.3.3 CONCLUSIONES
De la información recopilada se puede concluir:
1 Las canteras solo han sido utilizadas en conservación del tramo adyacente de
la pista.
2 Las canteras sirven como relleno con excepción de la cantera de Santa María
son canteras de cerro.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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7.4 ESTUDIO DE CANTERAS DE VERIFICACIÓN
El estudio de canteras se ha realizado con la finalidad de verificar las fuentes de
material en la zona que serán empleadas para las actividades de mantenimiento
del pavimento y obras de arte. Se busca obtener información mediante un
muestreo, sobre la calidad y cantidad de material en las canteras seleccionadas
así como identificar sus usos y tratamientos. Conocer si cumplirá con las
condiciones de las especificaciones del material que se busca, asimismo se
deberá conocer la suficiente potencia y rendimiento del mismo, el estado de los
accesos y su situación legal.
Para el tramo Puno – Ilave del presente estudio se definió un total de 5 canteras
que se puedan utilizar como materiales de construcción, a las cuales se realizó los
estudios de verificación. Las canteras escogidas son:
 Cantera Totorani Km 20+700 de la Ilave.
 Cantera Ilave (Balsave) Km 1314+700
 Cantera Pichacari Km 24+000 de Puno.
 Cantera Río Cutimbo Km 23+500 de Puno.
 Cantera Laraqueri Km 39+300 de Puno.
7.4.1 Ubicación de Canteras y Características Principales.
a. CANTERA TOTORANI
 Ubicación : Km. 22+700 de la ciudad de Ilave. Lado derecho,
longitud del acceso: 750 m.
 Potencia : 60,000.00 m3
 Rendimiento : 95%
 Tipo de material : Material de río.
 Descripción : Capa de suelo compuesta de grava con matriz de
arena de color marrón claro, poco húmedo, no
plástico, semi compacto, las gravas tienen formas
redondeadas y sub redondeadas, de tamaño máximo
6”
 Usos : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular,
cemento Pórtland, relleno.
 Propietario : Comunidad de Totorani
 Disponibilidad : en coordinación con el propietario.
 Condición para su utilización: Apoyo con materiales (1,500 bols. de cemento y
3,020 ml de tuberia PBC), personal obrero de la comunidad
 Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).
 En el área de explotación no existe cobertura vegetal.
 Tiene un área de 36,242.888 m2
, se realizaron 10 perforaciones de
verificación (calicatas)
Calidad de Ensayo Grueso Fino
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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materiales Límite liquido NP
Índice plástico NP
Clasificación AASHTO A-1-a
Clasificación SUCS GW
Pasante No 200 0.40 %
Humedad natural 2.95 %
Módulo de fineza 7.10
Equivalente arena 80.30%
Abrasión % 20.65 %
Partículas chatas alargadas 14.60 %
Caras de fractura 13.90 %
Durabilidad 5.38 % 6.30%
Máxima densidad 2.13
Humedad Optima 7.40
CBR 100% 97.10
CBR 95% 69.30
Sales Solubles Totales (mg/Kg) 420.00
Impuresas orgánicas aceptable
b. CANTERA RÍO ILAVE (Balsave)
 Ubicación : Km. 1314+700, lado Izquierdo. Long. del acceso 2Km
 Potencia : 47,000.00 m3
 Rendimiento : 95%
 Tipo de material : Material de rio (arena).
 Descripción: Estrato de suelo compuesto de arena y gravas pequeñas, color
marrón, no plástica, medio húmedo, blando, las gravas son de formas sub
redondeadas de tamaño maximo 2 ½”, y un tamaño en promedio de ½”, se
aprecia mayor contenido de arena.
 Usos : Cemento Pórtland, Slurry Seal
 Propietario : ILave
 Disponibilidad : en coordinación con el propietario.
 Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).
 En el área de explotación no existe cobertura vegetal.
 Tiene un área de 24,867.084 m2,se realizaron 8 perforaciones de verificación
(calicatas)
Calidad de Ensayo Grueso Fino
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
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materiales Límite liquido NP
Índice plástico NP
Clasificación AASHTO A-1-a
Clasificación SUCS SW
Pasante No 200 1.10 %
Humedad natural 3.20 %
Módulo de fineza 5.24
Equivalente arena 72.70%
Abrasión % 18.31 %
Partículas chatas alargadas 11.40 %
Caras de fractura 11.60 %
Durabilidad 6.76%
Sales Solubles Totales (mg/Kg) 390.00
Impuresas orgánicas aceptable
c. CANTERA PICHACANI.
 Ubicación : Km. 24+000 de la ciudad de puno, lado derecho.
Longitud del acceso 12 Km
 Potencia : 49,000.00 m3
 Rendimiento : 90%
 Tipo de material : Material de río.
 Descripción : Estrato de suelo compuesto de grava gruesa y
bolonerias con matriz arenosa color marrón claro,
medio húmedo, no plástico, semi compacto, las
gravas tienen formas redondeadas y sub
redondeadas de tamaño máximo de 10”.
 Usos : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base
granular, cemento Pórtland, relleno.
 Propietario : Sr Alejandro Ramos Rodriguez.
 Disponibilidad : en coordinación con el propietario.
 Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).
 En el área de explotación no existe cobertura vegetal.
 Tiene un área de 32,568.579 m2,se realizaron 10 perforaciones de verificación
(calicatas)
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 51
Calidad de
materiales
Ensayo Grueso Fino
Límite liquido NP
Índice plástico NP
Clasificación AASHTO A-1-a
Clasificación SUCS GP
Pasante No 200 0.80 %
Humedad natural 3.50 %
Módulo de fineza 7.23
Equivalente arena 70.10%
Abrasión % 22.03 %
Partículas chatas alargadas 15.80 %
Caras de fractura 14.40 %
Durabilidad 4.55 % 6.02%
Máxima densidad 2.10
Humedad Optima 7.90
CBR 100% 92.90
CBR 95% 73.50
Sales Solubles Totales (mg/Kg) 504.00
Impuresas orgánicas aceptable
d. CANTERA RÍO CUTIMBO
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 52
 Ubicación : Km. 23+500 de la Ciudad de Puno lado Derecho.
Longitud del acceso: 400 m.
 Potencia : 95,000 m3
 Rendimiento : 90%
 Tipo de material : Material de río.
 Descripción : Estrato de suelo compuesto de grava con matriz de
arena limosa color plomo, no plástico, muy
húmedo, blando, las gravas son de formas
redondeadas y sub- redondeadas de tamaño
máximo 3 ½”.
 Usos : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base
granular, cemento Pórtland, relleno.
 Propietario :
 Disponibilidad : en coordinación con el propietario.
 Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).
 En el área de explotación no existe cobertura vegetal.
 Tiene un área de 28,119.776 m2,se realizaron 9 perforaciones de verificación
(calicatas)
Calidad de
materiales
Ensayo Grueso Fino
Límite liquido NP
Índice plástico NP
Clasificación AASHTO A-1-a
Clasificación SUCS GW
Pasante No 200 1.30 %
Humedad natural 2.90 %
Módulo de fineza 6.35
Equivalente arena 71.30 %
Abrasión % 21.07 %
Partículas chatas alargadas 15.30 %
Caras de fractura 11.10 %
Durabilidad 5.40 % 6.41%
Máxima densidad 2.15
Humedad Optima 5.90
CBR 100% 98.60
CBR 95% 62.50
Sales Solubles Totales (mg/Kg) 564.00
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 53
Impuresas orgánicas aceptable
e. CANTERA LARAQUERI
 Ubicación : Km. 39+300 de la ciudad de Puno lado Derecho.
Longitud del acceso: 720 m.
 Potencia : 56,000 m3
 Rendimiento : 90%
 Tipo de material : Material de río.
 Descripción : Estrato de suelo compuesta de grava con matriz
arenosa de color marrón oscuro, medio húmedo,
no plástico, semi compacto, las gravas son de
formas sub redondeadas, de tamaño máximo 12”.
 Usos : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base
granular, cemento Pórtland, relleno.
 Propietario : Comunidad de Laraqueri.
 Disponibilidad : en coordinación con el propietario.
 Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).
 En el área de explotación no existe cobertura vegetal.
 Tiene un área de 32,563.439 m2,se realizaron 10 perforaciones de verificación
(calicatas)
Calidad de
materiales
Ensayo Grueso Fino
Límite liquido NP
Índice plástico NP
Clasificación AASHTO A-1-a
Clasificación SUCS GP
Pasante No 200 1.10 %
Humedad natural 3.75 %
Módulo de fineza 6.16
Equivalente arena 76.70%
Abrasión % 27.98 %
Partículas chatas alargadas 15.00 %
Caras de fractura 6.70 %
Durabilidad 5.15 % 6.69%
Máxima densidad 2.16
Humedad Optima 6.40
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 54
CBR 100% 98.30
CBR 95% 69.30
Sales Solubles Totales (mg/Kg) 486.00
Impuresas orgánicas aceptable
7.4.2 Trabajo de Campo
Comprendió la ubicación de los depósitos de materiales inertes más importantes
en el área de influencia de la carretera actual; esto se realizó investigando las
canteras utilizadas en proyectos anteriores ejecutados en la zona y aquellos
utilizados por el MTC para la construcción y rehabilitación de la carretera.
Ubicados los depósitos se procedió a su investigación geotécnica mediante la
ejecución de pozos exploratorios hasta una profundidad de 1.50 m bajo el nivel de
terreno natural en donde fue requerido. Se realizó la descripción de la calicata y se
obtuvieron muestras representativas del material, anotándose el espesor de las
capas. Las muestras representativas fueron remitidas al laboratorio del consorcio
ubicado en la ciudad de Puno, cuyos resultados se presentan en el resumen
adjunto asimismo en el volumen de anexos (anexo 5).
Se prepararon reportes de perforación de canteras para cada una de ellas en las
que se señalan las características físicas del depósito y del material.
Adicionalmente se determinaron las distancias de transporte, las condiciones de
los caminos de acceso desde la carretera en estudio hasta el centro de gravedad
de la cantera y desde este punto hasta una zona de tratamiento de los agregados
y/o planta de asfalto.
A continuación se adjunta los reportes de perforaciones en cantera.
7.4.3 Trabajo de Gabinete
Las muestras representativas de las canteras fueron remitidas al laboratorio de l
consorcio ubicado en la Ciudad de Puno, en donde se realizaron los ensayos de
rutina, como son:
1 Análisis granulométrico por tamizado
2 Límites líquido, plástico e índice de plasticidad
3 Contenido natural de humedad
4 Equivalente de arena
5 Compactación Proctor modificado
6 Relación soporte California (C.B.R.)
7 Abrasión en la máquina los ángeles
8 Porcentaje de particulas planas y alargadas.
9 Porcentajes de caras fracturadas
10 Módulo de fineza.
Parte de estas muestras se enviaron a lima para realizarle los Siguientes ensayos
en los Laboratorios de la UNI y Estudios Especiales del MTC.
11 Durabilidad
12 Ensayos de Riedel Weber
13 Ensayo de Adherencia
14 Sales Solubles totales
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 55
15 Impurezas orgánica
En base a la información de los espesores de las capas utilizables de los reportes
de calicatas y al área disponible de la cantera se calculó el volumen bruto de
material. Asimismo teniendo en consideración la información de los tamaños
máximos y proporción de material para chancar se determinó el rendimiento de
cada cantera.
