Este documento presenta un resumen de los 8 capítulos de un libro sobre movimiento de tierras. El capítulo 1 introduce el tema y explica conceptos clave como excavación, carga, acarreo, descarga y extendido. Explica que los cambios de volumen deben considerarse en el proyecto de obras de movimiento de tierras. Los capítulos siguientes cubren ecuaciones de movimiento, producción y costos, maquinaria y clasificación de suelos, extendido y compactación, seguridad y salud, e impacto ambiental. El documento
Este documento trata sobre el movimiento de tierras y contiene 8 capítulos. El capítulo 1 introduce el tema del movimiento de tierras y explica conceptos clave como la excavación, carga, acarreo, descarga y compactación. También describe los cambios de volumen que ocurren en los materiales durante estas operaciones debido a la presencia de huecos entre las partículas. Los capítulos siguientes analizan temas como la ecuación del movimiento, cálculo de la producción y costes, clasificación de maquinaria, extendido y compactación
Este documento establece estándares y normas de seguridad para las operaciones mineras subterráneas. Incluye regulaciones sobre ingeniería de rocas, planeamiento de minas, ventilación, sostenimiento, transporte, voladuras, entre otros. El objetivo principal es prevenir accidentes y proteger la seguridad de los trabajadores en las minas.
Este manual del constructor presenta información sobre varios temas de construcción incluyendo materiales, diseño de estructuras, electricidad e instalaciones. El manual contiene tablas y capítulos sobre concreto, áreas y volúmenes, materiales de construcción, mezclas de concreto, diseño de estructuras, electricidad e instalaciones. El objetivo del manual es proporcionar información técnica relevante para profesionales de la construcción.
Este documento presenta el curso MI 58B: Diseño de Minas Subterráneas impartido por Enrique Rubio. El curso se enfoca en familiarizar a los estudiantes con conceptos como la arquitectura, diseño y cálculo de minas subterráneas, estimación de parámetros económicos y de producción. Incluye temas como métodos de explotación subterránea, parámetros de diseño, componentes de una mina subterránea y evaluaciones que los estudiantes deben completar.
Este documento presenta las especificaciones técnicas para la excavación de estructuras como parte de la construcción de carreteras no pavimentadas de bajo volumen de tránsito en Perú. Detalla los requisitos para la clasificación, equipos, ejecución, tolerancias y aceptación de trabajos de excavación para cimentaciones, alcantarillas, muros y otras obras de arte, incluyendo consideraciones de seguridad y protección ambiental.
La minería a cielo abierto extrae yacimientos minerales que se encuentran cerca de la superficie terrestre. Requiere excavar los materiales que recubren el yacimiento y apilarlos en escombreras, para luego extraer el mineral. Es rentable cuando los yacimientos están cerca de la superficie o el terreno no permite la minería subterránea. Ofrece mayor productividad y seguridad que la minería subterránea, pero genera mayores impactos ambientales. Para determinar el ritmo óptimo y vida de una mina
Este documento presenta una introducción a los estudios geotécnicos. Define los diferentes tipos de estudios geotécnicos, incluyendo estudios preliminares y definitivos. Describe los requisitos para los estudios definitivos, incluyendo la investigación del subsuelo, análisis geotécnicos, y recomendaciones para el diseño y construcción. También enumera las secciones de otros capítulos que se relacionan con aspectos geotécnicos.
Este documento describe los trabajos realizados en el proyecto de construcción de un puente peatonal sobre el río Chaychapampa en la urbanización San Roque del distrito de Velille, provincia de Chumbivilcas-Cusco. Se detallan las diferentes partidas y actividades involucradas como la instalación del campamento provisional, excavaciones, encofrados, vaciados de concreto, montaje de la estructura metálica y tablero del puente.
Este documento trata sobre el movimiento de tierras y contiene 8 capítulos. El capítulo 1 introduce el tema del movimiento de tierras y explica conceptos clave como la excavación, carga, acarreo, descarga y compactación. También describe los cambios de volumen que ocurren en los materiales durante estas operaciones debido a la presencia de huecos entre las partículas. Los capítulos siguientes analizan temas como la ecuación del movimiento, cálculo de la producción y costes, clasificación de maquinaria, extendido y compactación
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La minería a cielo abierto extrae yacimientos minerales que se encuentran cerca de la superficie terrestre. Requiere excavar los materiales que recubren el yacimiento y apilarlos en escombreras, para luego extraer el mineral. Es rentable cuando los yacimientos están cerca de la superficie o el terreno no permite la minería subterránea. Ofrece mayor productividad y seguridad que la minería subterránea, pero genera mayores impactos ambientales. Para determinar el ritmo óptimo y vida de una mina
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Este documento presenta el curso MI 58B: Diseño de Minas Subterráneas impartido por Enrique Rubio. El curso se enfoca en familiarizar a los estudiantes con conceptos clave del diseño de minas subterráneas como arquitectura, métodos de explotación, cálculo de pilares y estimación económica. El curso incluye clases, tareas, proyectos y exámenes para evaluar el aprendizaje de los estudiantes.
Esp. gral. relleno con material de préstamojnicolers
Este documento presenta la especificación general para el relleno con material de préstamo en Honduras. Describe los requisitos para los materiales de relleno, incluyendo que deben contener menos del 0.2% de materia orgánica y menos del 1.5% de sales totales solubles. También especifica el procedimiento de construcción, requiriendo la compactación de capas de hasta 20cm hasta alcanzar el 100% de la densidad seca estándar. Se debe tomar cuidado para evitar acuñamientos y asegurar un drenaje adecuado.
Diseño de explotaciones e infraestructura mineras subterraneas (para m in sub...xarredondox
Este documento describe los criterios generales para el diseño de infraestructuras y explotaciones mineras subterráneas. Explica que el tipo de acceso inicial (pozo, galería inclinada o rampa) depende de factores como la profundidad, tiempo disponible, costo y tipo de transporte. También cubre criterios para la configuración de plantas, puntos de carga, transporte y conexiones entre pisos de explotación. El objetivo es proporcionar una guía general sobre cómo planificar de manera efectiva la preparación y desarrollo de
Diseño de métodos de explotación subterránea en mineriayveswilmer
Este documento presenta el diseño de un método de explotación subterránea para un yacimiento con las siguientes características: un cuerpo mineralizado de 4 metros de espesor con variaciones de hasta 1 metro e inclinado 80°, ubicado a 300 metros de profundidad. Se propone utilizar el método de corte y relleno ascendente semi-mecanizado, el cual es adecuado para este yacimiento debido a que la roca es de baja competencia. Se describen las principales excavaciones como niveles de transporte, chimeneas y rampas
Este documento presenta especificaciones técnicas para excavaciones de tierra. Detalla los objetivos, normas aplicables, clasificación de materiales, medidas de seguridad, procedimientos de excavación y relleno de sobreexcavaciones. El objetivo principal es especificar las condiciones bajo las cuales deben realizarse las excavaciones para asegurar la seguridad y cumplir con los estándares. Se describen aspectos como trazado, verificación de interferencias, taludes, compactación y relleno para cimientos y cañerías.
Este documento presenta un análisis económico de la mina aurífera Esperanza de Caravelí en el sur de Perú. Se estiman los recursos y reservas minerales existentes y se propone un plan de producción para los años 2012 a 2014 que incrementaría la producción total en un 30% con la entrada en operación de una nueva veta. Adicionalmente, se evalúan los costos, ingresos e inversiones requeridas para alcanzar dicho plan de producción y determinar la viabilidad económica del proyecto minero.
Este documento describe varios métodos para la mejora y consolidación de suelos, incluyendo la compactación, precarga, columnas de grava por vibrosustitución, vibrocompactación e inyecciones. Explica los procesos, maquinaria y ámbitos de aplicación de cada método, con énfasis en la compactación, precarga y columnas de grava.
Este documento contiene información sobre diferentes temas relacionados con la topografía y movimientos de tierra en proyectos de construcción. Explica conceptos como excavación, corte y banqueo, compactación, construcción de terraplenes, y especifica los tipos de excavación y métodos de protección de excavaciones.
El documento describe los fundamentos de la minería y la programación de operaciones mineras. Explica que existen varias fuentes para obtener metales, incluyendo la corteza terrestre, el fondo de los océanos y los residuos mineros. Describe los tipos de yacimientos según el producto que generan, como yacimientos metálicos, no metálicos y de combustibles fósiles. También explica conceptos como recursos geológicos, reservas mineras, yacimientos mineros, ley de metal útil y ley de
El documento proporciona una introducción a las labores mineras, que son excavaciones realizadas para explotar yacimientos minerales. Describe los tipos de labores mineras para minería subterránea como galerías, pozos, rampas, chimeneas y tolvas. También cubre las labores características de la minería a cielo abierto como bancos, bermas y rampas. El objetivo es desarrollar estas labores de manera sistemática para extraer el mineral de forma productiva.
El documento presenta el planeamiento de minado de la mina Pierina. Resume los parámetros de diseño de tajos y fases de minado, el modelo geológico y de bloques, los criterios de planificación a corto y largo plazo, y las metas de producción, costos y requerimientos de equipos para los próximos años.
Este documento presenta información sobre maquinaria y métodos utilizados en movimientos de tierras para construcción. Explica conceptos como esfuerzo de tracción, resistencia al movimiento, adherencia y clasifica excavaciones. Describe equipos como bulldozers, traíllas, palas cargadoras, camiones, y métodos de excavación a mano. También cubre temas como rendimiento de maquinaria, coeficientes de transformación de volúmenes, y sistemas organizativos para planificar tajos de excavación.
