Curso movimiento de tierras basico

Curso de Movimiento de tierras BASICO

Curso de movimiento de tierras

Fundamentos de
Movimientos de Tierras


Objetivo
• Revisar los conceptos para estimar el rendimiento de una máquina
o flota de máquinas
• Discutir los factores que afectan el desempeño de las máquinas


Conceptos Básicos


Conceptos Básicos
CONCEPTOS BÁSICOS

¿QUÉ ES MOVIMIENTO DE TIERRAS?


Movimientos de Tierras
• Son los movimientos de una parte de la superficie de la tierra, de un
lugar a otro, y en su nueva posición, crear una nueva forma y
condición física deseada al menor costo posible.


Proyecto Típico de Movimiento de Tierras
Preparación
del Banco

Requiere
Voladura ?

Si

Si

Requiere
Clasificación?

Barrenaciónexplosivos /
Voladura

Cribado y/o
Trituración

No

No
Ripeo o
Carga con
Exc./
Cargador

Tendido Mezcla

Distancia de
Acarreo
Compactación

Acarreo
Edificación

Posición Original

Pavimentación

Nueva Posición

Concepto - Desempeño Ideal
Idea

3
m

$/m3

Mínimo Costo / h
=
Máxima Producción / h
ión


Menor Costo por Hora
Posible

Máxima producción por Hora
Posible

Sistemas de Acarreo en sus distancias mas económicas

100 m.
150 m.
1.500 m.
1.600 m
5.000 m


Materiales
Rocas

Tierras

Mezclas

Características de los Materiales
• Las características y propiedades de los materiales afectan directamente
la producción y el desempeño de las máquinas.


GRANULOMETRIA DE LOS PRINCIPALES MATERIALES
Cantos Rodados : 76 mm y más
(3")

Grava : de 3 mm a 76 mm
( 1/8 " a 3 " )

Arena : de 0,05 mm a 3 mm
( 0,002 " a 1/8 " )

Limo : de 0,005 mm a 0,05 mm
( 0,002 " a 0,0002 " )

Arcilla : menos de 0,005 mm
( menos de 0,0002 " )


GRANULOMETRIA DE LOS PRINCIPALES MATERIALES
Cantos Rodados : 76 mm y más
(3")

Grava : de 3 mm a 76 mm
( 1/8 " a 3 " )

Granular
no-cohesivo

Arena : de 0,05 mm a 3 mm
( 0,002 " a 1/8 " )

Limo : de 0,005 mm a 0,05 mm
( 0,002 " a 0,0002 " )

Arcilla : menos de 0,005 mm
( menos de 0,0002 " )


Cohesivo

Suelos Cohesivos - Arcilla
• Absorbe agua
• Estructura Microscópica “plaquetas”
• La cantidad de agua es crítica para la
compactación
• Importancia de la “manipulación” para
compactar
ÍNDICE DE UMIDADE

Densidade Seca

Densidade
Máxima

Umidade
Ótima
Índice de Umidade


Propiedad de los Suelos
Físicas : Densidad, Granulometría, Contenido de Humedad...
Mecánicas: Resistencia, Deformación, Permeabilidad...


Tipos de Suelos & Compactación


Propiedad de los Suelos
• La principal propiedad que afecta el rendimiento de las máquinas:
- DENSIDAD
• Densidad en Banco y Densidad Suelta


Densidad
Es el peso del material por
unidad de volumen: kg/m3

Densidad en banco
Es el peso del material en su
estado natural: kg/m3 en banco

Densidad del material suelto
Es el peso del material fuera de su
estado natural: kg/m3 suelto

Volumen del Material

m3 en Banco

Banco

m3 Compactado

m3 Suelto

Suelto
Compactado


VOLUMEN DEL MATERIAL.
m3 en Banco
m3 Suelto
Banco

1 m3

1,2 m3
ABULTAMIENTO


Suelto

Abultamiento & Factor de Carga

Abult. 22%

1m3b

Arcilla lecho
natural

Factor carga = .82
1,22 m3s X 0,82 = 1,0 m3b
1,0 m3b / 0,82 = 1.22 m3s

1,22m3s

FACTOR DE CONTRACIÓN CALCULA DIVIDIENDOSE LA DENSIDAD DEL MATERIAL

COMPACTADO POR SU DENSIDADE EN BANCO
FACTOR DE CONTRACIÓN =

kg / m3 COMPACTADO


kg / m3 BANCO

Abultamiento & Compactación

1m3

1,2m3

?


Pregunta


Pregunta
En banco, cuál la diferencia de peso entre la arena mojada y la
arena seca?


Pregunta
En banco, cuál la diferencia de peso entre la arena mojada y la
arena seca?