Disponiéndose de la información técnica requerida de los trabajos de campo y
laboratorio se seleccionaron las canteras a utilizarse.
Estas canteras ya han sido utilizadas en labores de pavimentación y mantenimiento
de la vía en anteriores oportunidades con buenos resultados por lo que los ensayos
efectuados tienen características de verificación.
Habiendo analizado los antecedentes constructivos y los resultados de laboratorio,
se ha seleccionado a la cantera Ilave para la producción de agregado fino para el la
producción de Slurry Seals mantenimiento de la carretera.
A continuación adjuntamos las fichas de cada cantera así como el resumen de
ensayos.
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 56
FICHA DE CANTERA
Cantera : Cantera Totorani
Ubicación : Km. 20+700 de la Carretera Ilave – totorani, al lado
derecho de la vía.
Acceso : 750 m.
Tipo de Material : de río
Área Explotable : 43,301.865 m2
Vol. Bruto Explotable : 64,952.798 m3
Potencial Neto : 60,000 m3
Rendimientos Est. : 95 %.
Periodo de Explotación: Época de Estiaje.
Utilización : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento
Pórtland, relleno.
Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno -
Desaguadero Tramo Puno - Ilave
Consultor : CONSORCIO San Juan
Nota : Se acompaña plano topográfico
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 57
FICHA DE CANTERA
Cantera : Cantera Ilave (Balsave)
Ubicación : Km. 1314+700 de , al lado Izquierdo de la vía.
Acceso : 2,000 m.
Tipo de Material : de río.
Área Explotable : 33,117.170 m2
Vol. Bruto Explotable : 49,675.755 m3
Potencial Neto : 47,000 m3
Rendimientos Est. : 95 %
Periodo de Explotación: Época de Estiaje.
Utilización : Cemento Pórtland, Slurry Seal.
Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno -
Desaguadero Tramo Puno - Ilave
Consultor : CONSORCIO San Juan
Nota : Se acompaña plano topográfico
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
FICHA DE CANTERA
Cantera : Cantera Pichacani
Ubicación : Km. 24+000 de la Ciudad de Puno, al lado
Derecho de la vía.
Acceso : 12 Km. acondicionar acceso
Tipo de Material : de río.
Área Explotable : 36,505.542 m2
Vol. Bruto Explotable : 54,758.313 m3
Potencial Neto : 49,000 m3
Rendimientos Est. : 90 %
Periodo de Explotación: Todo el año.
Utilización : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento
Pórtland, relleno.
Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno -
Desaguadero Tramo Puno - Ilave
Consultor : CONSORCIO San Juan
Nota : Se acompaña plano topográfico
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
FICHA DE CANTERA
Cantera : Cantera Cutimbo
Ubicación : Km. 23+000 de la Ciudad Puno, al lado
derecho de la vía.
Acceso : 400 m.
Tipo de Material : de río.
Área Explotable : 70,869.649 m2
Vol. Bruto Explotable : 106,304.474 m3
Potencial Neto : 95,000 m3
Rendimientos Est. : 90 %
Periodo de Explotación: Época de Estiaje.
Utilización : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento
Pórtland, relleno.
Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno -
Desaguadero Tramo Puno - Ilave
Consultor : CONSORCIO San Juan
Nota : Se acompaña plano topográfico
CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
FICHA DE CANTERA
Cantera : Cantera Laraqueri
Ubicación : Km. 39+300 de la Carretera Puno – Moquegua, al lado
Izquierdo de la vía.
Acceso : 720 m.
Tipo de Material : de río.
Área Explotable : 42,057.304 m2
Vol. Bruto Explotable : 63,085.956 m3
Potencial Neto : 56,000 m3
Rendimientos Est. : 90 %
Periodo de Explotación: Época de Estiaje.
Utilización : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento
Pórtland, relleno.
Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno -
Desaguadero Tramo Puno - Ilave
Consultor : CONSORCIO San Juan
Nota : Se acompaña plano topográfico

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  • 1. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 1 CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO DOCENTE: Ing. ESTEBAN AQUINO PRESENTADO POR: 1.- Nelson A. Charca Huacasi 2.- 3.- 4.- CURSO: MECANICA DE MATERIALES CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO
  • 2. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 2 I. OBJETIVOS  Realizar un análisis comparativo mediante el estudio de las Canteras de Agregados de la provincia de Puno  Determinar las propiedades físico – mecánicas de los agregados de las canteras  Analizar el costo por m3 de concreto considerando cada cantera en estudio.  Determinar su optimización y los costos en producción. II. MARCO TEÓRICO 2.1. AGREGADOS CALCÁREOS Se conocen como áridos para caminos a los fragmentos y partículas inertes, obtenidas naturalmente o por un proceso de trituración a partir de rocas, que entran a formar parte de la mezcla asfáltica. El árido forma parte de aproximadamente un 95% de la mezcla. Los áridos, también denominados agregados, pueden tener un origen natural o provenir del chancado, molienda y clasificación de rocas preexistentes explotadas en canteras. Los principales yacimientos de agregados corresponden a materiales aluviales que conforman depósitos de piedemonte en las laderas de los cerros, en terrazas al costado de los ríos, planicies, aluviones o depósitos residuales en rocas meteorizadas. Muchos de ellos son explotados esporádicamente mediante canteras de diversos tamaños. Los materiales naturales susceptibles de utilización para fabricar áridos son muy abundantes y se encuentran en todos los ambientes geológicos. Sin embargo, existen limitaciones para que todos estos materiales constituyan reservas explotables. Estas limitaciones son cada día más severas (debido al control de calidad) y se refieren a los siguientes aspectos:  Tipología petrológica del material  Forma, situación y características del yacimiento  Demanda del mercado, precios, incidencia del transporte  Legislación general y local  Aspectos medio ambientales, etc.
  • 3. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 3 Los agregados son materiales pétreos naturales, granulometría sin forma y volumen definido, que por lo general son inertes. Por su tamaño los agregados pueden clasificarse en finos y gruesos, determinado por el tamaño de mayor promedio usando como referencia un tamiz como límite. Se denomina agregado grueso o grava a todo material que quede retenido por el tamiz N° 4, para arena o agregado fino, el que pasa por el tamiz 3/8 y es retenido por el tamiz 200, los pasantes de 200 entre 0,06 y 0,002 mm, se denominan limos y los menores arcillas. Los agregados son usados en la elaboración de concreto, morteros y diferentes componentes constructivos, específicamente en mezclas de concreto ocupan, por lo menos, tres cuartas partes del volumen, por lo que su elección y control deben ser cuidadosos por ser factor decisivo en su calidad. Los agregados en la mezclas de concreto crean un esqueleto rígido y estable, lo que se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Entre las funciones principales de los agregados se tienen:  Proporcionar relleno relativamente económico para el material cementante.  Proveer una masa de partículas aptas para resistir la acción de cargas aplicadas, abrasión, paso de humedad, y la acción climática.  Reducir los cambios de volumen resultante de los procesos de fraguado y endurecimiento y de los cambios de la humedad de la pasta de cemento. Los agregados pueden ser utilizados en su estado natural, por lo que sus concretos pueden alcanzar mayor resistencia. Los agregados deben estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y arcillas que pueden afectar las reacciones químicas de fraguado o produzcan porosidades indeseables. Dependiendo del tipo de concreto que pueden emplear agregados - ligeros, agregados normales o agregados pesados. Así como también se pueden utilizar agregados artificiales. El progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de las arenas, o las restricciones ambientales esta por su explotación, tiende a generar escasez del material, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituración de rocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso, aunque sus características no sean idénticas a las de arenas natural.
  • 4. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 4 2.1.1. Propiedades mecánicas de los agregados Los agregados ´poseen propiedades mecánicas las cuales entre las más principales señalamos las siguientes:  Tanto la forma de la partícula como la textura de la superficie del agregado influyen considerablemente en la resistencia de los concretos, afectando más a la resistencia a la flexión que a la de comprensión. Una textura más áspera dará por resultado una mayor adhesión o adherencia entre las partículas y el matriz de cemento.  La resistencia a la comprensión del concreto no puede exceder significativamente a la de la mayor parte del agregado que contiene, aunque no es fácil determinar la resistencia a la trituración del agregado mismo. Es posible tolerar unas pocas partículas débiles, ya que los vacíos de aire pueden considerarse como partículas de agregado con una resistencia cero.  La dureza puede definirse como la resistencia del agregado a fallar por impacto y se relaciona con el valor de trituración empleándose así como una prueba alternativa.  La resistencia al desgate es medida por la prueba de los ángeles que combina los procesos del desgate y abrasión, y sus resultados muestran una buena correlación no solo con el desgaste real del agregado y compresión de los concretos hechos con el mismo agregado. 2.1.2. Propiedades físicas los agregados Las propiedades físicas de los agregados son relevantes para el comportamiento del agregado en el concreto y para las propiedades del concreto hecho con el agregado donde entre las más importantes destacamos las siguientes:  La gravedad especifica que es la relación de la masa o peso en aire de una unidad de volumen de material.  La densidad de la masa depende de cuan compacto este el agregado y de la distribución de formas y tamaños de las partículas, por ello para el propósito de pruebas, debe especificar el grado de compactación.  La porosidad, la permeabilidad y la capacidad de absorción del agregado influyen en la adherencia con las pasta de cemento, en la resistencia del concreto al congelamiento y deshielo, en la estabilidad química, en la resistencia a la abrasión y en la gravedad especifica.
  • 5. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 5  El contenido de humedad es el exceso de agua en un estado saturado y con superficie seca. Así, el contenido total de agua de un agregado húmedo será igual a la suma de absorción y del contenido de humedad.  Existen tres categorías generales de sustancias nocivas que pueden encontrarse en los agregados como las impurezas que interfieren en los procesos de hidratación del cemento, coberturas que impiden el desarrollo de una buena adherencia entre el agregado y la pasta de cemento y algunas partículas individuales que son de viles y defectuosas por sí mismas. 2.2. PROCESO DE TRITURACION Para el tratamiento industrial de rocas y minerales, es necesario practicar una preparación de los mismos y dentro de esa preparación normalmente se requiere efectuar una reducción de tamaño. Las operaciones mediante las que se efectúan dichas reducciones de tamaño por medios físicos se denominan trituración y molienda. Estas operaciones son de aplicación habitual en los procesos industriales, tal como puede observarse en el proceso de fabricación del cemento Portland en el Capítulo I - Minerales de Uso Industrial. Las operaciones citadas se realizan con el objeto de facilitar el transporte de los materiales, las operaciones físicas (tales como mezclado, dosificación, aglomeración o disolución) y facilitar o permitir las reacciones químicas (como consecuencia de que la velocidad de reacción es función de la superficie de las partículas y es tanto más grande cuanto mayor es su grado de subdivisión). Si bien no existe una diferencia clara entre la trituración y la molienda, en general se habla de trituración cuando se fragmentan partículas de tamaños superiores a 1 pulgada (1") (se utilizaran unidades métricas e inglesas pues es común en el desarrollo de la materia la utilización de manuales y catálogos con valores expresados en unidades inglesas) y de molienda cuando se tratan partículas de tamaños inferiores a 1" (1" = 2.54 cm). La trituración es también denominada desintegración y las maquinas que la producen trituradoras, desintegradoras, quebrantadoras o machacadoras según los diversos autores.