Este documento describe el mantenimiento de la infraestructura de un canal de riego en el sector Yunca. Incluye especificaciones técnicas para obras provisionales como carteles de identificación y un almacén de obra, así como mejoramientos al canal incluyendo trazo y replanteo, excavación manual, refinado y nivelación de zanjas, encofrado y desencofrado para canales. El objetivo general es mejorar la infraestructura para derivar agua hacia el sistema de distribución.
Este documento presenta un plan de cierre y abandono de operaciones para una cantera. El plan describe las medidas que se implementarán para restaurar el área de explotación y garantizar la estabilidad física de taludes y laderas una vez finalizadas las actividades mineras. El plan incluye acciones concurrentes como la disposición de desmontes y acciones finales como la limpieza de taludes y el monitoreo posterior del área. El objetivo es reducir riesgos ambientales y para la salud una vez concluida la explotación de la cantera.
Este documento describe los diferentes procesos involucrados en el movimiento de tierras para la construcción de obras viales, incluyendo excavaciones, transporte de materiales, compactación, y clasificación y tipos de maquinaria. Explica las operaciones de excavación, carga, transporte y descarga de materiales, así como los cambios de volumen que ocurren durante estos procesos. Además, cubre cómo se determina la producción y costos de la maquinaria utilizada.
Este documento resume los principales conceptos relacionados con las estructuras prefabricadas de concreto presforzado. Explica brevemente los conceptos básicos de diseño, la fabricación, el transporte, el montaje y las aplicaciones de este tipo de estructuras. También describe los procedimientos y equipos utilizados en cada una de las etapas de producción e implementación de elementos prefabricados de concreto presforzado.
Este documento resume un informe de voladura realizada el 20 de enero de 2023. La voladura involucró 109 detonadores para volar 108 taladros de producción y 1 taladro de precorte. Las mediciones posteriores a la voladura mostraron vibraciones de 0.831 mm/s y 0.628 mm/s en dos ubicaciones, y niveles de presión sonora de 94.19 dB(L) y 101.82 dB(L), respectivamente. La voladura se realizó según lo planeado y cumplió con los objetivos de fragmentación y control de
Pliego de especificaciones tecnicas generales para elaboracion de concretos a...RamonCortez4
Este documento presenta las especificaciones técnicas generales para la construcción de caminos y puentes. Incluye especificaciones para materiales, trabajos y tareas como demoliciones, limpieza de alcantarillas, limpieza final de caminos, construcción de calzadas de hormigón, movimiento de suelos, bases y subbases, imprimaciones y tratamientos superficiales bituminosos, obras complementarias como alambrados y barandas, y gestión ambiental. El documento proporciona detalles técnicos para cada sección con el fin de estandar
Especificaciones para la construcción en proyectos de conservación de suelos ...COLPOS
Presentar una descripción de los principales conceptos de trabajo, en obras para la conservación de suelo y agua, considerando las características de los materiales, mano de obra, equipo y herramientas requeridas para su ejecución.
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ALCANCE INSTALACION DE UNIDAD DE LUBRICACION CH. PRIMARIA.pdfAngelRam2
Este documento describe los procedimientos para el montaje e instalación de una unidad de lubricación para una chancadora Hewwit Robbins de 30" x 42". Incluye información sobre el alcance del trabajo, ubicación del equipo, procedimientos, equipos y materiales requeridos, y secuencia de desmontaje e instalación. El objetivo es trasladar, montar e instalar la nueva unidad de lubricación y ponerla en funcionamiento de manera segura.
Este documento presenta la Norma Venezolana COVENIN-MINDUR 3400-98 sobre la impermeabilización de edificaciones. En el prólogo se indica que la norma sustituye a una versión anterior de 1963 y que es de carácter provisional por 2 años para recibir comentarios y observaciones. La introducción explica que la norma describe las mejores prácticas para el diseño, instalación y mantenimiento de sistemas de impermeabilización. El índice muestra que la norma contiene capítulos sobre generalidades, definiciones
Este documento presenta un procedimiento para obtener la curva de compactación Proctor estándar de suelos que pasan la malla No. 4 utilizando un compactador giratorio. Se revisan estudios previos donde se han determinado curvas de compactación con este equipo y se comparan con el método tradicional. Luego, se describen los materiales, procedimientos de prueba e índices utilizados. Finalmente, se muestran y analizan los resultados de las curvas de compactación obtenidas para varios suelos, concluyendo con una recomendación
Este documento presenta información sobre el concreto proyectado (shotcrete) y su aplicación en túneles y minas. En el Capítulo I, describe la ubicación y clima de las minas en el Perú. El Capítulo II cubre la evaluación geológica y geotécnica de los túneles, incluyendo el mapeo, caracterización de las rocas y clasificación. Los Capítulos III al V detallan la terminología, diseño, rendimiento y técnicas de operación del shotcrete. El documento proporciona
Este documento describe los diferentes métodos de perforación de rocas, incluyendo métodos mecánicos, térmicos, hidráulicos, sónicos y nucleares. Explica que la perforación mecánica es el método más comúnmente utilizado en minería y obras públicas. También clasifica las rocas según su origen e identifica las propiedades físicas principales que afectan la selección del método de perforación.
Este documento presenta una guía práctica para el cálculo de la capacidad de carga en cimentaciones superficiales, losas de cimentación, pilotes y pilas perforadas. Inicialmente se explica la teoría de corte de suelos y el círculo de Mohr. Luego se describen los diferentes tipos de falla y métodos para obtener datos de laboratorio. Finalmente, se detallan ecuaciones y factores para calcular la capacidad de carga de diferentes tipos de cimentaciones.
Este documento trata sobre las cimentaciones superficiales y estructuras de contención de hormigón armado para construcciones agroindustriales. Explica la clasificación de cimentaciones en superficiales y profundas, describiendo zapatas, losas y pilotes. Además, analiza los criterios de diseño, cálculos de estabilidad y estructurales para zapatas. También cubre estructuras de contención, clasificándolas y explicando el cálculo del empuje de tierras y diseño de muros en ménsula. Contiene ejemplos
El documento presenta la evaluación y propuesta de mejoramiento de la ventilación para la mina "El Maracaibo" en Colombia. Inicialmente, se realiza una evaluación de la ventilación existente, incluyendo mediciones de gases, temperatura, humedad y caudales. Luego, se propone una red principal de ventilación con cálculos del caudal requerido, resistencia total, pérdida de carga y selección de ventilador. Finalmente, se incluyen recomendaciones para solucionar inconvenientes en el proceso de ventilación y evitar problemas económic
Actualidad y Tendencias en la Calidad de los Proyectos de Construcción e Infraestructuras.
PUERTO DE BILBAO: Caso práctico en Bizkaia: Puerto de Bilbao, José Luis García Mochales
Este documento presenta un plan de manejo ambiental para el título minero FGD-081. Describe la línea base ambiental del área incluyendo aspectos geológicos, geomorfológicos, hidrológicos, climáticos y biológicos. Explica el proyecto minero propuesto, identifica y evalúa sus posibles impactos, y establece programas de manejo para mitigarlos. Finalmente, incluye planes de monitoreo, contingencia, cierre y rehabilitación de la mina.
Este documento trata sobre la administración de bases de datos y la extracción de minerales. En la tercera semana se enseñará el lenguaje de definición de datos. Luego, explica los diferentes métodos y equipos utilizados para la extracción de minerales a cielo abierto, incluyendo payloaders, palas mecánicas e hidráulicas, volquetes y cintas transportadoras. Finalmente, proporciona detalles sobre los procesos de extracción de minerales subterránea y a cielo abierto.
Est 33 aberturas máximas en minado con taladros largos con 01 y 02 accesos (5)Rolando Rafael
El documento establece estándares para la abertura máxima en la explotación minera con taladros largos, incluyendo especificaciones para la ventilación, perforación, voladura, limpieza y relleno. Define las dimensiones máximas de las aberturas en función de la altura del banco y responsabiliza a varios cargos de asegurar el cumplimiento de los estándares.