Arena mojada
Arena seca
Diferencia

=
=
=

2080 kg/m3b
1600 kg/m3b
480 kg
PH35 Pg. 27-4


Pregunta
Cuál la densidad de la arcilla en su lecho natural:


Pregunta
• Suelta


Pregunta
• Suelta
• Banco


Pregunta
• Suelta
• Banco

= 1660 kg/m3s
= 2020 kg/m3b

PH35 Pg 27-4


Densidad de los Materiales

PH35 Pg 27-4


Densidad / Peso del Material

m 3s
1510 kg

m 3b
1900 kg

Tierra apisonada y seca
1900kg X .80 F.C. = 1520kg 1510kg


Pregunta

Machine Application & Performance Seminar

Pregunta
Un contratista necesita excavar 250.000
metros cúbicos de material. El factor
de carga es de .84.


Pregunta
de carga es de .84.
¿Cuántos metros cúbicos serán movidos?


Pregunta
de carga es de .84.
¿Cuántos metros cúbicos serán
movidos?

250.000 m3b / 0,84 = 297.619 m3s


Abultamiento

PH35 Pg. 27-1

Pregunta
Un contratista esta trabajando en excavación de zanjas en tierra
apisonada y seca y la producción es de 300 metros por día. La
zanja tiene un ancho de 1,5m por 2,5m de profundidad.


Pregunta
El material es cargado en camiones de 12m3.


Pregunta
Cuantos camiones serán necesarios para acarrear el material de la
producción diaria?


Pregunta
Cuantos camiones serán necesarios p
para acarrear el material
?
de la producción diaria?

Volumen de la zanja = 1.5m x 2.5m x 300m = 1125 m3b


Pregunta
?

Volumen en banco / factor de carga = volumen suelto


Pregunta
?

1125 m3b

/

.80

= 1406 m3s


Pregunta
?

1125 m3b

/

.80

= 1406 m3s

Volumen suelto / Capac. camión = numero de camionadas


Pregunta
?

1125 m3b

/

.80

= 1406 m3s

1406 m3s

/ 12 m3s


=

Pregunta
?

1125 m3b

/

.80

= 1406 m3s

1406 m3s

/ 12 m3s


=

117 camionadas

“m3 Banco” e “m3 Sueltos”
• La mayoría de las obras son ...
– Licitadas en m3 banco

– Pagas en m3 banco

– Operadas en m3 sueltos


Cálculos de Producción
La producción de las máquinas se puede expresar en:
Metros Cúbicos en Banco por Hora (m3b/hr).
Metros Cúbicos Sueltos por Hora ( m3s/hr)
Metros Cúbicos Compactados por Hora (m3c/hr)
Toneladas Métricas por Hora ( ton/hr )


• La CARGA y Producción de las máquinas se puede medir de las
siguientes formas:
1- Pesándola

2- Calculándola en función
de la máquina

3- Midiendo o Volumen


Pesando


Midiendo


En función de la capacidad de la máquina.
Producción Teórica por Hora
=
Capacidad da Máquina
m3 / Ciclo
X
Números de Ciclos / h


Producción Real por Hora
=
Capacidad de la Máquina
m3/ciclo
X
Números de Ciclos / h
X
Fatores de Corrección
* Factor de Llenado.
* Eficiencias.
* Disponibilidad Mecánica.
* Otros factores.

Capacidad del Cucharón


Capacidad del Cucharón (SAE)
• Capacidad al ras
– volumen contenido en el
cucharón después de
nivelar la carga pasando un
rasero que se apoye sobre
la cuchilla y la parte trasera
del cucharón

• Capacidad colmada:
– Es la capacidad a ras más
la cantidad adicional que
se acumule sobre la carga
a ras a un ángulo de
reposo de 2:1, con el nivel
a ras paralelo al suelo.

2:1


Factor de Llenado
• Factor de llenado:
% de la capacidad colmada

2:1


• Capacidad colmada:
– Es la capacidad a ras más
la cantidad adicional que
se acumule sobre la carga
a ras a un ángulo de
reposo de 2:1, con el nivel
a ras paralelo al suelo.

2:1

Ejemplos de Factor de Llenado

A-

C

B

100 – 110% Arcilla Húmida

B-

95 – 110% Arena y Grava

C-

A

80 – 90% Arcilla dura e compactada.
60 – 75% Roca bien fragmentada por voladura
y material de río.
40 – 50% Roca mal fragmentada por voladura


FACTORES DE LLENADO DE ACUERDO AL TAMAÑO DE LOS
MATERIALES PARA CARGADORES DE RUEDAS.

MATERIAIS PARA CARREGADEIRAS DE RODAS.

MATERIALES SUELTOS
AGREGADOS HUMEDOS MEZCLADOS
AG. HUMEDOS UNIF. HASTA 3mm(1/8")
AG. 3 @ 9mm. (1/8 @ 3/8 ")
AG. 12 @ 20 mm ( 1/2 @ 3/4 " )
AG. 24 mm (1") y mas grandes
ROCA DE VOLADURA
BIEN FRAGMENTADA
FRAGMENTACION MEDIANA
MAL FRAGMENTADA
VARIOS
MEZCLA DE TIERRA Y ROCAS
LIMO HUMEDO
SUELO,PIEDRA Y RAICES
MATERIALES CEMENTADOS


% F. LL.
95-100
95-100
90-95
85-90
85-90
80-95 %
75-90 %
60-75 %
< 100 %
< 110 %
80-100
85-90

Pregunta
Un cargador 938GII esta equipado con un cucharón
de 2.8m3 con cuchilla emper. Esta cargado con
piedra caliza triturada (pila) 12-20mm.