  • 6. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 6 2.2.1. Etapas de Trituración La desintegración se realiza en distintas etapas y en una gran diversidad de máquinas. Así el material extraído de cantera y que se trata en una trituradora, en esa etapa se realizara la trituración primaria. Si de allí el material producido pasa a una segunda trituradora, en esta se efectuara la trituración secundaria. Si sigue triturándose en otra máquina, la terciaria, etc. 2.2.2. Tamaños de Partículas Tanto el mineral o roca extraído de cantera como el que a sufrió una o más etapas de reducción, se puede clasificar de acuerdo a su tamaño. En general, se clasifican de la siguiente forma:  Material grueso: trozos de un tamaño mayor a 75 cm (30").  Material mediano: trozos de un tamaño de 10 a 75 cm (4" a 30").  Material fino: trozos de un tamaño menor a 10 cm (4") Por otra parte, según el tamaño que tienen las partículas a la salida de las máquinas de desintegración, se pueden distinguir las distintas etapas de trituración y molienda. Seguidamente se detallan las mismas: A) Trituración (desintegración grosera)  Trituración gruesa – tamaños de partículas de salida: 15 cm (6").  Trituración mediana – tamaños de partículas de salida: entre 3 y15 cm  (1¼" a 6").  Trituración fina – tamaños de partículas de salida: entre 0.5 y 3 cm  (1/5" a 1¼"). B) Molienda (desintegración fina)  Molienda grosera – tamaños de partículas de salida: entre 0.1 y 0.3 mm.  Molienda fina – tamaños de partículas de salida: menores de 0.1 mm. La trituración grosera, mediana y fina corresponden, prácticamente, a la primera, segunda y tercera etapa de trituración; mientras que la molienda grosera y fina corresponden a las etapas primaria y secundaria de la molienda. Los tamaños de partículas se establecen en base a los diámetros de las mismas. Para un trozo de material se puede determinar, midiendo el ancho, espes siguientes expresiones:
  • 7. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 7 En realidad, los trozos de materiales constituyen conjuntos de diversos tamaños, por consiguiente resultaría imposible, desde el punto de vista industrial, practicar las mediciones señaladas anteriormente. En la industria, lo que se hace es clasificar los trozos con una serie de tamices (o zarandas) y, de acuerdo a los tamaños de los agujeros de los tamices, se le equiparan a las partículas dichos tamaños según pasen o no cada tamiz. Posteriormente, el tamaño medio de la muestra se calculara con la siguiente expresión: Dónde: D: Diámetro medio de las partículas. Di: Tamaños de los agujeros de cada tamiz. ki: Cantidades (en peso) de partículas que pasan cada tamiz. Estos conceptos se profundizaran y aclararan durante el desarrollo del Capítulo IV Separación de sólidos de sólidos. 2.2.3. Grado de Desintegración El coeficiente de reducción que se obtiene en las máquinas de trituración (trituradoras) o de molienda (molinos) se denomina grado de desintegración y se define como la relación entre los tamaños máximos de las partículas a la entrada y salida de la máquina. El grado de desintegración (∑) se expresa de la siguiente manera: El grado de desintegración en trituración se encuentra acotado entre 2 y 15.
  • 8. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 8 2.2.4. Etapas de Trituración Con frecuencia, la capacidad de reducción de una trituradora o molino será insuficiente para asegurar la desintegración total deseada, por lo que se hará necesario efectuarla en dos o más etapas. Para ello se colocan trituradoras o molinos en serie, de modo tal que el mineral extraído del yacimiento alimenta una trituradora (o molino) primario, y la descarga de esta alimenta la trituradora (o molino) secundario, y así sucesivamente llamándose las etapas posteriores terciaria, cuaternaria, etc. Este modo de disposición de maquinarias no solo es utilizado para obtener un mayor grado de reducción en el mineral, sino que también es utilizado por empresas que comercializan mineral triturado para optimizar la obtención porcentual de un determinado intervalo de granulometría. 2.2.5. Características de las Rocas Las características de las rocas nos dan una idea general acerca del comportamiento esperado en las operaciones de trituración y molienda. Las características más relevantes son: dureza, resistencia a los distintos esfuerzos, peso específico, grado de humedad, forma y tamaño del grano, etc. La dureza, por ejemplo, determina el procedimiento de desintegración a seguir. Los materiales se clasifican en:  Muy duros (diamante).  Duros (granito, cuarzo).  Medios (caliza, dolomita).  Blandos (yeso, talco). Los muy duros y duros conviene que sean desintegrados por trituradoras que trabajen al aplastamiento y choque. Los medios y blandos también pueden ser tratados por máquinas que trabajen al frotamiento y al aplastamiento. El grado de humedad es otra característica importante dado que permite decidir, en molienda, por ejemplo, el tipo a utilizar, seca o húmeda, e incluso el molino más conveniente. El peso específico de una roca varía con el tamaño de partícula (dado que el utilizado es el denominado peso específico aparente), por lo que permite calcular las capacidades reales de producción de trituradoras y molinos en función de los volúmenes a tratar y el grado de desintegración requerido.
  • 9. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 9 2.2.6. Teoría General de la Desintegración Desde hace más de un siglo, la desintegración ha sido objeto de investigaciones teóricas, fundamentalmente, con el fin de determinar el trabajo necesario para desintegrar las partículas. En términos generales, se puede decir que las leyes y teorías existentes están superadas, dado que las mismas consideraban que el proceso era puramente mecánico, cuando en realidad se ha determinado que se trata, también, de un proceso cinético, donde influye, en forma importante, el estado físico-químico de los sólidos. En la actualidad se puede decir que todavía no existe una teoría general satisfactoria. No obstante, como algunas leyes dan una aproximación, al menos parcial, de los fenómenos reales, a continuación se darán las principales existentes. 2.3. LEYES DE DESINTEGRACIÓN Las leyes de la desintegración se pueden clasificar de la siguiente forma:  Leyes de distribución granulométrica.  Leyes energéticas. 2.3.1. Leyes de Distribución Granulométrica Se ha comprobado que resulta imposible obtener, por medio de la trituración, partículas que, en su totalidad, sean de volumen (tamaño) igual y uniforme. El material producido es de distintas dimensiones, repartiéndose de acuerdo a curvas bien definidas denominadas curvas granulométricas. En la Figura N°1 se pueden observar diversas curvas granulométricas.
  • 10. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 10 Figura No 1. Curvas granulométricas. El profesor Gaudin estudiando el comportamiento de los materiales en la desintegración enuncio lo siguiente: a) El porcentaje de material fino aumenta a medida que aumenta el grado de desintegración. Varias etapas de trituración producen menor cantidad de materiales muy finos (ultra finos) que la trituración equivalente en una sola etapa. b) La trituración de trozos planos produce más material fino que la de trozos en forma regular. c) La forma media de los granos triturados varia con la ubicación en la escala de tamizado. Los granos gruesos y finos (los extremos) son alargados, mientras que los medios tienen forma más cúbica. 2.3.2. Leyes Energéticas Dentro del consumo de energía destinado a la trituración de materiales solo un 2% aproximadamente produce la aparición de nuevas superficies, el resto se pierde en deformación plástica de las partículas, deformación de las partes metálicas de la maquinaria, fricciones entre partículas, rozamiento de las partículas con las paredes de la maquinaria, calor, ruido y vibraciones. La ley energética general que enuncia la relación existente entre el aporte necesario de energía y la reducción de tamaño obtenida expresa que la energía necesaria para una determinada desintegración es proporcional exponencialmente al tamaño de la partícula:
  • 11. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 11 Dónde: dE: Diferencial de energía dL: Diferencial de elongación. c: Constante de proporción. L: Longitud. p: Constante en función del tipo de material. Existen variantes de esta Ley que se adaptan mejor a determinadas condiciones de trabajo: la Ley de Rittinger, enunciada en el año 1867 y que se basa en la hipótesis de las superficies de las partículas; la de Kick, expresada en el año 1885 y que se basa en una hipótesis volumétrica y la teoría de Bond, del año 1951. 2.3.2.1. Ley de Rittinger Esta ley, cuya explicación responde bastante bien a la desintegración de productos finos expresa: “El trabajo necesario para una desintegración es proporcional al aumento de superficie producida”. Dónde: W: Trabajo de desintegración. z: Energía superficial específica. S: Aumento de superficie producido en la desintegración. Otra forma de expresar esta ley es la siguiente: “Los trabajos producidos en la desintegración son inversamente proporcionales a los tamaños de los granos producidos” 2.3.2.2. Ley de Kick
  • 12. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 12 Esta ley responde, con bastante aproximación, a la desintegración de productos gruesos y expresa lo siguiente: “El trabajo absorbido para producir cambios análogos en la configuración de cuerpos geométricamente semejantes y de la misma materia varia con el volumen o la masa” Otra forma de expresión es la siguiente: Dónde: W: Trabajo de desintegración. V: Volumen. M: Masa. B: Constante. D: Tamaño (i: inicial; f: final). 2.3.2.3. Desviaciones de las Leyes de Rittinger y Kick Las desviaciones que presentan en la práctica ambas leyes se deben a lo siguiente: a) Se partía del principio de que la desintegración produce productos de igual forma que los iniciales (isostenia), es decir, que al desintegrar partículas de forma cúbica se producían cubitos o si se partía de esferas se producían esferitas. Este principio no es válido. b) Se suponía que los materiales son isótropos (igual resistencia en todas direcciones (anisotropía). c) No se consideraba que los productos a desintegrar pueden tener grietas superficiales (lugares donde se comienza a desintegrar el material sin consumo de energía). d) No se tuvieron en cuenta ni las deformaciones elásticas, ni que el producto se mueve dentro de la máquina, lo que produce rozamientos calor del material, etc. e) No se consideraba que la materia ya molida amortigua el golpe de la maquina contra la materia aun no molida. 2.3.2.4. Teoría de Bond
  • 13. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 13 Esta teoría se ajusta con bastante aproximación a la desintegración de minerales por vía húmeda; se expresa de la siguiente forma: “El trabajo de romper una roca es el necesario para sobrepasar su deformación crítica y que aparezcan grietas de fractura; luego la fractura se reduce sin aportes apreciables de energía”. La expresión es la siguiente: Dónde: Wi: Índice energético del material (KWh por tonelada necesarios para reducir un material desde un tamaño infinito hasta que el 80% pase por el tamiz de 100 (10-6 m). Di y Df: Tamaño inicial y final de las partículas. W: Trabajo de desintegración. 2.4. TRITURADORAS Existe una gran cantidad de trituradoras de distinto tipo, las que permiten efectuar el trabajo de desintegración en la preparación de rocas y minerales. Conforme al tipo de trituradora y a los esfuerzos a los que someten a las rocas se utilizan unas u otras con sus ventajas técnico-económicas propias de cada una. Seguidamente se consideraran solo aquellas que se estiman más importantes y de aplicación más generalizada. En el cuadro siguiente se detallaran los tipos de trituradora a considerar: La clasificación anterior se hace basándose en el elemento de las máquinas que efectúa la desintegración, mandíbulas, cilindros o martillos. 2.4.1. Trituradoras de Mandíbulas
  • 14. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 14 Las trituradoras de mandíbulas comprenden las denominadas de acción periódica, conocidas, generalmente como “Trituradoras de mandíbulas” y las de acción continua, llamadas más comúnmente “Trituradoras giratorias” o “Trituradoras cónicas”. Ambos tipos de trituradoras de mandíbula trabajan (desintegran) fundamentalmente por el efecto de aplastamiento (compresión) y, en menor grado, por la flexión, predominando este último efecto más en las de acción continua. Estas trituradoras se denominan de mandíbulas pues desintegran rocas y minerales en forma similar a la masticación que ejerce el ser humano sobre los alimentos. Las trituradoras de mandíbulas (nos referiremos en adelante a las de acción periódica en estos términos), se utilizan principalmente para la desintegración de material grueso, produciendo material irregular, puntiagudo y con aristas. Generalmente se utilizan en trituración primaria y, eventualmente, en trituración secundaria. Las trituradoras giratorias o cónicas (en adelante nos referiremos a las de acción continua en estos términos), se utilizan en trituración primaria, secundaria y terciaria). 2.3.1.1 Trituradoras de Acción Periódica. Trituradoras de Mandíbulas Existen cuatro tipos de trituradoras de mandíbulas: las de doble efecto (tipo Blake), las de simple efecto (tipo Dalton), la tipo Lyon y la tipo Dodge. Las dos primeras son de uso más generalizado. Trituradoras tipo Blake (Doble efecto) La trituradora tipo Blake cuenta con dos mandíbulas (ver Figura N°2), una fija (7) y una móvil (5), que son las que producen la desintegración de las rocas con un movimiento de masticación. La mandíbula móvil se acerca y aleja de la fija pivoteando en un punto superior de suspensión (10). El movimiento de la mandíbula se logra por el ccionamiento de un motor, que se acopla a través de correas, con un eje (1). En forma excéntrica al eje (2) va acoplada una biela (3) que merced a la excentricidad, sube y baja. Dicha biela, en su parte inferior tiene una articulación, a las que van unidas dos riostras (4) (o placas riostras). Dichas riostras se unen, en el extremo opuesto a la articulación, una a la mandíbula móvil (en su parte inferior) y la otra a un apoyo fijo. Al subir la biela, arrastra hacia arriba las riostras, horizontal izándolas y haciendo mover el extremo inferior de la mandíbula móvil hacia la fija. Cuando la biela baja, arrastra a las riostras hacia abajo y la mandíbula móvil se aleja de la fija. De esta forma, alternativamente, la mandíbula móvil se acerca y aleja de la fija. Cuando se acerca comprime las rocas que se encuentran en el interior de la maquina; cuando se aleja las piedras van cayendo por gravedad. Las rocas a triturar ingresan por la boca de carga, en la parte superior (9) y
  • 15. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 15 salen de la maquina por la parte inferior (8) por gravedad. Durante su recorrido se van desintegrando. Figura No 2. Esquema Trituradora tipo Blake.