1. Movimiento de Tierras
Juan Cherné Tarilonte Construcciones Industriales
Andrés González Aguilar 5º Ingeniería Industrial
1
ÍNDICE
CAPITULO 1:
CAMBIOS DE VOLUMEN EN EL MOVIMIENTO DE TIERRAS
1.1- EL MOVIMIENTO DE TIERRAS 7
1.2- OBJETO DEL CAPITULO 8
1.3- CAMBIOS DE VOLUMEN 8
1.4- ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO 11
1.5- CONSOLIDACION Y COMPACTACION 13
1.6- VALORES DEL ESPONJAMIENTO Y SU FACTOR 15
1.7- CONSIDERACIONES PRACTICAS EN EL EXTENDIDO DE CAPAS 17
CAPITULO 2:
ECUACION DEL MOVIMIENTO
2.1- OBJETO DEL CAPITULO 19
2.2- ESFUERZO TRACTOR 19
2.2.1- TRACCION DISPONIBLE 19
2.2.2- TRACCION UTILIZABLE 20
2.3- BALANCE ENTRE TRACCION DISPONIBLE Y UTILIZABLE 23
2.4- RESISTENCIA A LA TRACCION 24
2.4.1- RESISTENCIA A LA RODADURA 24
2.4.2- RESISTENCIA A LA PENDIENTE 26
2.4.3- RESISTENCIA A LA ACELERACION 27
2.4.4- RESISTENCIA AL AIRE 28
2.5- ECUACION DEL MOVIMIENTO 29
CAPITULO 3:
DETERMINACION DE LA PRODUCCION Y COSTE
3.1- DEFINICION DE LA PRODUCCION 32
2. Movimiento de Tierras
Juan Cherné Tarilonte Construcciones Industriales
Andrés González Aguilar 5º Ingeniería Industrial
2
3.1.1- CONCEPTO 32
3.1.2- FACTORES 32
3.2- EFICIENCIA HORARIA 33
3.3- CICLO DE TRABAJO 36
3.3.1- CONCEPTO 36
3.3.2- FORMULA DE LA PRODUCCION 37
3.4- CALCULO DEL COSTE DE LA UNIDAD DE OBRA 37
3.5- CONTROL DE COSTES 39
CAPITULO 4:
CLASIFICACION Y TIPOS DE MAQUINAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS Y
EXCAVACION
4.1- SIGNIFICADO DEL MOVIMIENTO DE TIERRA 41
4.2- CONSTITUCION DE SUELOS. TIPOS DE EXCAVACION 43
4.3- TIPOS DE EXCAVACIONES 44
4.3.1- EXCAVACION A CIELO ABIERTO 44
4.3.2- EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS 45
4.3.3- EXCAVACIONES SUBACUATICAS 45
4.4- CLASIFICACION Y TIPOS DE MAQUINARIA 46
4.4.1- MAQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA 46
4.4.2- MAQUINAS QUE EXCAVAN SITUADAS FIJAS SIN DESPLAZARSE 46
4.4.3- MAQUINAS ESPECIALES 47
4.5- CLASIFICACION ATENDIENDO A LA EXCAVABILIDAD 47
4.5.1- INDICES DE EXCAVABILIDAD, IE, DE SCOBLE, Y MUFTUOGLU 47
4.5.2- CLASIFICACION DE FRANKLIN 50
4.6- VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS DISTINTAS MAQUINAS 52
4.7- ELECCION DE LA MAQUINARIA 53
4.8- MECANIZACION DE UNA OBRA 54
4.9- NEUMATICOS EN LAS MAQUINAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS 54
4.9.1- CAPACIDAD Y RENDIMIENTO 54
4.9.2- DURACION Y FACTORES 55
3. Movimiento de Tierras
Juan Cherné Tarilonte Construcciones Industriales
Andrés González Aguilar 5º Ingeniería Industrial
3
4.9.3- DIBUJO 56
4.9.4- DENOMINACION 56
4.9.5- CONCEPTO T.V.H. 57
CAPITULO 5:
MAQUINARIA EN EL MOVIMIENTO DE TIERRAS
5.1 ESFUERZO DE TRACCIÓN Y RESISTENCIA AL MOVIMIENTO 59
5.1.1 LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LA TRACCIÓN. 59
5.1.2 RESISTENCIA A LA RODADURA. 59
5.1.3 INFLUENCIA DE RAMPAS Y PENDIENTES. 60
5.2 PROBLEMÁTICA DE LA ADHERENCIA. 61
5.3 EXCAVACIÓN EN DESMONTE Y EXPLANACIÓN. 62
5.3.1 CARACTERIZACIÓN DE LA ACTIVIDAD. 62
5.3.2 EXCAVACIÓN POR MEDIOS MECÁNICOS. 62
A. EL BULLDOZER. 62
A.1. ACTIVIDAD DE EXCAVACIÓN Y TRANSPORTE. 63
A.1.1. ESFUERZO DE EXCAVACIÓN 63
A.1.2. RENDIMIENTO 64
A.1.3. CICLO DE TRABAJO PILOTO 65
A.2. ACTIVIDAD DE RIPADO. 66
B. TRAILLAS. 68
B.1. ESFUERZO DE EXCAVACIÓN. 69
B.2. RENDIMIENTO DE LAS TRAILLAS. 69
C. PALAS EXCAVADORAS Y CARGADORAS. 72
D. CAMIONES Y DÚMPERS. 75
E. EXCAVACIÓN A MANO. 80
5.3.3 SISTEMAS ORGANIZATIVOS GENERALES. 80
A. LA PRODUCCIÓN. 81
B. EL COSTE. 81
C. ORGANIZACIÓN DE LOS TAJOS. 81
D. LA UTILIZACIÓN DE LA MAQUINARIA. 82
E. CONFIGURACIÓN DEL COSTE TOTAL. 83
4. Movimiento de Tierras
Juan Cherné Tarilonte Construcciones Industriales
Andrés González Aguilar 5º Ingeniería Industrial
4
5.4 EXCAVACIONES ESPECIALES 84
5.4.1 EXCAVACIÓN EN ZANJA. 84
5.4.1.A. EXCAVACIÓN A MANO. 84
5.4.1.B. EXCAVACIÓN MECÁNICA. 85
5.4.2 EXCAVACIONES EN POZO Y VACIADO. 87
5.4.2.A EXCAVACIÓN EN POZO. 87
5.4.2.B VACIADO. 88
5.4.3 ENTIBACIONES Y AGOTAMIENTOS. 88
5.4.3.A ENTIBACIONES. 88
5.4.3.B AGOTAMIENTOS. 90
5.5 TERRAPLENADO Y PEDRAPLENADO 91
5.5.1 TERRAPLENES Y PEDRAPLENES. 91
5.5.1.A EQUIPOS DE EXTENDIDO. 91
5.5.1.B EQUIPOS DE COMPACTACIÓN. 92
5.5.1.C MEDICIÓN Y ABONO. 94
5.5.2 VOLADURAS. 95
5.5.2.A CARACTERIZACIÓN DEL FRENTE DE CANTERA. 95
5.5.2.B LA PERFORACIÓN. 95
5.5.2.C. DETERMINACIÓN DE LA CARGA EN LOS BARRENOS. 97
CAPITULO 6:
EXTENDIDO Y COMPACTACION
6.1 EL PROCESO DE EXTENDIDO Y COMPACTACION 100
6.2 DENSIDADES 102
6.3 ENERGÍA DE COMPACTACION 104
6.4 LA COMPACTACION SEGUN LA ESTRUCTURA FÍSICA Y
PARAMETROS DE LOS SUELOS 105
6.4.1 SUELOS PERMEABLES 106
6.4.2 SUELOS IMPERMEABLES 106
6.5 TERRAPLENES 107
6.6 FINOS 108
6.6.1 IDENTIFICACION DE FINOS 108
5. Movimiento de Tierras
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5
6.6.2 ANALISIS DE LA PARTE FINA DE UN MATERIAL 109
6.6.3 SUELOS PLASTICOS 110
6.6.4 COLAPSO DE TERRAPLENES DE SUELOS COHESIVOS 112
6.7 COMPACTADORES DE SUELOS PLASTICOS 112
6.7.1 COMPACTADORES DE ALTA VELOCIDAD, PATA DE CABRA 112
6.7.2 COMPACTADORES VIBRATORIOS PATA DE CABRA 113
6.7.3 COMPACTADORES VIBRATORIOS LISOS 114
6.8 COMPACTADORES DE SUELOS GRANULARES 115
6.9 PEDRAPLENES 116
6.10 MATERIAL TODO UNO 118
6.11 PAQUETE DEL FIRME 118
6.11.1 EXPLANADA 119
6.11.2 OTRAS CAPAS SUPERIORES 120
6.12 UTILIZACION DEL COMPACTADOR DE NEUMATICOS Y EL DE
TAMBORES VIBRATORIOS 120
6.13 PRESAS DE MATERIALES SUELTOS 121
6.13.1 TIERRAS 121
6.13.2 ESCOLLERA 123
6.14 RANGO DE ESPESORES DE MATERIALES, DENSIDADES, HUMEDADES 123
6.15 RANGO DE ESPESORES Y METODO DE COMPACTACION
EN MOVIMIENTO DE TIERRAS 125
6.16 TRAMO DE PRUEBA Y DETERMINACION DE LA PRODUCCION 125
APENDICE 6.1 CONTROL CONTINUO DE COMPACTACION (METODO FRANCES) 128
APENDICE 6.2 NORMAS Y EQUIVALENCIA DE UNIDADES 130
CAPITULO 7:
LA SEGURIDAD Y SALUD EN EL MOVIMIENTO DE TIERRAS
7.1 PREVENCION 132
7.2 OBRAS DE TUNEL 132
7.3 CASO DE VACIADO DE SOLARES 133
7.4 EXCAVACIONES SOBRE CONDUCCIONES DE GAS Y ELECTRICIDAD 133
6. Movimiento de Tierras
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6
7.5 CASO DE OBRAS A CIELO ABIERTO 134
7.5.1 LINEAS ELECTRICAS 134
7.5.2 SEGURIDAD EN LAS MAQUINAS 134
7.5.3 ORGANIZACIÓN DE LA OBRA 135
CAPITULO 8:
EL IMPACTO AMBIENTAL EN LAS OBRAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS
8.1 PROTECCION DE LAS ACTUACIONES GEOMORFOLÓGICAS 137
8.2 ALTERACIONES TEMPORALES DURANTE LA FASE DE OBRAS 138
BIBLIOGRAFÍA 140
INTERNET 141
ANEXOS:
SOIL AND ASPHALT COMPACTION (BOMAG) 144
7. Movimiento de Tierras
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7
CAPITULO 1
CAMBIOS DE VOLUMEN EN MOVIMIENTOS DE TIERRAS.
1.1 EL MOVIMIENTO DE TIERRAS.
Se denomina movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos
naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza o de aportar materiales útiles en obras
públicas, minería o industria.
Las operaciones del movimiento de tierras en el caso más general son:
• Excavación o arranque.
• Carga.
• Acarreo.
• Descarga.
• Extendido.
• Humectación o desecación. Compactación.
• Servicios auxiliares (refinos, saneos, etc.).