Pregunta
Un cargador 938GII esta equipado con un cucharón
de 2.8m3 con cuchilla emper. Esta cargado con
piedra caliza triturada (pila) 12-20mm.
Cual es el Factor de Llenado del cucharón (FLL) y
cual será el peso en el cucharón?


Pregunta

PH35


pg 27-1 or 12-70/71
pg 27-4

Pregunta
Un 938GII esta equipado con un cucharón de 2.8m3
con cuchilla emper. Esta cargado con piedra caliza
triturada (pila) 12-20mm.

PH35


pg 27-1 or 12-70/71
pg 27-4

Pregunta
Cual es el Factor de Llenado del cucharón (FLL) e cual
será el peso en el cucharón?

PH35


pg 27-1 or 12-70/71
pg 27-4

Pregunta
Cual es el Factor de Llenado del cucharón (FLL) e cual
será el peso en el cucharón?
Respuesta: FLL
= 85-90%
Carga = 2.8 m3 X .87 BFF = 2.44 m3s
Peso
= 2.44 m3s x 1540 kg/m3s = 3757,6 kg
PH35


pg 27-1 or 12-70/71
pg 27-4

Factores que Afectan el Factor de Llenado
•
•
•
•
•

Características de los materiales
Diseño del Cucharón
Habilidades del Operador
Diseño del Banco
Fuerza de Desprendimiento.


Ciclo
Ciclo: Es un viaje completo de ida y regreso
para completar un pase de trabajo.

Regreso

Carga

Descarga

Acarreo


Ciclo
Tiempos Fijos y Variables:

Retorno (Variable)

Carga (Fijo)

Descarga (Fijo)

Acarreo (Variable)


Ciclo
Espera, maniobras, demoras,

Retorno (Variable)

Carga (Fijo)

Descarga (Fijo)

Acarreo


(Variable)

Ciclos por Hora

60 minutos / h

• Ciclos / h = ---------------------------------------------

Tiempo promedio de ciclo ( ,xx minutos / ciclo)

NO son segundos
SON centésimas de minuto


Ciclos por Hora

Segundos
60
59
58
57
56
55
54
53
52
51
50

1/100Min
1
0,98
0,97
0,95
0,93
0,92
0,90
0,88
0,87
0,85
0,83

60 Segundos ……….. 1 Minuto
20 Segundos …….>> 0,XX Min
20 X 1
X = ----------------- = 0,33 Min
60

Ciclos por Hora = 60 min/h. / 0.33 min/ciclo = 181 ciclos/h

Ciclo básico (Tractor)

Retorno

Corte

Descarga
Descarga
Acarr
Acarreo
Transporte


Resistencia a la Rodadura
• Resistencia a la rodadura
• Pendientes: resistencia/asistencia


Soma = Resistencia Total

Penetración de los Neumáticos

PH35: 27-1


• Es la fuerza necesaria para que
una rueda gire en el suelo
• 2% del peso bruto da máquina,
+ 0,6% del peso bruto por cm de
penetración de los neumáticos



PH35 pg 27-1


Resistencia/Asistencia

Resistencia

+ 4%

Asistencia

– 4%


Resistencia/Asistencia
Acarreo
• Resist. Rodadura = 6%
• Pendiente
= 4%
______
• Resist. Total
= 10%


Retorno
• Resist. Rodadura = 6%
• Pendiente
= -4%
______
• Resist. Total
= 2%

Factores de Correción

PH35: 12-70


Eficiencias

Eficiencia en la Obra

Minutos Efectivos trabajados por Hora
60 minutos por Hora
Ejemplo : 50/60 = 0,83 = 83 %


Disponibilidad Mecánica
Horas reales trabajadas por ano
Disponibilidad
=
x 100
Mecánica
Horas Programadas por ano


Factores que afectan la disponibilidad mecánica
¤ Calidad del equipo
¤ Vida Económica / Número de horas de servicio
¤ Asistencia Técnica ( Partes y Servicio)
¤ Prácticas de Mantenimiento/Herramientas
¤ Estandarización
¤ Relaciones Humanas


Ejemplo :
•

Cuál será la producción horaria de un cargador de ruedas con:
Cucharón de 3,1 m3
Factor de llenado = .90
Tiempo de ciclo = 30 Segundos
Eficiencia en la Obra = 50 min h
Disponibilidad Mecánica = .95


Ejemplo :
•

Cuál será la producción horaria de un cargador de ruedas con:
Cucharón de 3,1 m3
Factor de llenado = .90
Tiempo de ciclo = 30 Segundos
Eficiencia en la Obra = 50 min h
Disponibilidad Mecánica = .95

Producción / h = 3,1 x 0,90 x 120 x 0,83 x 0,95 = 264 m3 / h.

PREGUNTAS ?


Gracias por su atención !


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