  • 16. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 16 Figura No 3. Corte Trituradora tipo Blake. Las principales partes de las maquinas son las siguientes: a) Las mandíbulas, que cuentan con placas de recubrimiento llamadas placas de trituración (6), que pueden ser lisas u onduladas (estas permiten ejercer el esfuerzo de flexión sobre las rocas). b) El eje (1), que cuenta en un extremo con una polea (donde se acoplan las correas que transmiten el movimiento del motor al eje) y en el extremo opuesto con un volante de gran masa que ejerce la función de acumulador de energía, cuando la mandíbula móvil se aleja de la fija (no tritura), la que devuelve cuando la móvil se acerca a la fija (tritura). c) La biela, que transmite el movimiento del eje a las riostras que mueven la mandíbula móvil. Las riostras, además de transmitir el movimiento, sirven como fusibles del sistema.
  • 17. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 17 Tienen algún punto de la pieza de menor resistencia que el conjunto que hace que cuando la maquina realice un esfuerzo superior al previsto en su dimensionamiento, se rompa la riostra en su punto débil y evite la rotura de la máquina. La abertura de salida del material (8) (abertura de cierre), puede regularse acortando o alargando la riostra que está unida al apoyo fijo. La abertura de cierre tiene dos tamaños extremos, la denominada abertura de cierre mínimo (es el momento en que el giro del eje hace que la mandíbula móvil esté más cerca de la fija) y la abertura de cierre (máximo) que es cuando el eje giro 180° de la anterior posición, es decir, cuando la mandíbula móvil está más alejada de la fija. Las rocas trituradas saldrán en una diversidad de tamaños acotados por las aberturas de cierre mínimo y máximo. En general, cuando nos referimos en adelante al término “abertura de cierre” nos estaremos refiriendo a la abertura de cierre mínimo que es la que habitualmente se mide. En la medida que se varia en una maquina la abertura de cierre, se estarán variando los tamaños de salida de sus productos y, por consiguiente, su grado de desintegración. Las maquinas tendrán distintas curvas granulométricas del material producido, uno por cada abertura de cierre empleada. El bastidor de la trituradora está formado por una especie de cajón rectangular que puede estar construido en fundición de alta resistencia, de acero moldeado o de chapas y perfiles laminados y soldados. Las mandíbulas están protegidas por placas de trituración (placas de desgaste) y construidas en acero al manganeso, las que se reemplazan periódicamente en función del desgaste. El resto de las piezas suelen ser construidas en acero moldeado o acero duro. El eje suele ir montado sobre cojinetes de rodillos. El número de compresiones varía entre 50 y 750 por minuto, siendo los valores más comunes entre 150 y 300. Las velocidades de compresión están entre 0,20 y 0,50 m/seg.
  • 18. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 18 2.5. DESCRIPCIÓN DE CANTERAS Las principales canteras son las siguientes (Tabla 27): 2.5.1. Cantera Río Ollachea Se encuentra en el distrito de Ollachea, provincia de Carabaya, a 1,2 km en línea recta al norte del poblado de Ollachea. Sus coordenadas UTM son 8475654N, 340661E. El acceso es mediante el siguiente itinerario: Juliaca-Macusani (211 km por carretera asfaltada), Macusani-Ollachea (50,5 km por carretera afirmada), el camino hacia la cantera hacia San Gabán (aproximadamente1,5 km). Consiste de materiales de lecho de río y de terrazas fluviales, compuesto por cantos rodados, limos y arenas. Los cantos rodados subredondeados son de origen volcánico, de diversos tamaños (gravas a bloques). El espesor de la terraza fluvial es de 8 m aproximadamente (Foto 21).La cantera se explota a tajo abierto y de forma semimecanizada. El material es usado en obras viales cercanas a la cantera. Casi siempre, en la construcción de carreteras, se requiere que el material de relleno sea de canteras cercanas, ya que el flete por el transporte del material, en este tipo de obras debe ser mínimo. 2.5.2. Cantera Río Crucero Se encuentra en el distrito de Potoni, provincia de Azángaro, a 6 km en línea recta al sureste de Antauta. Sus coordenadas UTM son 8414480N, 364248E. El acceso es mediante el siguiente itinerario: Juliaca-Azángaro (103 km), Azángaro-Antauta (72 km).
  • 19. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 19 Tabla 27 - Relación de canteras de áridos Foto 21. Cantera de áridos en el lecho del río Ollachea.
  • 20. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 20 Los depósitos fluviales, que se encuentran en las riberas de los ríos y en terrazas recientes, están conformados por material heterogéneo (gravas de diferente composición y diversos tamaños, mezclados con arenas y limos). El depósito se explota de manera informal y artesanal. Debido a que el material es heterogéneo, la clasificación es realizada mediante mallas para seleccionarlos por tamaños. El material es usado en obras viales. 2.5.3. Cantera Pemy GR-I Se encuentra en el distrito de Asillo, provincia de Azángaro, a 34 km en línea recta al noroeste de Azángaro. Sus coordenadas UTM son 8379723N, 352567E. El acceso desde la ciudad de Juliaca es mediante el siguiente itinerario: Juliaca-Azángaro (103 km) y desde Azángaro hasta la cantera (24,8 km). Los depósitos fluviales están compuestos por material heterogéneo (gravas, arenas y limos), que se encuentra en las riberas de los ríos. Este es explotado para su uso en construcción. 2.5.4. Cantera Chimpa Jaran Se encuentra en el distrito de Juliaca, provincia de San Román, a 5 km en línea recta al norte de Juliaca. Sus coordenadas UTM son 8293460N, 377289E. El acceso es mediante carretera asfaltada, por un tramo de 6,5 km siguiendo la ruta hacia Calapuja. El depósito consiste de areniscas rojizas, en estratos medianos, perteneciente a la Formación Calapuja. En el afloramiento, la roca se presenta muy fracturada y moderadamente alterada. Se explota de forma semimecanizada usando una chancadora para la trituración y aplanado del material.El producto final es la piedra aplanada clasificada por tamaños (Foto 22).
  • 21. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 21 Foto 22. Cantera de áridos explotado de forma semimecanizada. 2.5.5. Cantera Pichincha Se encuentra en el distrito y provincia de Lampa, a 3 km en línea recta al sur del poblado de Lampa. Sus coordenadas UTM son 8298380N, 354718E. El acceso desde la ciudad de Juliaca es mediante el siguiente itinerario: Juliaca-Lampa, por 33 km de carretera asfaltada. El depósito consiste de arenas limosas de color marrón amarillento, producto de la meteorización de la roca caja, perteneciente al Grupo Cabanillas, que está compuesto por areniscas y lutitas. En el afloramiento, la roca se presenta muy alterada e intensamente fracturada, además, tiene un espesor aproximado de 3 m. Las rocas del Grupo Cabanillas están siendo explotadas en pequeñas canteras por artesanos informales, que extraen el material de manera informal. Esta actividad es observada a lo largo de la carretera hacia Juliaca. 2.5.6. Cantera Huacochullo Se encuentra en el distrito de Pichacani, provincia de Puno, a 61 km en línea recta al sur de Puno. Sus coordenadas UTM son 8191595N, 364918E. El acceso desde la ciudad de Puno, es mediante la carretera asfaltada siguiendo la ruta hacia Moquegua, en un tramo de 77 km.
  • 22. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 22 Los depósitos aluviales están compuestos por gravas subredondeadas, arenas y limos. El espesor del material es de 3 m aproximadamente. La cantera se explota a tajo abierto y de forma semimecanizada. El material es clasificado y usado como material de ripiado en la construcción de carreteras (Foto 23). Foto 23. Vista panorámica de la cantera Huacochullo. 2.5.7. Cantera San Pedro 2000 Se encuentra en el distrito y provincia de Puno, a 5 km en línea recta al sur de la ciudad de Puno.Sus coordenadas UTM son 8242320N, 391569E. El acceso desde la ciudad de Puno es mediante la carretera asfaltada, siguiendo la ruta hacia Moquegua por un tramo de 6 km.La cantera se encuentra a 500 m de la carretera. El depósito consiste de conglomerados formados por gravas subredondeadas a subangulosas, englobadas en matriz arenosa. Estratigráficamente, pertenece al Grupo Puno. 2.6. MERCADO
  • 23. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 23 2.6.1. Oferta potencial 2.6.1.1. Nacional De acuerdo a la información básica del INGEMMET y la verificación en el campo, se aprecia que a lo largo y ancho del territorio peruano existen importantes recursos no metálicos denominados áridos (arenas gruesa, arena fina, gravas-arenas o arenas y gravas, gravillas, hormigón, ripios, conglomerados, piedras de construcción, materiales de construcción, etc.), usados en la industria de la construcción.Sin embargo, dicha información no está completa, debido a que falta la verificación de 22 regiones. A la fecha, con la verificación de las regiones de Moquegua, Tacna y –en este caso– Puno, se ha incrementado de 296 ocurrencias y canteras registras en 2007 a 348 después de la verificación, como se puede observar en la Fig.5. Fuente: Base de datos de rocas y minerales industriales (2010) INGEMMET. 2.6.1.2. Regional De acuerdo con la verificación de campo y la información consultada de la región Puno, se incrementó de 7 canteras registradas hasta el año 2007 a 22 para el año 2009. En la Fig. 6 se aprecia la distribución de las ocurrencias y canteras de áridos en cada una de las 9 provincias; las más representativas son Azángaro, San Román, Carabaya y Puno. Este potencial, sin duda, asegura el abastecimiento en el futuro para las obras de infraestructura y edificaciones que se vienen realizando en cada una de las provincias de la región.