Los materiales se encuentran en la naturaleza en formaciones de muy diverso tipo, que se
denominan bancos, en perfil cuando están en la traza de una carretera, y en préstamos fuera de ella. La
excavación consiste en extraer o separar del banco porciones de su material. Cada terreno presenta
distinta dificultad a su excavabilidad y por ello en cada caso se precisan medios diferentes para
afrontar con éxito su excavación.
Los productos de excavación se colocan en un medio de transporte mediante la operación de carga.
Una vez llegado a su destino, el material es depositado mediante la operación de descarga. Esta puede
hacerse sobre el propio terreno, en tolvas dispuestas a tal efecto, etc.
Para su aplicación en obras públicas, es frecuente formar, con el material aportado, capas de espesor
aproximadamente uniforme, mediante la operación de extendido.
8. Movimiento de Tierras
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8
De acuerdo con la función que van a desempeñar las construcciones hechas con los terrenos
naturales aportados, es indispensable un comportamiento mecánico adecuado, una protección frente a
la humedad, etc. Estos objetivos se consiguen mediante la operación llamada compactación, que
debido a un apisonado enérgico del material consigue las cualidades indicadas.
A través de los sucesivos capítulos del libro se expondrán las distintas operaciones que comporta el
movimiento de tierras, prestando atención a la maquinaria que actualmente se emplea, sus ciclos de
trabajo y producciones, con ejercicios y casos prácticos.
1.2 OBJETO DEL CAPITULO.
El estudio de los cambios de volumen tiene interés porque en el proyecto de ejecución de una obra
de movimiento de tierras, los planos están con sus magnitudes geométricas, y todas las mediciones son
cubicaciones de m3
en perfil y no pesos, ya que las densidades no se conocen exactamente. Los
terraplenes se abonan por m3
medidos sobre los planos de los perfiles transversales.
Los materiales provienen de industrias transformadoras, graveras, canteras, centrales de mezclas, o
de la propia naturaleza. En este caso el material ha sufrido transformaciones, y ha pasado de un estado
natural en banco o yacimiento a un perfil, mediante las operaciones citadas anteriormente.
En las excavaciones hay un aumento de volumen a tener en cuneta en el acarreo, y una
consolidación y compactación en la colocación en el perfil.
En los medios de acarreo hay que considerar la capacidad de la caja en volumen y en toneladas, y
elegir la menor de acuerdo con la densidad.
1.3 CAMBIOS DE VOLUMEN.
Los terrenos, ya sean suelos o rocas mas o menos fragmentadas, están constituidos por la
agregación de partículas de tamaños muy variados. Entre estas partículas quedan huecos, ocupados por
aire y agua.
9. Movimiento de Tierras
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9
Si mediante una acción mecánica variamos la ordenación de esas partículas, modificaremos así
mismo el volumen de huecos.
Es decir, el volumen de una porción de material no es fijo, sino que depende de las acciones
mecánicas a que lo sometamos. El volumen que ocupa en una situación dada se llama volumen
aparente.
Por esta razón, se habla también de densidad aparente, como cociente entre la masa de una porción
de terreno, y su volumen aparente:
a
a
V
M
d =
da : densidad aparente.
Va : volumen aparente.
M : masa de las partículas más masa de agua.
El movimiento de tierras se lleva a cabo fundamentalmente mediante acciones mecánicas sobre los
terrenos. Se causa así un cambio de volumen aparente, unas veces como efecto secundario (aumento
del volumen aparente mediante la excavación) y otras como objetivo intermedio para conseguir la
mejora del comportamiento mecánico (disminución mediante apisonado).
La figura 1.1 presenta esquemáticamente la operación de cambio de volumen.
En la práctica se toma como referencia 1 m3
de material en banco y los volúmenes aparentes en las
diferentes fases se expresan con referencia a ese m3
inicial de terreno en banco.
La figura 1.2 representa la evolución del volumen aparente (tomando como referencia 1 m3
de
material en banco), durante las diferentes fases del movimiento de tierras.
10. Movimiento de Tierras
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10
11. Movimiento de Tierras
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11
Mientras no se produzcan pérdidas o adición de agua, una porción de suelo o rocas mantendrá
constante el producto de su densidad aparente por su volumen aparente, siendo esta constante la masa
de la porción de terreno que se manipula.
Va x da = M
En el movimiento de tierras esta limitación se satisface muy pocas veces (evaporación, expulsión de
agua durante el apisonado, adición de agua para facilitar el apisonado, etc.), por lo que la ecuación
anterior no es de aplicación general.
En adelante se entenderá que los conceptos de volumen y densidad se refieren a volumen aparente y
densidad aparente, aunque se omita el adjetivo aparente.
La Figura 1.3 indica variaciones en volúmenes y densidades en las operaciones del movimiento de
tierras comentados en el apartado 1.1.
1.4 ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO.
Al excavar el material en banco, éste resulta removido con lo que se provoca un aumento de
volumen.
Este hecho ha de ser tenido en cuenta para calcular la producción de excavación y dimensionar
adecuadamente los medios de transporte necesarios.
12. Movimiento de Tierras
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12
En todo momento se debe saber si los volúmenes de material que se manejan corresponden al
material en banco (Banco, bank, B) o al material ya excavado (Suelto, loose, S).
Se denomina factor de esponjamiento (Swell Factor) a la relación de volúmenes antes y después de
la excavación.
B
S
S
B
W
d
d
V
V
F ==
FW : factor de esponjamiento (swell)
VB : volumen que ocupa el material en banco
VS : volumen que ocupa el material suelto
dB : densidad en banco
dS : densidad del material suelto.
Se tiene que:
M = dS x VS = dB x VB
El factor de esponjamiento es menor que 1. Sin embargo si en otro texto figura otra tabla con
factores mayores que 1, quiere decir que están tomando la inversa, o sea F´ = VS / VB y si se desean
emplear las fórmulas expuestas aquí, deben invertirse.
Otra relación interesante es la que se conoce como porcentaje de esponjamiento. Se denomina así al
incremento de volumen que experimenta el material respecto al que tenía en el banco, o sea:
100x
V
VV
S
B
BS
W
−
=
SW : % de esponjamiento
O en función de las densidades:
100x
d
dd
S
S
SB
W
−
=
13. Movimiento de Tierras
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13
Son frecuentes tablas en las que aparece el valor del esponjamiento para diferentes materiales al ser
excavados. Conviene por ello deducir la relación entre volúmenes o densidades en banco y en material
suelto. Para volúmenes se tiene:
B
W
S V
S
V ×
+= 1
100
Para densidades resulta:
S
W
B d
S
d ×
+= 1
100
El porcentaje de esponjamiento y el factor de esponjamiento están relacionados:
1
100
1
1
100
+
=
×
+
==
W
S
W
S
B
S
W
S
d
S
d
d
d
F
y por consiguiente conociendo el % de esponjamiento de un material se conoce su factor de
esponjamiento, y viceversa, sin más que operar en la expresión anterior.
En la tabla 1.1 aparecen los valores de Fw y Sw característicos de distintos materiales frecuentes en
movimiento de tierras.
1.5 CONSOLIDACION Y COMPACTACION.
Las obras realizadas con tierras han de ser apisonadas enérgicamente para conseguir un
comportamiento mecánico acorde con el uso al que están destinadas. Este proceso se conoce
genéricamente como compactación y consolidación del material (Shrinkage).
La compactación ocasiona una disminución de volumen que ha de tenerse en cuenta para calcular la
cantidad de material necesaria para construir una obra de tierras de volumen conocido.
Se denomina factor de consolidación a la relación entre el volumen del material en banco y el
volumen que ocupa una vez compactado.
14. Movimiento de Tierras
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14
C
B
h
V
V
F =
Fh : factor de consolidación (Shrinkage).
VC : volumen de material compactado.
Si en el proceso de compactación y consolidación no ha habido pérdida ni adición de agua (lo que
es poco frecuente), el factor de consolidación puede expresarse según Va x da = M de la forma:
B
C
h
d
d
F =
Fh : factor de consolidación (Shrinkage).
dB : densidad del material en banco.
Otra relación interesante es la que se denomina porcentaje de consolidación. Expresa el porcentaje
que representa la variación de volumen del material en banco al material compactado, respecto al
volumen del material en banco, multiplicada por 100:
100×
−
=
B
CB
h
V
VV
S
Con ello la relación entre volumen en banco y volumen del material compactado queda:
C
h
B V
S
V ×
−
=
100
1
1
Sh : % de consolidación.
Si en el proceso de compactación y consolidación no hay pérdida ni adición de agua (lo que no es
frecuente) es de aplicación la expresión Va x da = M y el porcentaje de consolidación puede expresarse
como:
100×
−
=
c
BC
h
d
dd
S
15. Movimiento de Tierras
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15
Sh : % de consolidación.
En este caso la relación entre densidades es:
C
h
B d
S
d ×
−=
100
1
En cualquier caso, de las expresiones del factor de consolidación y el porcentaje de consolidación se
deduce que estos están relacionados por la expresión:
C
h
B V
S
V ×
−
=
100
1
1
1.6 VALORES DEL ESPONJAMIENTO Y SU FACTOR.
En cada caso concreto conviene estudiar los valores de Fw, Sw, para poder calcular con exactitud
los cambios de volumen que va a experimentar el material en las distintas operaciones.
A falta de un estudio particular, pueden adoptarse los valores que aparecen en la tabla 1.1.
MATERIAL dL (t/m3
) dB (t/m3
) Sw (%) Fw
Caliza 1,54 2,61 70 0,59
Estado natural 1,66 2,02 22 0,83
Seca 1,48 1,84 25 0,81Arcilla
Húmeda 1,66 2,08 25 0,80
Seca 1,42 1,66 17 0,86
Arcilla y Grava
Húmeda 1,54 1,84 20 0,84
75% Roca - 25% Tierra 1,96 2,79 43 0,70
50% Roca - 50% Tierra 1,72 2,28 33 0,75Roca Alterada
25% Roca - 75% Tierra 1,57 1,06 25 0,80
16. Movimiento de Tierras
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16
Seca 1,51 1,90 25 0,80
Húmeda 1,60 2,02 26 0,79Tierra
Barro 1,25 1,54 23 0,81
Granito Fragmentado 1,66 2,73 64 0,61
Natural 1,93 2,17 13 0,89
Seca 1,51 1,69 13 0,89Grava
Mojada 2,02 2,26 13 0,89
Arena y Arcilla 1,60 2,02 26 0,79
Yeso Fragmentado 1,81 3,17 75 0,57
Arenisca 1,51 2,52 67 0,60
Seca 1,42 1,60 13 0,89
Húmeda 1,69 1,90 13 0,89Arena
Empapada 1,84 2,08 13 0,89
Seca 1,72 1,93 13 0,89Tierra y
Grava Húmeda 2,02 2,23 10 0,91
Tierra Vegetal 0,95 1,37 44 0,69
Basaltos ó Diabasas Fragmentadas 1,75 2,61 49 0,67
Seca 0,13 --- --- ---
Nieve
Húmeda 0,52 --- --- ---
Tabla 1.1 Densidades del material en banco y suelto, para los casos más frecuentes del
movimiento de fierras
Al dimensionar los medios de transporte habrá de tenerse en cuenta no solo la capacidad (m3
) que
cada vehículo tiene, sino considerar su carga máxima. Para no sobrepasarla es necesario conocer la
densidad del material que se transporta.
En la tabla 1.1 se exponen las densidades del material en banco y suelto, para los casos más
frecuentes del movimiento de fierras. Respecto al transporte, ha de considerarse la densidad del
material suelto.
17. Movimiento de Tierras
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17
1.7 CONSIDERACIONES PRACTICAS EN EL EXTENDIDO DE CAPAS.
La compactación en obra se realiza sobre capas de material, previamente extendido, que se conocen
con el nombre de tongadas.
El efecto de la compactación sobre la tongada se refleja exclusivamente en la disminución de
altura, puesto que sus dimensiones horizontales apenas varían.
En la figura 1.4 se observa como al compactar una tongada de material (capa rayada en el dibujo),
su anchura a y su longitud l no varían, mientras que su espesor hL pasa a ser, por efecto de la
compactación, hC.
Por lo anterior queda claro que el cambio de volumen del material está fielmente reflejado en el
cambio de altura de la tongada.
Habida cuenta que el proyecto constructivo fija la altura de tongada en perfil, o sea después de la
compactación hC, conviene conocer la relación entre hC y hL para extender las tongadas con el espesor
hL adecuado.
18. Movimiento de Tierras
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18
Se denomina disminución de espesor a la relación entre la diferencia de espesor producida por la
compactación y el espesor inicial, multiplicada por 100:
100×
−
=
L
CL
e
h
hh
S
Se : % de disminución de espesor (en obra es denominado impropiamente esponjamiento).
hL : espesor inicial de tongada
hC : espesor de la tongada después de la compactación
La disminución de espesor depende del tipo de material, métodos de compactación, etc. Sin
embargo, en los materiales granulares (gravas, suelos - cemento, zahorras, etc.) muy frecuentes en la
compactación debido a su excelente comportamiento mecánico, su escasa sensibilidad a la humedad,
etc., se ha observado que la disminución de espesor es aproximadamente el 20 %.
En el caso general:
100
100 e
le
S
hh
−
×=
Cuando se trata de terrenos granulares (Sc ≈ 20, es necesario comprobarlo en cada caso en la obra):
hC ≈ 0,8 x hL
O bien:
hL ≈ 1,25 x hC
Estas consideraciones han de tenerse presentes en la operación de extendido con motoniveladora o
extendedoras, es decir, que la producción de una motoniveladora en extendido (material suelto) no
coincide con la del compactador (material compactado).
19. Movimiento de Tierras
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19
CAPITULO 2
ECUACION DEL MOVIMIENTO
2.1 OBJETO DEL CAPITULO.
El objeto de este capítulo es la determinación de la velocidad de traslación a la que pueden
funcionar las máquinas de movimiento de tierras durante su trabajo. Para dicho cálculo será necesario
conocer las características de la máquina (peso, potencia) y las del terreno sobre el que se desplaza y
su pendiente.
En este capítulo se estudiarán los tipos de tracción de las máquinas y los tipos de resistencia al
movimiento.
2.2 ESFUERZO TRACTOR.
2.2.1 TRACCION DISPONIBLE.
Una máquina dispondrá de una potencia para desplazarse producida por el motor (unidad motriz) y
que se aplicará en las ruedas motrices mediante la transmisión. Al esfuerzo, producido por el motor y
la transmisión, se denominará tracción disponible o esfuerzo de tracción a la rueda, siendo ésta el
diámetro total del neumático, o en el caso de cadenas el diámetro de la rueda cabilla (rueda motriz).
La definición de esta tracción es, por tanto, la fuerza que un motor puede transmitir al suelo.
La tracción disponible se puede calcular de forma aproximada para cada velocidad de marcha
mediante la expresión:
(km/h)Velocidad
nTransmisióRend.x(Kw)Potencia
367(Kg)TD ×=
20. Movimiento de Tierras
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20
El rendimiento de la transmisión, también llamado eficiencia mecánica, es la relación entre
potencia que llega al eje motriz y potencia del motor. Los valores más comunes se encuentran entre el
70% y el 85%.
2.2.2 TRACCION UTILIZABLE.
La máquina en función de su peso dispondrá de una fuerza determinada que se llama tracción
utilizable. Esta tracción depende del porcentaje del peso que gravita sobre las ruedas motrices, que es
él útil para empujar o tirar del vehículo, y de las superficies en contacto, especialmente área, textura y
rugosidad, tanto de las ruedas motrices como del suelo.
Para calcular la tracción utilizable se ha de multiplicar el peso total que gravita sobre las ruedas
motrices por el factor de eficiencia a la tracción o coeficiente de tracción, cuyos valores más comunes
se encuentran en la tabla 2.1.
21. Movimiento de Tierras
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21
En caso de pendiente sería su componente normal, W Cos α, Fig. 2.3.
La tracción utilizable es independiente de la potencia del motor y se calcula mediante la expresión:
TU (Kg) = WD (Kg) x fT (en %)
siendo WD el peso que soportan las ruedas motrices y fT el coeficiente de tracción en %.
En el cálculo de la adherencia hay que tener en cuenta el número de ruedas motrices y la carga
soportada por las mismas, que se denomina peso adherente.
22. Movimiento de Tierras
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22
En los vehículos que llevan ruedas motrices y ruedas portantes se puede admitir en primera
aproximación que las ruedas motrices soportan entre 1/2 y 2/3 de la carga total.
FACTORES DE TRACCION fT
TIPOS DE TERRENO NEUMATICOS CADENAS
Hormigón o asfalto 0,90 0,45
Arcilla seca 0,55 0,90
Arcilla húmeda 0,45 0,70
Arcilla con huellas de rodada 0,40 0,70
Mena seca 0,20 0,30
Mena húmeda 0,40 0,50
Canteras 0,65 0,55
Camino de grava suelta 0,36 0,50
Nieve compacta 0,20 0,27
Hielo 0,12 0,12
Tierra firme 0,55 0,90
Tierra suelta 0,45 0,60
Carbón apilado 0,45 0,60
Tabla 2.1 Factores de tracción.
En movimiento de tierras hay tendencia a elegir, siempre que sea posible, maquinaria de tracción
total, es decir, tracción a todos los ejes; en el caso de camiones dúmpers y dúmpers articulados, que se
verán en el capítulo correspondiente, la tracción puede estar aplicada al eje de dirección y a los
posteriores.
Hoy todas las cargadoras son de tracción total, es decir, a los dos ejes, y esto se simplifica con el
sistema articulado, en donde la dirección se realiza actuando en la articulación con cilindros
hidráulicos, en vez de poner los dispositivos con la complejidad mecánica que llevan los tractores
agrícolas con tracción también al eje de dirección delantera, en los cuales no se puede obviar este
problema al ser rígidos.
En los tractores y cargadoras de cadenas todo su peso es tracción utilizable.
23. Movimiento de Tierras
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23
2.3 BALANCE ENTRE TRACCION DISPONIBLE Y TRACCION UTILIZABLE
Una vez estudiados los tipos de tracción habrá que ver el movimiento del vehículo. Dicho
movimiento se basa en la reacción de sus ruedas o cadenas sobre el terreno, al cual le transmite el
esfuerzo TD que produce el par motor.
Si el esfuerzo de tracción TD es mayor que el esfuerzo máximo de reacción del terreno TU se
produce el deslizamiento, por lo que las ruedas patinan y la máquina avanza menos o puede llegar a
detenerse.
Por el contrario cuando TU es mayor que TD hay adherencia entre ruedas y suelo y el vehículo
avanza correctamente.
De todo lo anterior se deduce que de nada sirve que una máquina tenga un grupo propulsor muy
potente (que desarrolla mucha tracción disponible), si no tiene el peso suficiente para conseguir un
esfuerzo tractor (tracción utilizable). Por lo tanto, uno de los criterios de elección de una máquina de
movimiento de tierras es el de elegir máquinas con un equilibrio entre el grupo motopropulsor y el
peso de la misma. Se entiende por grupo motopropulsor el conjunto de motor y órganos de transmisión
con sus reductoras.