  • 24. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 24 Producción nacional La producción nacional de áridos para la construcción está íntimamente relacionada al desarrollo de la industria de la construcción en general. Estos materiales son indispensables desde las edificaciones de viviendas hasta la infraestructura del país. El valor de los áridos o materiales de construcción es generalmente bajo, mientras que los gastos de transporte son elevados. En muchos casos, su incidencia es relativa en relación a la abundancia de estos materiales y a la cercanía de los consumidores. Por ello, las canteras de dichos recursos son más valiosas cuando más cerca se encuentre a los centros de consumo. En la Tabla 29, se observa que, en la última década, el crecimiento promedio anual de la producción peruana de áridos para la construcción fue de 13%, lo cual está en relación directa con el ritmo de crecimiento de la industria de la construcción, la expansión urbana y el desarrollo de la infraestructura a nivel nacional. Tabla 28 Canteras y ocurrencias de áridos en la región Puno por provincias y Distritos Fuente = Información recopilada en campo (año 2009)
  • 25. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 25 Foto 24. Vista panorámica del rio Ollachea. Foto 25. Cantera artesanal de áridos Hilacoyo 1.
  • 26. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 26 Tabla 29 Producción estimada de áridos para la construcción por sustancias en el Perú (en toneladas métricas) Fuente: A. Díaz y J. Ramirez (2009), Compendio de rocas y minerales industriales en el Perú e información acopiada en el campo (año 2009). Producción regional Los áridos para la construcción en la región Puno están siendo explotados en diferentes niveles de producción: mediana minería, pequeña minería y artesanales, tanto formales como informales, con excepción de algunos productores que explotan dicho material para la construcción de la carretera Interoceánica, empleando maquinarias modernas para su explotación. Los demás emplean métodos semimecanizados, manuales o artesanales en sus operaciones. Las canteras que se explotan en esta región se encuentran en áreas próximas a las grandes ciudades y obras de infraestructura, especialmente de desarrollo vial, que son las de mayor consumo de estos recursos (fotos 26 al 29). En la Tabla 30, se puede analizar la tendencia de la producción de áridos en la región Puno durante los últimos 15 años, en los que se ha experimentado un crecimiento promedio anual del 52%, debido en gran parte al crecimiento urbano y poblacional de las ciudades de Juliaca, Puno, Ayaviri, Lampa, Macusani y otras capitales provinciales, así como por el desarrollo y mantenimiento de las obras de infraestructura (caminos, carreteras, represas, canales de irrigación, etc.), edificaciones públicas y privadas, como la carretera Interoceánica, la red de carreteras regionales, vecinales, etc. Tabla 30 Evolución de la producción de áridos en la región Puno por provincias
  • 27. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 27 Fuente: A. Díaz y J. Ramirez (2009), Compendio de rocas y minerales industriales en el Perú e información acopiada en el campo (año 2009). Foto 26. Vista panorámica de la cantera de áridos deChejeCheje– Moho.
  • 28. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 28 Foto 27. Cantera de áridos Catacancha-Jaquene–Macusani. Foto 28. Cantera de áridos rio Cabanillas – Cabanillas – San Román.
  • 29. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 29 Foto 29. Cantera de arcillas y áridos–Juliaca - San Román. 2.7. PRINCIPALES PRODUCTORES Tabla 31 Principales productores de áridos Fuente: Datos tomados en el campo (2009) 2.8. DEMANDA POTENCIAL
  • 30. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 30 No existe información registrada concerniente al consumo real de estos recursos, por lo consiguiente se analizarán desde el punto de vista del consumo aparente. 2.9. CONSUMO APARENTE REGIONAL El consumo aparente de los áridos en ambas regiones es usado al 100% localmente y está en relación directa con el desarrollo y crecimiento de la construcción de sus obras de viviendas e infraestructura. Por tanto, la comercialización de estas materias primas es de carácter interno. En la Fig. 7, se observa la tendencia del consumo en cada una de las provincias de la región. Las de mayor consumo son las provincias de San Román, Azángaro, Sandia y Puno, debido al mayor crecimiento y expansión urbana registrada en los últimos 15 años. Fuente: Estimado según tendencias del mercado en la última década. PRINCIPALES USOS
  • 31. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 31 Como se sabe, los áridos (gravas, arena, piedra clasificada, etc.) son abundantes en el planeta Tierra. Estos son de diversos tamaños, desde material muy fino, casi impalpable, de 60 micras de diámetro, hasta los mayores fragmentos, cuya dimensión máxima puede alcanzar varios metros. En Puno, abundan los áridos naturales en depósitos naturales no consolidados. Estos materiales varían para las diversas aplicaciones. López, en su libro Manual de áridos prospección, explotación y aplicaciones, enumera las siguientes aplicaciones:  Agregados para carreteras  Áridos para hormigones  Áridos para drenaje, filtración y control de erosión  Áridos especiales (ligeros, o sea rocas de pequeña densidad)  Agregados para usos industriales Se denominan agregados industriales a los productos naturales o artificiales que son objeto de aprovechamiento en la industria. Por lo general, tienen poco valor debido al gran potencial existente y poca preparación de los mismos.  La piedra para mampostería Procede de canteras; es un material natural que se obtiene directamente y se utiliza sin ninguna transformación. Únicamente es necesario darles forma, en las estructuras de piedra, tanto para los puentes de piedra u otros  Materiales de construcción Está conformado por diferentes tipos de rocas como andesitas, basaltos, dioritas, granodioritas, gabros, sienitas, pórfidos, granitos, gneises, cuarcitas, areniscas cuarcíticas, calizas compactas, dolomitas compactas, piedra laja, sillares, etc.  Industria de tubos y hormigón armado 2.10. COMERCIO LOCAL La región de Puno registra diversas formas de abastecimiento en la demanda, es decir, en los pueblos pequeños se extraen directamente estos materiales para construcción de viviendas y obras locales, mientras que en la ciudad se distribuyen a través de transportistas (individuales), que abastecen al consumidor a través de los distribuidores minoritarios, como podemos ver en la Fig. 8, donde se ilustra claramente esta actividad.
  • 32. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 32 2.11. PRECIOS Los precios de los agregados o áridos en esta región son muy diversos, puesto que están en relación a la calidad de las sustancias, la cercanía de las canteras y el área de consumo. En general, el precio de los materiales de construcción se determina por la calidad del producto y la distancia al lugar de consumo. En la Tabla 32, se presentan los precios promedios recopilados en el mercado de la región Puno, que varían según la calidad del material y el uso final del mismo. Además, en la Tabla 33, se muestran los precios referenciales del mercado de Estados Unidos. Tabla 32 Precio promedio de no metálicos para la construcción en nuevos soles por tonelada Fuente: Información recopilada en campo (octubre, 2009). Tabla 33 Precios internacionales de no metálicos para la construcción (volumen en toneladas) Fuente: Mineral Cmomody Sumaries 1999 - 2010 USGS
  • 33. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 33 III. CALCULO DE EQUIPOS CARGUIO Y TRANSPORTE: CARGADORES FRONTALES: D = 3846 tm/día Trabajo  8 Hs por turno C.F. = (3.5 m3 ; 4.5 m3 ) P esponjado  1.7 tm/m3 Producción diaria m3 /Hr 3846 tm/día x 1 𝑑í𝑎 7 𝐻𝑟 549.4 tm/Hr 549.4 tm/Hr x 1 𝑚3 1.7 𝑡𝑚 = 323.2 m3 /Hr Calculo de Nº de cargadores frontales (C.F.) para la operación: P 𝑚3.𝐶 𝐻𝑟 = 60 𝑋 𝐶𝑐 𝑥 𝐸 𝑥 𝐹 𝑡𝑐 x DM Especificaciones: Factor de eficiencia : 0.73 Factor de llenado : 0.80 Ciclo por pase de la cuchara : 0.5 min Disponibilidad mecánica : 0.6 323.2 𝑚3.𝐶 𝐻𝑟 = 60 𝑥 𝐶𝑐 𝑥 0.73 𝑥 0.8 0.5 x 0.6 Cc = 7.68 m3
  • 34. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 34 Usaremos el de 4.5 m3 Nº C.F. = 𝐶𝑐 4.5 𝑚3 = 1.7 Nº C.F. = 2.1+ 1 Stanby = 3 (cargadores frontales) DETERMINANDO EL TRACTOR: Pr = 3846 tm/día x 0.3 = 1153.8 tm/día Pr = 3232 m3 /hr x 0.3 = 96.96 m3 /hr = 126.8 yd3 = 0.6 CALCULO DEL LAMPON: Yd3 /hora = 60 𝑥 𝐶𝐿 𝑥 0.68 𝑥 𝐸 𝑇𝐶 126.8 yd3 /Hora = 60 𝑥 𝐶𝐿 𝑥 0.60 𝑥 0.6 1.1. (L = 6.5 yd3 (4.9 m3 ) Tractor H68 serie II (4.9 m3 ) (6.5 yd3 ) CALCULO DEL RENDIMIENTO DEL TRACTOR: Ch = 4.9 m3 /hr Tf = 0.2 = 0.6 Vida = 3 Km/h Tc =? Vregreso = 4.5 km/h Distancia de la cantera = 25 m Tc = Tf + Tv Tc = 25 𝑥 60 3 𝑥 1000 + 25 𝑥 60 4.5 𝑥 1000 = 0.5 + 0.33 = 0.83 min Tc = 0.2 + 0.83 = 1.03 min 1.1. min Pt m3 /h = 60 𝑥 4.94 𝑚3 𝑥 0.6 1.𝐿 = 161.24 m3 /hr
  • 35. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 35 Empuje mal efectuado: Rt = 121.25 m3 /hr Rt = 206.13 DETERMINACIÓN DE TRACTORES: Nº TRACTORES = 𝑃𝑅 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜 𝑥 𝑡𝑚 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑥 ∈ Nº TRACTORES = 1153.8 𝑡𝑚/𝑑í𝑎 8 𝑥 206.1 𝑥 0.6 = 1.16 + 1 Nº TRACTORES = 2UNIDAD DETERMINACIÓN DE CAMIONES: Camiones 15 m3 (25.5 tm) P = 3846 tm/día 8 Hr/día = teff = 7.5 hr/día P esponjado = 1.7 tm/m3 CALCULO DEL CICLO DE TRANSPORTE: Tf = Carguío # pases 3 min Descarga 2 min 5 min TIEMPO VARIABLE: 70 min Ciclo total = 70 + 5 = 75 min CICLO x HORA = 60 𝑚𝑖𝑛 70 𝑚𝑖𝑛 = 0.857 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝐻 𝑥 𝐶𝐴𝑀𝐼𝑂𝑁 RENDIMIENTO = 0.857 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝐻 𝑥 𝐶𝐴𝑀𝐼𝑂𝑁 x 25.5 𝑇𝑚 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 = 21.85 𝑇𝑚 𝐻 𝑥 𝐶𝐴𝑀𝐼𝑂𝑁 # CAMIONES = 512.8 𝑡𝑚 𝐻𝑜𝑟𝑎 21.85 𝑡𝑚/𝐻𝑜𝑟𝑎 = 23.5 C # CAMIONES = 24 + 1 Stanby =25 C IV. CONCLUSION.