24. Movimiento de Tierras
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24
2.4 RESISTENCIA A LA TRACCION
2.4.1 RESISTENCIA A LA RODADURA.
Es la resistencia principal que se opone al movimiento de un equipo sobre una superficie plana.
Se admite que es proporcional al peso total del vehículo, y se expresa por:
RR (Kg) = fR (Kg/t) x W (t)
siendo:
RR : Resistencia a la rodadura
fR : factor de resistencia a la rodadura
W: peso del vehículo.
La resistencia a la rodadura depende del tipo de terreno y tipo de elementos motrices, neumáticos
o cadenas. Los valores más frecuentemente utilizados se recogen en la Tabla 2.2.
25. Movimiento de Tierras
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25
RUEDAS
TERRENO
Alta presión* Baja presión
CADENAS
Hormigón liso 17 22 27
Asfalto en buen estado 20-32 25-30 30-35
Camino firme, superficie plana, ligera flexión bajo la
carga (buenas condiciones)
20-35 25-35 30-40
Camino blando de tierra(superficie irregular con una
penetración de neumáticos de 2 a 3 cm)
50-70 35-50 40-45
Camino blando de tierra(superficie irregular, con
una penetración de neumáticos de 10 a 15 cm)
90-110 75-100 70-90
Arena o grava suelta 130-145 110-130 80-100
Camino blando, fangoso, irregular o arenoso con
más de 15 cm de penetración de los neumáticos
150-200 140-170 100-120
*Se puede considerar alta presión > 5 Kg/cm2
, llevando ésta dúmpers y traíllas.
Tabla 2.2 Factores de resistencia a la rodadura fR (Kg/t).
En general cualquier vehículo de ruedas con neumáticos debe vencer una resistencia del orden de
20 Kg/t cuando se desplaza sobre caminos o carreteras donde las cubiertas no acusan ninguna
penetración.
Dicha resistencia aumentará en torno a 6 Kg/t por cada incremento de penetración de las ruedas en
el terreno de 1 cm. Esta resistencia también engloba la fricción de los engranajes internos y la flexión
lateral de los neumáticos.
Existe una expresión que calcula, aproximadamente, el coeficiente de resistencia a la rodadura:
fR = 20 + 4 h, siendo h la deformación del neumático y el hundimiento del suelo (o huella bajo la
carga) medida en centímetros.
De todas formas, decir que hay una resistencia a la rodadura fija para un determinado tipo de
carretera o camino es erróneo, puesto que el tamaño del neumático, la presión de inflado y la velocidad
hacen variar dicha resistencia. Como en movimiento de tierras las velocidades son menores de 80
26. Movimiento de Tierras
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26
Km/h, puede considerarse que no afecta la velocidad. Simplificando, se pueden asignar valores
generales a varios tipos de firmes, Tabla 2.2.
2.4.2 RESISTENCIA A LA PENDIENTE.
Es la componente del peso del vehículo paralela al plano de rodadura. La expresión de dicha
resistencia es:
RP = W x sen α → RP (Kg) = 1000 x W(t) x sen α
Y para pendientes de hasta el 20% se puede hacer la siguiente simplificación:
100
sen
i
tan == αα ; i (en %) → RP (Kg) = ± 10 x i x W(t)
siendo (+) si el vehículo sube y (-) si baja.
Por consiguiente la resistencia en rampa (o la resistencia a la pendiente) es de 10 Kg/t por cada 1%
de rampa (o de pendiente). Recíprocamente 1% de pendiente (o de rampa) equivale a 10 Kg/t de
incremento de esfuerzo tractor.
De todo lo anterior se obtiene que la cantidad de Kg-fuerza de tracción requeridos para mover un
vehículo es la suma de los necesarios para vencer la resistencia a la rodadura y los requeridos para
vencer la resistencia a la pendiente, es decir:
27. Movimiento de Tierras
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27
Rtotal = RR + RP = fR x W ± 10 x i x W
±××= i
tKgf
tWKgR R
total
10
)/(
)(10)(
donde fR/10 se puede poner como una pendiente equivalente. A continuación se desarrolla una
aplicación de las expresiones anteriores.
Dada una máquina cuyo peso es de W = 22 t, la cual se desplaza por una superficie que tiene una
pendiente i = -3% y con un coeficiente de resistencia a la rodadura de 50 Kg/t que equivale a una
pendiente ficticia del 5%, se pide calcular la resistencia total que tiene que vencer la máquina en sus
desplazamientos. Dicha resistencia total será:
Rt = 50 Kg/t x 22 t - 3% x 22.000 Kg = 440 Kg
o bien:
Rt =10 x 22 x (5 - 3) = 440 Kg
2.4.3 RESISTENCIA A LA ACELERACION
Es la fuerza de inercia. Supuesta una aceleración uniforme para pasar de la velocidad v1 a v2 en un
tiempo t:
28. Movimiento de Tierras
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28
t
vv
t
v
dt
dv
a 12 −
=
∆
∆
==
La resistencia para acelerar la masa de un vehículo de peso W(t.) será:
( ) ( )
t
vvW
t
vvW
a
g
W
RA
1212
29,28
600.3
000.1
81,9
000.1
−×
×=
×
−×
××=×=
para v1 = 0 y v2 = v quedará:
( ) ( ) ( )
( )segt
hkmv
tWKgRA
/
29,28 ××=
También Se puede expresar esta resistencia en función de la distancia recorrida por el vehículo,
d(m):
( ) ( )
d
vvvv
d
vv
vd
vv
t
v
dt
dv
a
22/
2
1
2
2121212 −
=
+
×
−
=
−
=
∆
∆
==
sustituyendo este valor de aceleración en la expresión de la resistencia a la aceleración resulta:
( )
( ) ( )
( )md
hKmvhKmv
tW
d
vvW
RA
2
//
93,3
281,9
2
1
2
2
2
1
2
2 −
××=
−
×=
Por ejemplo, si un vehículo, desplazándose cuesta abajo, quiere frenar en una distancia d (m),
cuando circule a una velocidad v (Km/h), el esfuerzo de frenado será:
d
v
WRA ××−= 93,3
Esta resistencia a la aceleración es poco importante en movimiento de tierras, pero en el caso de
frenado cobra cierta importancia ya que interesa conocer la distancia o el esfuerzo de frenado del
vehículo.
2.4.4 RESISTENCIA AL AIRE.
Esta resistencia no se suele tener en cuenta dado que las velocidades de los vehículos y maquinaria
de obra son pequeñas y se sabe que la resistencia al aire es proporcional al cuadrado de la velocidad.
29. Movimiento de Tierras
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29
De modo que RAIRE = K x S x V2
siendo V (m/s) la velocidad del vehículo, S la superficie desplazada
normal a la dirección del movimiento y K un coeficiente que depende de la forma de la máquina (más
o menos aerodinámica) y que está comprendido entre 0,02 y 0,08.
Sin embargo, contra viento fuerte la resistencia al aire es un factor significativo. La cantidad
determinante es el movimiento relativo del aire respecto al vehículo. Si la velocidad de la máquina es
de 16 Km/h y la velocidad del aire en sentido contrario es de 64 Km/h la velocidad relativa resultante
será de 80 Km/h. La resistencia al aire deberá tenerse en cuenta para valores de velocidad relativa
superiores a 80 Km/h.
2.5 ECUACION DEL MOVIMIENTO Y DETERMINACIÓN DE VELOCIDADES.
Definidas todas las fuerzas que actúan en el movimiento de las máquinas de movimiento de tierras,
ahora hay que estudiar las relaciones entre ellas.
Los factores que se oponen al movimiento son:
Resistencia a la rodadura: RR = fr x W
Resistencia a la pendiente: RP = ± 10 x i x W
Resistencia a la aceleración: Racel. = 28,29 x W x v/t ó Racel. = 3,93 x W x v2
/t
Resistencia al aire: Raire = K x S x v2
La resistencia total será la suma de todas las anteriores, cuya expresión será:
Rtotal = fr x W ± 10 x i x W + Racel + K x S x v2
Si no, se consideran, como se dijo anteriormente, la resistencia a la aceleración y la resistencia al
aire resulta:
Rtotal = fr x W ± 10 x i x W
El esfuerzo que la máquina debe suministrar a los elementos motrices para superar las resistencias
antes enumeradas es el menor de los siguientes valores:
Tracción utilizable: TU = W x fT para que exista adherencia y el vehículo avance.
30. Movimiento de Tierras
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30
Tracción disponible: (es función de la velocidad) TD. Esta variará en función de la marcha y de la
velocidad alcanzada por la máquina. Se deberá tener que:
TD y TU ≥ Rtotal
Recíprocamente, conocida la resistencia total y las tracciones utilizable y potencia útil Se puede
obtener la máxima velocidad que es capaz de alcanzar la máquina en sus desplazamientos.
Todo lo que se ha expresado anteriormente de forma numérica también se puede representar
gráficamente en un sistema de ejes coordenados, Fig. 2.8, en el cual se colocan en abscisas las
velocidades del vehículo y en ordenadas las tracciones, resultando la curva TD para plena potencia del
motor y una reducción determinada de la caja de cambios.
También se representa la curva TU, que es una recta al ser independiente de las velocidades y puede
cortar a la curva TD, o ser exterior Tu´
Caso TU: v1 : TU < TD, deslizamiento
v2 : TU = TD, > RT, v2 es válida
v3 : TU > TD , TD = RT , v3 es válida
v4: TU > TD , TD < RT , falta potencia luego v2 < v < v3
Caso TU´ : v debe ser inferior a v3, pero está limitada inferiormente por el valor v5 de máx.