  • 36. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 36 Para obtener hormigones de buena calidad, es indispensable utilizar áridos que sean también de buena calidad, pues el hormigón no es otra cosa que piedra y arena cohesionados por el cemento, que toma la forma de encofrados o moldes diseñados previamente, o dicho en otras palabras, el hormigón es una cadena, y como tal, es tan fuerte como el más débil de sus componentes; por lo tanto fallará si uno solo de sus elementos es de baja calidad o escasa resistencia. De allí la importancia de obtener áridos de óptima calidad, limpios y de alta resistencia, que cumplan con tamaños o granulometrías estipulados en las normas técnicas, permitiendo lograr el mejor hormigón y al costo más económico. Es indispensable que los áridos están libres de toda impureza, como arcillas, sales, materias orgánicas, etc., puesto que éstos afectan al cemento y disminuyen la resistencia final del conjunto. El proceso industrial de un buen árido debe ser cuidadosamente planificado y hecho bajo normas de control de calidad; se inicia con la selección del material extraído de la cantera, el cual pasa a ser triturado y por medio de zarandeos adecuados se preparan los productos de acuerdo a especificaciones técnicas a cumplir. Nuestra empresa cuenta con instalaciones y equipos industriales únicos en el Ecuador y como pocos en el mundo, que incluso llegan al lavado de arena; dispone de laboratorios propios para el control de la calidad de la materia prima y de los productos en todas sus fases; está en capacidad de producir áridos de cualquier granulometría que requiera el cliente y las entregas son inmediatas Forma y tamaño La composición, forma y tamaño de los agregados influyen sobre la resistencia y calidad del hormigón. Su influencia viene determinada indirectamente por la cantidad de agua que es necesario añadir a la mezcla para obtener la docilidad y compactación necesaria. Se llama superficie específica del agregado, a la superficie por kilogramo de los agregados. Esta superficie es mayor o menor según el tamaño de los agregados. Cuando los agregados son pequeños su superficie es más elevada que cuando se trata de agregados gruesos. Si se mantiene el valor de la superficie específica del agregado, la cantidad de agua que es necesaria para una docilidad y resistencia determinadas permanece constante, independientemente de la granulometría. ¿Cómo conseguir una granulometría compacta?
  • 37. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 37 Cuanto más pequeño sea el tamaño del agregado tanto mayor será su superficie específica; se debe tender a alcanzar un tamaño máximo de agregado, tan elevado como sea posible, e ir disminuyendo el tamaño, de forma que los huecos comprendidos entre el agregado grueso se vayan llenando con la mínima cantidad de agregado fino. Este proceso no se puede llevar a cabo de una manera rigurosa, ya que un agregado clasificado de esta manera conducirá a una estructura muy poco cohesiva, por lo que un ligero exceso de finos es necesario. ¿Qué características deben reunir los agregados? No deben tener arcillas, limos y materias orgánicas. En general, los agregados de baja densidad son poco resistentes y porosos. La humedad de los agregados tiene gran importancia en la dosificación del hormigón, sobre todo si se dosifica en volumen, ya que existe un esponjamiento del agregado que aumenta su volumen. Este aumento es considerable en las arenas. Al dosificar el agua de amasado hay que tener en cuenta la humedad de los agregados. La arena de mina contiene demasiada arcilla y es necesario lavarla para su empleo en hormigón armado. Las arenas de mar, lavadas con agua dulce, se pueden emplear en hormigón armado. ¿Cómo dosificar los agregados? Hay que separar el agregado grueso en diferentes tamaños, para luego mezclarlo en las proporciones convenientes. El agregado fino se suele combinar segoen los tipos de arena. Una clasificación muy precisa de agregados se debe mirar siempre desde el punto de vista técnico-económico, contrapesando el costo de la clasificación de los agregados frente a la calidad obtenida en el hormigón. ¿Cómo debe ser la forma de los agregados?
  • 38. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 38 Si se emplean agregados gruesos de formas inadecuadas, la cantidad de cemento necesaria para obtener una buena resistencia es elevada. Estas formas inadecuadas son las de tipos lajoso y su proporción en la mezcla se limita por el coeficiente de forma de la grava. Se entiende por coeficiente de forma de un agregado el obtenido a partir de un conjunto de granos, seún la relación entre la suma de sus voloemenes y la suma de los voloemenes de las esferas circunscritas a cada grano. La Instrucción para el proyecto y ejecución de obras de hormigón en masa y armado prescribe que el valor del coeficiente de forma no debe ser inferior a 0,15. V. BIBLIOGRAFIA
  • 39. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 39  “Tecnología de los Aparatos de Fragmentación y de clasificación Dimensional” - E. C.  Blanc – Colección rocas y minerales – Madrid.  “Trituración, Molienda y Separación de Minerales” – Waganoff – Editorial Alsina.  “Manual de preparación de Minerales” – Taggart.  “Manual de trituración y cribado” – Metso.  “Ingeniería Química 2: Unidades SI, operaciones básicas, Volumen 1” - J. M. Coulson, J.  F. Richardson, J. R. Backhurst, J. H. Harker.  Estudio ANEXOS
  • 40. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 40 ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS PROSPECCIONES DE SUELOS Y ENSAYOS DESTRUCTIVOS EN EL PAVIMENTO 7.1 ESTUDIO DE SUELOS Con el objeto verificar los espesores de los suelos existentes en los sectores de la Carretera en Estudio se ejecutaron 26 calicatas exploratorias de 1.2 m. de profundidad sobre la plataforma existente. Así mismo en los puntos de máxima deflexión se efectuaron 16 calicatas de verificación. En cada una de estas calicatas de deflexiones altas se determinó el espesor de las diferentes capas del pavimento y suelo de fundación para su clasificación y verificación de calidad trasladándose a nuestro laboratorio instalado en la Provincia de Puno, donde se practicaron los ensayos de granulometría y determinación de constantes físicas para los fines de clasificación por el sistema AASHTO y SUCS. Sobre muestras típicas de los diferentes tipos de suelos se ejecutaron ensayos de proctor y C.B.R. (norma ASTM D 1883), a los efectos de determinar la capacidad portante de los mismos. También se tomaron muestras de la capa de rodadura mezclada con 15 cm de espesor de base existente de cada una de las calicatas para obtener una muestra representativa del tramo. las cuales fueron enviadas a Lima para realizarle ensayos de reciclado asfáltico. Los resultados obtenidos en estos ensayos se han consignado en los CUADROS RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO que se muestra en el cuadro adjunto; los formatos de los ensayos se presentan en los anexos denominado Ensayos de plataforma. 7.1.2 ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO EXISTENTE Se ha verificado que en el tramo la superficie de rodadura es: carpeta asfáltica en frío, TSB, mortero asfáltico y carpeta asfáltica de un espesor variable de 2 a 15 cm. A continuación se indica los tramos con distintas capas de rodadura. Progresiva Tipo de Capa de Rodadura Variación de Espesor Espesor promedio (cm) Km. inicio Km. fin (cm) 1363+000 1365+400 Carpeta asfáltica en frío 2.5 - 8.0 5.3 1365+400 1369+000 TSB 2.5 2.5 1369+000 1376+000 Carpeta asfáltica en frío 2.5 - 3.0 2.7 1376+000 1381+750 Mortero asfáltico 4.0 - 15.0 7.5 1381+750 1382+800 Carpeta asfáltica en frío 2.0 2.0 1382+800 1387+000 Mortero asfáltico 4.0 4.0 1387+000 1391+250 Carpeta asfáltica 5.0 5.0
  • 41. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 41 1391+250 1411+000 Mortero asfáltico 2.5 - 5.0 3.7 1411+000 1413+000 Carpeta asfáltica en frío 2.0 - 3.0 2.5 Luego de la evaluación del pavimento se ha sectorizado la carretera en sectores homogéneos como se indica en el cuadro S-01. y donde se presentan los espesores promedios de cada capa del pavimento. Cuadro S-01 Espesores promedios del pavimento existente (cm.) Capa de rodadura M1 M2 Total Pav. Sección 1 5.3 42.0 0.0 47.3 Sección 2 2.5 40.5 0.0 43.0 Sección 3 5.2 28.1 20.6 54.0 Sección 4 5.0 38.3 37.7 81.0 Sección 5 3.8 30.8 21.3 55.8 Sección 6 3.0 34.9 11.3 49.5 Promedio 4.2 35.77 15.15 55.1 La capa superior M1 corresponde a la capa de base existente constituida por un material granular tipo afirmado, clasificado como: A-2-4 Y A-2-6, con plasticidad de que varía de 7.20 a 16.30 como máximo, sub redondeada, aunque su compactación varía por lo general entre 93% - 97% de la máxima densidad; cuyo comportamiento se considera aceptable pues no presenta deformaciones considerables. De los resultados encontrados a nivel de capa superior, se han extraído un resumen de resultados y se indican en el cuadro S-02 Cuadro S-02
  • 42. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 42 Resultados de Ensayos de Laboratorio de la Capa Superior (Base Existente) Humedad % pasa CBR MDS OCH % de Natural 200 100 (%) gr/cm3 % Comp. Promedio 3.94 15.21 72.15 2.10 7.14 95.50 Máximo 9.80 18.00 96.40 2.12 9.30 97.00 Mínimo 2.12 12.80 60.00 2.06 5.60 93.00 Del análisis de los resultados observados en el cuadro S-02, podemos observar que en general las muestras de capa superior están por debajo de la humedad optima lo que se refleja en el porcentaje de compactación, siendo este en promedio alrededor del 95.50 % de la máxima densidad seca, la misma que se encuentra en promedio alrededor de 2.10 gr/cm3 , con una humedad optima promedio de 7.14 %. Asimismo podemos observar que en la totalidad de calicatas el material es de tipo afirmado, no corresponde a material de base. Los valores de CBR al 100% de la máxima densidad seca se encuentran en promedio 72.15% con valores mínimos registrados de 60.00%. El material de la segunda capa de sub base existente, su clasificación varia de A-1-a, A-2- 4, A-2-6 y A-4, su plasticidad varia de 5.00 a un máximo de 15.70, su compactación alterna entre valores desde 91% al 96% de la máxima densidad. Los resultados encontrados a nivel de capa intermedia (sub base), se incluyen en el resumen de laboratorio y se indican en el cuadro S-03 Cuadro S-03 Resultados de Ensayos de Laboratorio de la Capa Intermedia Humedad % pasa CBR MDS OCH % de Natural 200 100 (%) gr/cm3 % Comp. Promedio 7.16 24.11 50.74 2.03 9.42 93.25 Máximo 15.91 39.60 92.90 2.15 15.70 96.0 Mínimo 4.29 10.00 20.00 1.71 6.30 91.0 Del análisis de los resultados observados en el cuadro S-03, podemos observar que en general las muestras de Sub-base están por debajo de la humedad optima lo que se refleja en el porcentaje de compactación, siendo este en promedio alrededor del 93.25% de la máxima densidad seca, la misma que se encuentra en promedio alrededor de 2.03 gr/cm3 , con una humedad optima promedio de 9.42 %.
  • 43. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 43 Los valores de CBR al 100% de la máxima densidad seca se encuentran en promedio por el orden del 50.74 % con valores mínimos registrados de 20.00 %, encontrándose igualmente cerca de los límites tolerables. El material al nivel de la capa subyacente a la capa intermedia ó sub base existente es del tipo granular cuya clasificación es de A-4, A-5, su plasticidad varia de 4.20 a un máximo 10.70, su compactación alterna entre valores desde 82% al 87% de la máxima densidad. Los resultados encontrados a nivel de capa interna, se incluyen en un resumen de resultados y se indican en el cuadro S-04 Cuadro S-04 Humedad % pasa CBR MDS OCH % de Natural 200 100 (%) gr/cm3 % Comp. Promedio 12.13 59.45 21.53 1.58 18.60 84.75 Máximo 12.77 67.70 45.70 2.06 22.50 87.00 Mínimo 10.61 40.50 12.6 1.42 8.33 82.00 Del análisis de los resultados observados en el cuadro S-04, podemos observar que en general las muestras de Capa subyacente están por debajo de la humedad optima lo que se refleja en el porcentaje de compactación, siendo este en promedio alrededor del 84.75 % de la máxima densidad seca, la misma que se encuentra en promedio alrededor de 1.58 gr/cm3 , con una humedad optima promedio de 18.60 %. Asimismo podemos observar que los porcentajes del material que pasa la malla # 200, en promedio es de 59.45 %, que indica presencia de materiales mas finos en la capa inferior. Los valores de CBR al 100% de la máxima densidad seca se encuentran en promedio por el orden de 21.53 %, lo cual indican que la capa inferior de apoyo es de buena capacidad soporte. Estos suelos en general se encuentran consolidados y compactos por el tráfico. No se ubicó napa freática en las perforaciones realizadas. 7.1.3 Trabajos de Campo Se realizaron prospecciones para la verificación de los espesores de las capas del pavimento y clasificación visual de los suelos que lo conforman, con una frecuencia de una cada dos (2) Km. en forma alternada en lado derecho e izquierdo de la pista, y una profundidad de 1.2 m. Asimismo, se realizaron calicatas de 1.50 m en puntos donde se detectaron deflexiones altas para la verificación de los espesores de las capas del pavimento, la clasificación de los suelos que lo conforman, proctor y CBR. En un total de 16 calicatas adicionales en las siguientes progresivas:
  • 44. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 44 Calicata Nº Progresiva Lado de la Pista CDA-01 Km.1364+400 derecho CDA-02 Km. 1365+400 derecho CDA-03 Km. 1374+800 izquierdo CDA-04 Km. 1377+300 derecho CDA-05 Km. 1380+900 derecho CDA-06 Km. 1381+300 derecho CDA-07 Km. 1381+750 izquierdo CDA-08 Km. 1382+000 derecho CDA-09 Km. 1382+800 derecho CDA-10 Km. 1383+400 derecho CDA-11 Km. 1386+300 derecho CDA-12 Km. 1392+500 derecho CDA-13 Km. 1407+500 derecho CDA-14 Km. 1408+300 derecho CDA-15 Km. 1410+700 derecho CDA-16 Km. 1412+450 izquierdo En las cuales se efectuaron ensayos de caracterización física de los materiales: de las distintas capas de los pavimentos encontrados. A continuación se adjunta los reportes de perforaciones en plataforma. 7.1.4 Trabajos de Gabinete Se analizaron los resultados de laboratorio y fueron contrastados con los resultados de las evaluaciones deflectométricas así como, como las condiciones de funcionalidad y seguridad, a fin de sectorizar en sectores homogéneos los tramos a analizar y dar solución para la vida útil del pavimento. A continuación se adjunta el resumen de ensayos en plataforma.
  • 45. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 45 7.2 CANTERAS 7.2.1 Ubicación y Descripción del Área del Trabajo Las canteras, fuentes de agua y depósitos de materiales excedentes se encuentran ubicadas dentro del ámbito del proyecto, el cual está ubicado en el departamento de Puno, provincias de Puno, del Collao, y Chucuito. El área de trabajo comprende una zona con altitudes que varían entre los 3,847.5 y 3,812.5 m.s.n.m. 7.2.2 Alcance del Trabajo El alcance del trabajo de verificación de canteras consistió en la ubicación, delimitación, definición de caminos de acceso y evaluación del rendimiento de material. Asimismo se verificó, mediante análisis efectuados a las muestras las propiedades y calidad de los materiales utilizados. En cuanto a las fuentes de agua se procedió a la ubicación, delimitación, definición de caminos de acceso y evaluación de su disponibilidad. Se verificó igualmente, mediante análisis efectuados a las muestras, las propiedades y calidad de los recursos hídricos. 7.3 ANTECEDENTES .3.1 RECOPILACION De la información recopilada de los estudios e informes existentes de la carretera Puno – Desaguadero realizada por el Ministerio de Transportes y comunicaciones Provias Nacional Zona XIV puno, se tiene las siguientes canteras, comprendidas en la zona del proyecto materia del presente estudio: 1 Cantera : Santa Maria Ubicación : Km 3+000 del tramo Lado : Derecho. Acceso : 2000 m. Descripción : Suelo de origen Fluvial- glacial. Superficialmente tiene un estrato de arena arcillosa. SUCS: SW y ASSHTO: A-1-a(0) Usos : Chancado para Base y Sub Base, Concretos y Asfaltos. Potencia : 100,000 m3. Eficiencia : 70% par concretos y 30% para Asfaltos. Tratamientos : limpieza de cobertura superficial 060 m, zarandeo y selección
  • 46. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 46 Disponibilidad : propiedad privada, pertenece a la comunidad Periodo de Explotación : Todo el año 2 Cantera : Jussapujo Ubicación : Km 03+230 del tramo Lado : Izquierdo Acceso : 100 m. Descripción : Suelo de origen Fluvial. Superficialmente tiene un estrato de arena Arcillosa con cobertura vegetal, SUCS: SM y ASSHTO: A-1-b(0) Usos : Para relleno con 70% de la cantera de Santa María. Potencia : 10,000 m3. Eficiencia : 35%. Tratamientos : limpieza de cobertura superficial 060 m, Zarandeo. Disponibilidad : propiedad de la comunidad Periodo de Explotación : Todo el año
  • 47. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 47 3 Cantera : Checa Ubicación : Km 10+000 del tramo Lado : Derecho Acceso : 100 m. Descripción : Arena gravosa pobremente graduada con gravas subredondeadas y redondeadas. SUCS: SM - SC y ASSHTO: A-2-4(0) Usos : Para relleno y mampostería Potencia : 15,000 m3. Eficiencia : 70%. Tratamientos : limpieza de cobertura superficial 0.50 m, Zarandeo y selección. Disponibilidad : propiedad privada Periodo de Explotación : Todo el año Relacion de canteras en los anexos del estudio.  Cantera : Cutimbo  Cantera : Azirumi  Cantera : Jallihuaya  Cantera : Río Ilave 7.3.2 ANALISIS Haciendo un análisis de las canteras existentes las canteras Santa María y Checa se utilizaron en la conservación del tramo adyacente de la carretera y la cantera Jussapujo en la construcción de viviendas. 7.3.3 CONCLUSIONES De la información recopilada se puede concluir: 1 Las canteras solo han sido utilizadas en conservación del tramo adyacente de la pista. 2 Las canteras sirven como relleno con excepción de la cantera de Santa María son canteras de cerro.