TD, porque a su izquierda hay inestabilidad del vehículo (falta reducción en la
caja de cambios).
31. Movimiento de Tierras
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31
Aplicando lo anterior si TU ≥ TD , siendo RT = W x ( fR + 10 x i ), TU = fR x WD x 1.000 y como
debe ser TD ≥ RT , resulta TU ≥ RT y sustituyendo fT x WD x 1.000 ≥ W x ( fR + 10 x i ) debe cumplirse:
1.000 x fT x WD / W ≥ fR ± 10 x i
entonces:
( )ifW
Pot
R
Pot
T
Pot
v
RTD ×±×
×
=
×
≤
×
=
10
ρρρ
Los fabricantes de tractores dan gráficas para cada modelo de tractor donde elegida una marcha F1,
F2, F3, se obtienen la gama de velocidades y tracción disponible.
32. Movimiento de Tierras
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32
CAPITULO 3
DETERMINACION DE LA PRODUCCION DE UNA MAQUINA Y COSTES
3.1 DEFINICION DE LA PRODUCCION.
3.1.1 CONCEPTO.
La Producción o Rendimiento de una máquina es el número de unidades de trabajo que realiza en la
unidad de tiempo, generalmente una hora:
Producción = Unids. trabajo / hora
Las unidades de trabajo o de obra más comúnmente empleadas en un movimiento de tierra son el
m3
o la t, pero en otras actividades de la construcción se usan otras más adecuadas, como el metro
lineal en la construcción de zanjas o de pilotes o el m2
en las pantallas de hormigón. La unidad de
tiempo más empleada es la hora, aunque a veces la producción se expresa por día.
3.1.2 FACTORES.
Esta cifra no es una constante del modelo de máquina, sino que depende de una serie de factores
particulares de cada aplicación:
a) Eficiencia horaria.
b) Condiciones de trabajo de la obra en cuestión:
b.1.- Naturaleza, disposición y grado de humedad del terreno.
Los materiales en estado seco tienen un volumen aparente que es el que ocupa la
capacidad de la máquina, pero en estado húmedo presentan una adherencia que hace
aumentar la capacidad. Si la humedad es excesiva, entonces no aumenta.
En el caso de margas y arcillas húmedas el rendimiento de excavación puede bajar
considerablemente por adherirse el material a las paredes.
b.2.- Accesos (pendiente, estado del firme).
33. Movimiento de Tierras
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33
Repercusión de los accesos en el coste final de una obra. Tiene gran importancia el
trazado y conservación de las pistas y caminos interiores de la obra, porque
repercuten:
- en la potencia necesaria de los vehículos y por consiguiente, en el consumo de
combustible.
- en el tiempo de transporte, al conseguirse menores velocidades si están en mal
estado.
- en la capacidad de transporte al ser mayores las cargas si están bien conservadas.
- en la propia logística, si se producen averías y no hay zona de estacionamiento.
Una falsa economía inicial o de proyecto puede ocasionar llevar mayor repercusión a
lo largo de la obra, incluso en el plazo de ejecución si hay que variar el trazado de las
pistas durante la obra.
b.3.- Climatología (visibilidad, pluviometría, heladas)
La climatología no sólo afecta a las interrupciones de trabajo sino al estado del
firme pues el barro y la humedad reducen la tracción de las máquinas (traficabilidad).
Cuando la temperatura es inferior a 20
C en la sombra, deben suspenderse los trabajos
de relleno.
b.4.- Altitud, que puede reducir la potencia de las máquinas.
c) Organización de la obra:
c.1.- Planificación: Afecta a la producción de la máquina: esperas, maniobras,...
Hay que cuidar el orden de los trabajos para reducir al mínimo el número de
máquinas necesarias y evitar embotellamientos y retrasos.
c.2.- Incentivos a la producción.
d) Habilidad y experiencia del operador.
Estos factores no son de aplicación total y cada uno deberá emplearse sólo cuando lo requieran las
circunstancias.
3.2 EFICIENCIA HORARIA.
Se denomina Producción óptima o de punta (Peak) Pop a la mejor producción alcanzable trabajando
los 60' de cada hora.
34. Movimiento de Tierras
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34
En la práctica se trabaja sólo 45' ó 50' a la hora por lo que la producción normal Pn será:
Pn = 50/60 x Pop = 0,83 Pop =fh x Pop
En lo sucesivo P se referirá siempre a la Producción normal Ph.
La relación fh entre los minutos trabajados y los 60' de una hora es lo que se denomina eficiencia
horaria, tiempo productivo o factor operacional (operating factor). Los factores de los que depende la
producción determinan la eficiencia horaria, como muestra la tabla 3.1.
ORGANIZACION DE OBRA
CONDICIONES DE TRABAJO
Buena Promedio Mala
Buenas 0,90 0,75 0,60
Promedio 0,80 0,65 0,50
Malas 0,70 0,60 0,45
Tabla 3.1 Factores de eficiencia fh.
Si se consideran incentivos a la producción, sobre todo con buenos factores de organización, estos
coeficientes se verán incrementados, pero en cualquier caso será difícil que alcancen valores superiores
a 0,90.
Por otro lado, en condiciones adversas de trabajo y organización, el tiempo real puede llegar
solamente a ser el 50% del tiempo disponible.
INCENTIVO ORGANIZACION MIN/HORA Fh
SI BUENA 50 0,83
SI MALA 42 0,70
NO MALA 30 0,50
Tabla 3.2 Incentivos a la producción.
35. Movimiento de Tierras
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35
Naturalmente una máquina no trabaja sólo una hora sino varias al día durante el período que dure la
obra, que puede ser de muchos meses. Esto hay que tenerlo presente al calcular la eficiencia media, y
que las condiciones y la organización pueden ir cambiando con el transcurso de la obra.
También es necesario tener en cuenta las pérdidas de tiempo que se ocasionan, ya que el tiempo de
trabajo continuo anual de una máquina (sin traslados ni esperas) sería de:
52 (semanas/año) x 40 (horas/semana) – 8 fiestas oficiales x 8 (horas/día) = 2.016 h
y en la práctica es difícil superar las 1.600 horas, principalmente debido a:
- Averías de la máquina.
- Mantenimiento o conservación cada cierto número de horas de trabajo, aunque no se incluirán en
las pérdidas por realizarse normalmente en horas no laborables para la máquina durante las de
espera.
- Condiciones atmosféricas locales, que además de afectar a la producción de la máquina
entorpecen la marcha general de la obra.
La tabla 3.3 expone algunos de los conceptos más comunes y ejemplos de sus valores en
condiciones medias, expresado como porcentaje. No es normal que se den todos simultáneamente.
METEOROLOGÍA 9%
MANIOBRAS 8%
ESPERAS 11%
AVERÍAS MECÁNICAS 6%
HABILIDAD DEL OPERADOR 15%
TOTAL MÁXIMO 60%
Tabla 3.3 Pérdidas de tiempo.
Se llama disponibilidad de una máquina (availability) a:
disponibilidad = horas de trabajo/ (horas de trabajo + horas de reparaciones)
36. Movimiento de Tierras
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36
Es conveniente antes de comenzar la obra hacer un estudio de las posibles condiciones
climatológicas que se puedan presentar durante su desarrollo.
El capítulo de averías de la máquina puede llegar a ser importante y para disminuirlo hay que
prestar atención a:
- Fiabilidad de la máquina.
- Rapidez en los repuestos y atención del suministrador.
- Cuidados y mantenimientos a cargo del propietario.
- Habilidad del operador.
- Dureza del trabajo (material, accesos).
Todo lo anterior lleva en determinados casos a la compra de maquinaria nueva para una obra, o a la
adquisición de unidades de repuesto si se emplean muchas iguales, con objeto de asegurar la
continuidad de la misma y no interrumpir otras unidades de obra.
3.3 CICLO DE TRABAJO.
3.3.1 CONCEPTO.
Se denomina Ciclo de Trabajo a la serie de operaciones que se repiten una y otra vez para llevar a
cabo dicho trabajo. Tiempo del Ciclo será el invertido en realizar toda la serie hasta volver a la
posición inicial del ciclo.
Por ejemplo, en las máquinas de movimiento de tierras el tiempo de un ciclo de trabajo es el tiempo
total invertido por una máquina en cargar, trasladarse y/o girar, descargar y volver a la posición inicial.
La suma de los tiempos empleados en cada una de estas operaciones por separado determina el tiempo
del ciclo.
En los capítulos posteriores correspondientes a las máquinas más importantes se llevará a cabo un
análisis de las operaciones o fases características de cada una de ellas.
37. Movimiento de Tierras
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37
El tiempo de un ciclo puede descomponerse en fijo y variable. El primero (fijo para cada caso) es el
invertido en cargar, descargar, girar y acelerar o frenar para conseguir las velocidades requeridas en
cada viaje, que es relativamente constante. El segundo es el transcurrido en el acarreo y depende de la
distancia, la pendiente, etc. Es importante considerar separadamente la ida y la vuelta, debido al efecto
del peso de la carga (vacío a la vuelta) y la pendiente, positiva en un caso y negativa en el otro.
Para un resultado más preciso de la duración de un ciclo suele tomarse un valor medio, obtenido de
la medición de un gran número de ciclos, mientras que un número insuficiente puede llevar a
resultados erróneos, debido al cambio en las condiciones externas (material, climatología, ...)