  • 48. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 48 7.4 ESTUDIO DE CANTERAS DE VERIFICACIÓN El estudio de canteras se ha realizado con la finalidad de verificar las fuentes de material en la zona que serán empleadas para las actividades de mantenimiento del pavimento y obras de arte. Se busca obtener información mediante un muestreo, sobre la calidad y cantidad de material en las canteras seleccionadas así como identificar sus usos y tratamientos. Conocer si cumplirá con las condiciones de las especificaciones del material que se busca, asimismo se deberá conocer la suficiente potencia y rendimiento del mismo, el estado de los accesos y su situación legal. Para el tramo Puno – Ilave del presente estudio se definió un total de 5 canteras que se puedan utilizar como materiales de construcción, a las cuales se realizó los estudios de verificación. Las canteras escogidas son:  Cantera Totorani Km 20+700 de la Ilave.  Cantera Ilave (Balsave) Km 1314+700  Cantera Pichacari Km 24+000 de Puno.  Cantera Río Cutimbo Km 23+500 de Puno.  Cantera Laraqueri Km 39+300 de Puno. 7.4.1 Ubicación de Canteras y Características Principales. a. CANTERA TOTORANI  Ubicación : Km. 22+700 de la ciudad de Ilave. Lado derecho, longitud del acceso: 750 m.  Potencia : 60,000.00 m3  Rendimiento : 95%  Tipo de material : Material de río.  Descripción : Capa de suelo compuesta de grava con matriz de arena de color marrón claro, poco húmedo, no plástico, semi compacto, las gravas tienen formas redondeadas y sub redondeadas, de tamaño máximo 6”  Usos : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento Pórtland, relleno.  Propietario : Comunidad de Totorani  Disponibilidad : en coordinación con el propietario.  Condición para su utilización: Apoyo con materiales (1,500 bols. de cemento y 3,020 ml de tuberia PBC), personal obrero de la comunidad  Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).  En el área de explotación no existe cobertura vegetal.  Tiene un área de 36,242.888 m2 , se realizaron 10 perforaciones de verificación (calicatas) Calidad de Ensayo Grueso Fino
  • 49. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 49 materiales Límite liquido NP Índice plástico NP Clasificación AASHTO A-1-a Clasificación SUCS GW Pasante No 200 0.40 % Humedad natural 2.95 % Módulo de fineza 7.10 Equivalente arena 80.30% Abrasión % 20.65 % Partículas chatas alargadas 14.60 % Caras de fractura 13.90 % Durabilidad 5.38 % 6.30% Máxima densidad 2.13 Humedad Optima 7.40 CBR 100% 97.10 CBR 95% 69.30 Sales Solubles Totales (mg/Kg) 420.00 Impuresas orgánicas aceptable b. CANTERA RÍO ILAVE (Balsave)  Ubicación : Km. 1314+700, lado Izquierdo. Long. del acceso 2Km  Potencia : 47,000.00 m3  Rendimiento : 95%  Tipo de material : Material de rio (arena).  Descripción: Estrato de suelo compuesto de arena y gravas pequeñas, color marrón, no plástica, medio húmedo, blando, las gravas son de formas sub redondeadas de tamaño maximo 2 ½”, y un tamaño en promedio de ½”, se aprecia mayor contenido de arena.  Usos : Cemento Pórtland, Slurry Seal  Propietario : ILave  Disponibilidad : en coordinación con el propietario.  Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).  En el área de explotación no existe cobertura vegetal.  Tiene un área de 24,867.084 m2,se realizaron 8 perforaciones de verificación (calicatas) Calidad de Ensayo Grueso Fino
  • 50. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 50 materiales Límite liquido NP Índice plástico NP Clasificación AASHTO A-1-a Clasificación SUCS SW Pasante No 200 1.10 % Humedad natural 3.20 % Módulo de fineza 5.24 Equivalente arena 72.70% Abrasión % 18.31 % Partículas chatas alargadas 11.40 % Caras de fractura 11.60 % Durabilidad 6.76% Sales Solubles Totales (mg/Kg) 390.00 Impuresas orgánicas aceptable c. CANTERA PICHACANI.  Ubicación : Km. 24+000 de la ciudad de puno, lado derecho. Longitud del acceso 12 Km  Potencia : 49,000.00 m3  Rendimiento : 90%  Tipo de material : Material de río.  Descripción : Estrato de suelo compuesto de grava gruesa y bolonerias con matriz arenosa color marrón claro, medio húmedo, no plástico, semi compacto, las gravas tienen formas redondeadas y sub redondeadas de tamaño máximo de 10”.  Usos : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento Pórtland, relleno.  Propietario : Sr Alejandro Ramos Rodriguez.  Disponibilidad : en coordinación con el propietario.  Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).  En el área de explotación no existe cobertura vegetal.  Tiene un área de 32,568.579 m2,se realizaron 10 perforaciones de verificación (calicatas)
  • 51. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 51 Calidad de materiales Ensayo Grueso Fino Límite liquido NP Índice plástico NP Clasificación AASHTO A-1-a Clasificación SUCS GP Pasante No 200 0.80 % Humedad natural 3.50 % Módulo de fineza 7.23 Equivalente arena 70.10% Abrasión % 22.03 % Partículas chatas alargadas 15.80 % Caras de fractura 14.40 % Durabilidad 4.55 % 6.02% Máxima densidad 2.10 Humedad Optima 7.90 CBR 100% 92.90 CBR 95% 73.50 Sales Solubles Totales (mg/Kg) 504.00 Impuresas orgánicas aceptable d. CANTERA RÍO CUTIMBO
  • 52. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 52  Ubicación : Km. 23+500 de la Ciudad de Puno lado Derecho. Longitud del acceso: 400 m.  Potencia : 95,000 m3  Rendimiento : 90%  Tipo de material : Material de río.  Descripción : Estrato de suelo compuesto de grava con matriz de arena limosa color plomo, no plástico, muy húmedo, blando, las gravas son de formas redondeadas y sub- redondeadas de tamaño máximo 3 ½”.  Usos : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento Pórtland, relleno.  Propietario :  Disponibilidad : en coordinación con el propietario.  Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).  En el área de explotación no existe cobertura vegetal.  Tiene un área de 28,119.776 m2,se realizaron 9 perforaciones de verificación (calicatas) Calidad de materiales Ensayo Grueso Fino Límite liquido NP Índice plástico NP Clasificación AASHTO A-1-a Clasificación SUCS GW Pasante No 200 1.30 % Humedad natural 2.90 % Módulo de fineza 6.35 Equivalente arena 71.30 % Abrasión % 21.07 % Partículas chatas alargadas 15.30 % Caras de fractura 11.10 % Durabilidad 5.40 % 6.41% Máxima densidad 2.15 Humedad Optima 5.90 CBR 100% 98.60 CBR 95% 62.50 Sales Solubles Totales (mg/Kg) 564.00
  • 53. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 53 Impuresas orgánicas aceptable e. CANTERA LARAQUERI  Ubicación : Km. 39+300 de la ciudad de Puno lado Derecho. Longitud del acceso: 720 m.  Potencia : 56,000 m3  Rendimiento : 90%  Tipo de material : Material de río.  Descripción : Estrato de suelo compuesta de grava con matriz arenosa de color marrón oscuro, medio húmedo, no plástico, semi compacto, las gravas son de formas sub redondeadas, de tamaño máximo 12”.  Usos : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento Pórtland, relleno.  Propietario : Comunidad de Laraqueri.  Disponibilidad : en coordinación con el propietario.  Periodo de explotación: Época de estiaje (abril – octubre).  En el área de explotación no existe cobertura vegetal.  Tiene un área de 32,563.439 m2,se realizaron 10 perforaciones de verificación (calicatas) Calidad de materiales Ensayo Grueso Fino Límite liquido NP Índice plástico NP Clasificación AASHTO A-1-a Clasificación SUCS GP Pasante No 200 1.10 % Humedad natural 3.75 % Módulo de fineza 6.16 Equivalente arena 76.70% Abrasión % 27.98 % Partículas chatas alargadas 15.00 % Caras de fractura 6.70 % Durabilidad 5.15 % 6.69% Máxima densidad 2.16 Humedad Optima 6.40
  • 54. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 54 CBR 100% 98.30 CBR 95% 69.30 Sales Solubles Totales (mg/Kg) 486.00 Impuresas orgánicas aceptable 7.4.2 Trabajo de Campo Comprendió la ubicación de los depósitos de materiales inertes más importantes en el área de influencia de la carretera actual; esto se realizó investigando las canteras utilizadas en proyectos anteriores ejecutados en la zona y aquellos utilizados por el MTC para la construcción y rehabilitación de la carretera. Ubicados los depósitos se procedió a su investigación geotécnica mediante la ejecución de pozos exploratorios hasta una profundidad de 1.50 m bajo el nivel de terreno natural en donde fue requerido. Se realizó la descripción de la calicata y se obtuvieron muestras representativas del material, anotándose el espesor de las capas. Las muestras representativas fueron remitidas al laboratorio del consorcio ubicado en la ciudad de Puno, cuyos resultados se presentan en el resumen adjunto asimismo en el volumen de anexos (anexo 5). Se prepararon reportes de perforación de canteras para cada una de ellas en las que se señalan las características físicas del depósito y del material. Adicionalmente se determinaron las distancias de transporte, las condiciones de los caminos de acceso desde la carretera en estudio hasta el centro de gravedad de la cantera y desde este punto hasta una zona de tratamiento de los agregados y/o planta de asfalto. A continuación se adjunta los reportes de perforaciones en cantera. 7.4.3 Trabajo de Gabinete Las muestras representativas de las canteras fueron remitidas al laboratorio de l consorcio ubicado en la Ciudad de Puno, en donde se realizaron los ensayos de rutina, como son: 1 Análisis granulométrico por tamizado 2 Límites líquido, plástico e índice de plasticidad 3 Contenido natural de humedad 4 Equivalente de arena 5 Compactación Proctor modificado 6 Relación soporte California (C.B.R.) 7 Abrasión en la máquina los ángeles 8 Porcentaje de particulas planas y alargadas. 9 Porcentajes de caras fracturadas 10 Módulo de fineza. Parte de estas muestras se enviaron a lima para realizarle los Siguientes ensayos en los Laboratorios de la UNI y Estudios Especiales del MTC. 11 Durabilidad 12 Ensayos de Riedel Weber 13 Ensayo de Adherencia 14 Sales Solubles totales
  • 55. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 55 15 Impurezas orgánica En base a la información de los espesores de las capas utilizables de los reportes de calicatas y al área disponible de la cantera se calculó el volumen bruto de material. Asimismo teniendo en consideración la información de los tamaños máximos y proporción de material para chancar se determinó el rendimiento de cada cantera. Disponiéndose de la información técnica requerida de los trabajos de campo y laboratorio se seleccionaron las canteras a utilizarse. Estas canteras ya han sido utilizadas en labores de pavimentación y mantenimiento de la vía en anteriores oportunidades con buenos resultados por lo que los ensayos efectuados tienen características de verificación. Habiendo analizado los antecedentes constructivos y los resultados de laboratorio, se ha seleccionado a la cantera Ilave para la producción de agregado fino para el la producción de Slurry Seals mantenimiento de la carretera. A continuación adjuntamos las fichas de cada cantera así como el resumen de ensayos.
  • 56. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 56 FICHA DE CANTERA Cantera : Cantera Totorani Ubicación : Km. 20+700 de la Carretera Ilave – totorani, al lado derecho de la vía. Acceso : 750 m. Tipo de Material : de río Área Explotable : 43,301.865 m2 Vol. Bruto Explotable : 64,952.798 m3 Potencial Neto : 60,000 m3 Rendimientos Est. : 95 %. Periodo de Explotación: Época de Estiaje. Utilización : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento Pórtland, relleno. Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno - Desaguadero Tramo Puno - Ilave Consultor : CONSORCIO San Juan Nota : Se acompaña plano topográfico
  • 57. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO 57 FICHA DE CANTERA Cantera : Cantera Ilave (Balsave) Ubicación : Km. 1314+700 de , al lado Izquierdo de la vía. Acceso : 2,000 m. Tipo de Material : de río. Área Explotable : 33,117.170 m2 Vol. Bruto Explotable : 49,675.755 m3 Potencial Neto : 47,000 m3 Rendimientos Est. : 95 % Periodo de Explotación: Época de Estiaje. Utilización : Cemento Pórtland, Slurry Seal. Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno - Desaguadero Tramo Puno - Ilave Consultor : CONSORCIO San Juan Nota : Se acompaña plano topográfico
  • 58. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO FICHA DE CANTERA Cantera : Cantera Pichacani Ubicación : Km. 24+000 de la Ciudad de Puno, al lado Derecho de la vía. Acceso : 12 Km. acondicionar acceso Tipo de Material : de río. Área Explotable : 36,505.542 m2 Vol. Bruto Explotable : 54,758.313 m3 Potencial Neto : 49,000 m3 Rendimientos Est. : 90 % Periodo de Explotación: Todo el año. Utilización : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento Pórtland, relleno. Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno - Desaguadero Tramo Puno - Ilave Consultor : CONSORCIO San Juan Nota : Se acompaña plano topográfico
  • 59. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO FICHA DE CANTERA Cantera : Cantera Cutimbo Ubicación : Km. 23+000 de la Ciudad Puno, al lado derecho de la vía. Acceso : 400 m. Tipo de Material : de río. Área Explotable : 70,869.649 m2 Vol. Bruto Explotable : 106,304.474 m3 Potencial Neto : 95,000 m3 Rendimientos Est. : 90 % Periodo de Explotación: Época de Estiaje. Utilización : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento Pórtland, relleno. Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno - Desaguadero Tramo Puno - Ilave Consultor : CONSORCIO San Juan Nota : Se acompaña plano topográfico
  • 60. CANTERAS DE EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS - PUNO FICHA DE CANTERA Cantera : Cantera Laraqueri Ubicación : Km. 39+300 de la Carretera Puno – Moquegua, al lado Izquierdo de la vía. Acceso : 720 m. Tipo de Material : de río. Área Explotable : 42,057.304 m2 Vol. Bruto Explotable : 63,085.956 m3 Potencial Neto : 56,000 m3 Rendimientos Est. : 90 % Periodo de Explotación: Época de Estiaje. Utilización : Carpeta asfáltica, base granular, sub-base granular, cemento Pórtland, relleno. Proyecto : Estudio Definitivo de Mantenimiento Periódico de la Carretera Puno - Desaguadero Tramo Puno - Ilave Consultor : CONSORCIO San Juan Nota : Se acompaña plano topográfico