3.3.2 FORMULA DE LA PRODUCCION.
Una vez calculada la duración del ciclo de trabajo, ¿5 posible estimar los ciclos que la máquina
realiza en una hora (60/durac. en minutos) y conociendo la capacidad de la máquina (volumen de
carga, ...) es inmediato el cálculo de la producción:
Producción (t ó m3
) = Capacidad (t ó m3
/ciclo) x Nº ciclos/hora
Esta es la producción teórica horaria, pero la efectiva o real será la resultante de aplicar a la anterior
los factores correctores que se considere en cada caso y entre los que encuentran algunos de los ya
estudiados. Otros importantes se refieren al trabajo diurno o nocturno o al empleo de neumáticos o
cadenas. Si C es la capacidad, la producción real es:
Pr = C x nº ciclos / hora x f1 x f2 x f3 x ... xfn
3.4 CALCULO DEL COSTE DE LA UNIDAD DE OBRA.
En el empleo de maquinaria en una obra se deberá buscar su utilización óptima, a fin de no
desperdiciar los recursos. Por ello se tratará de encontrar la mejor relación entre rendimiento y gastos,
es decir, el costo más bajo posible por unidad de material movido.
El coste horario de una máquina puede hacerse exhaustivamente mediante la suma de varios
factores. Los principales son:
- División del coste inicial entre el período de amortización que se pretende.
38. Movimiento de Tierras
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38
- Intereses del capital pendiente de amortización.
- Gastos de mantenimiento y reparaciones que se estima durante dicho período.
- Gasto en consumos de carburante y neumáticos.
- Mano de obra de los operarios, etc.
Con todo esto es posible llegar a un resultado de coste en Pts/hora. Hay que tener la precaución de
actualizar dicho valor si el período de amortización es grande.
Para un Jefe de Obra, los costes que influyen en relación con la maquinaria son:
- mano de obra de maquinista: interviene en el coste de m3
de la unidad de obra.
- consumo de gasoil: coste de gasoil/m3
.
- reparaciones por averías, y pérdidas de producción por paradas.
La amortización contable de maquinaria es un coste que le llega de la central y que le es ajeno en su
dirección de obra, pero la depreciación de la máquina, sí que depende de la forma de utilizarla y del
modo de conservarla.
AMORTIZACIÓN 40 %
CONSUMO GASOIL 13 %
MANO DE OBRA 17 %
AVERÍAS Y REPARACIONES 22 %
GASTOS GENERALES 8 %
Tabla 3.4 Precio del m3
(valores medios) en movimiento de tierras.
Existe un manual de coste de maquinaria (Seopan-Atemcop) admitido por el MOPMA.
Existe otra forma de estimar los costes horarios, procedente de la experiencia y válida solamente
para una primera aproximación. Consiste en tomar como coste horario un porcentaje del coste inicial
o precio de compra, 200-400 Pts/Millón, siendo inversamente proporcional al tamaño de la máquina y
añadir el coste del maquinista del maquinista incluyendo cargas sociales, unas 2.500 Pts/hora (1993).
Como orientación del precio de una máquina puede tomarse entre 1.000 y 1.500 Pts./Kg. (1993).
39. Movimiento de Tierras
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39
Los parques de maquinaria de las grandes empresas evalúan los costes horarios atendiendo a sus
propios criterios de amortización y gastos, para luego facilitarlo a la obra. Estos costes están
contrastados con los precios de alquiler de la maquinaria en el exterior y son similares, por lo que
existen unos precios que se aceptan como costes horarios de mercado para los diferentes modelos de
máquinas y que generalmente se dan sin combustible, con o sin operador, que se añadirá
posteriormente.
Una vez conocido el coste horario de la máquina y calculado el rendimiento según se explicaba en
el apartado anterior, es fácil estimar el coste de producción:
COSTE DE PRODUCCION = COSTE HORARIO / PRODUCCION
La fórmula más general es:
Pts/Unids.Obra = (Pts/Hora) / (Unids.Obra/Hora)
En el movimiento de tierras lo más usual es:
Pts/t ó m3
= (Pts/Hora) / (t ó m3
/Hora)
refiriéndose la unidad de obra a material en perfil de carretera, cuando se da en volumen.
Pueden evaluarse los resultados con los oportunos factores, si bien con la precaución de no aplicar
más de una vez el factor correspondiente a un obstáculo.
3.5 CONTROL DE COSTES.
En la obra hay que tener una estadística actual de los costes horarios totales incluido operador, de
las distintas máquinas, de forma que con el seguimiento de la producción de las distintas unidades se
pueda conocer al día los costes de dichas unidades y en caso de desviaciones negativas respecto a los
precios que figuran en la oferta se puedan hacer ajustes o cambios.
Los costes de una obra se dividen en directos e indirectos.
- Son directos todas las unidades de obra subcontratadas, y aquellas que el contratista principal
ejecuta con su personal.
40. Movimiento de Tierras
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40
- Indirectos, los de su propio personal de control de calidad, dirección y administración, de forma
que aunque los precios de los subcontratistas sean fijos, retrasos de éstos en la ejecución repercuten en
sus costes indirectos y en aquellas unidades suyas que no avanzan de forma que los costes aumentan
con los retrasos.
En resumen, una vez fijados unos costes y unos plazos, éstos quedan muy ligados entre sí.
Dado que los costes fijos de una empresa son proporcionales al numero de días de ejecución de una
obra para disminuir éstos gastos generales hay que reducir el plazo.
Es necesario hacer un estudio económico, pues normalmente hay ciertos costes de producción que
aumentan al disminuir el plazo. Los plazos de ejecución vienen determinados en ocasiones por
motivos políticos, caso de Obras Públicas ya que tienen fija la fecha de inauguración, o económicos de
rentabilidad o reinversión si el cliente es privado.
Retrasos en el comienzo de las obras son antieconómicos cuando se tiene una fecha fija de
terminación.
El control de costes entra en la planificación económica.
La planificación (informatizada) de una obra se divide en:
a) Plan de obra o programa técnico: es un estudio del proceso constructivo descompuesto en
actividades y de sus plazos de ejecución, mediante un modelo gráfico, PERT, Red de
Precedencias, etc.
b) Planificación económica, o plan de objetivos, de costes, resultados y producción
(certificaciones) con su seguimiento y actualización cada determinado tiempo.
41. Movimiento de Tierras
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41
CAPITULO 4
CLASIFICACION Y TIPOS DE MAQUINAS
DE MOVIMIENTO DE TIERRAS Y EXCAVACION.
4.1 SIGNIFICADO DEL MOVIMIENTO DE TIERRAS.
En construcción de carreteras, los capítulos en que se descompone la obra suelen ser:
- Retirada y reposición de servicios.
- Movimiento de tierras.
- Drenajes y obras de fábrica (marcos, tubos, cunetas).
- Estructuras (viaductos, pasos superiores e inferiores, puentes).
- Túneles.
- Firmes.
- Señalización (pintura, señales, barreras, mallas de cierre).
- Anejo de integración ambiental (plantaciones, hidrosiembra, pantallas).
La retirada y reposición de servicios comprende: accesos a fincas, vías de servicio, cruces de líneas
telefónicas, eléctricas, acequias, conducciones de agua y alcantarillado.
Los materiales que aparecen en movimiento de tierras son:
- Tierras.
- Tránsito.
- Rocas.
Estos materiales se pueden clasificar según su velocidad sísmica, y tomando unos valores
orientativos se utilizarán las máquinas que posteriormente 'se verán, y que pueden resumirse en el
siguiente cuadro, en una primera aproximación simplista:
42. Movimiento de Tierras
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42
EXCAVACION VELOC. SISMICA MAQUINA
Tierras < 1000 m/s
Tractor hoja frontal
Excavadora
Traílla
Tránsito 1000 - 2000 m/s Escarificador (Tractor cadenas)
Roca > 2500 m/s
Explosivos
Perforadoras
Tabla 4.1 Velocidades sísmicas
Los volúmenes principales en que se descompone el movimiento de tierras figurarán en el proyecto
con sus precios como unidades de obra, las cuales se corresponden con distintas actividades, pudiendo
estar algunas de éstas agrupados en un sólo precio o unidad de obra.
Las distintas actividades son:
a) Despeje y desbroce del terreno (m2
):
Consiste en la demolición de obstáculos, como construcciones, arbolado, etc.
b) Excavación en tierra vegetal (m3
):
Es el levantamiento de 1 cobertura de tierra vegetal y traslado a vertederos o acopios para
posterior revegetación de taludes.
c) Excavación en suelos (m3
):
d) Excavación en préstamos para el núcleo (m3
).
e) Excavación en roca con voladura (m3
).
f) Terraplenes (m3
).
g) Pedraplenes con productos de voladura o escarificación (m3
).
h) Explanada mejorada (m3
).
i) Refino de taludes en desmonte (m2
).
j) Refino de taludes en terraplén (m2
).
k) Saneo de taludes en roca (m2
).
l) Apertura de pistas de acarreo y caminos de acceso a los distintos tajos.
43. Movimiento de Tierras
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43
El movimiento de tierras puede representar en la variante de una autovía alrededor de 125.000 -
200.000 m3
/Km, y con un precio orientativo de 350 Pts/m3
, resultan de 45 a 70 Mill. Pts/Km, y si se
estima para la autovía un costo de 400 - 500 Mill. Pts/Km, representa aproximadamente el 20%,
ocupando del 50-60% del plazo de ejecución.
El movimiento de tierras en una presa de materiales sueltos depende de la longitud de la presa y
caudal punta de aliviadero, que es el que condiciona el volumen de hormigón, el cual puede tener un
costo económico total mayor que el del movimiento de tierras (el precio de la unidad de obra de
hormigón es muy superior al de las tierras).
Unas cifras de valores medios situarían el movimiento de tierras del 45 al 75 %, del presupuesto
total. En el caso de presas de hormigón puede representar del 5 al 10 %.
En resumen, como orientación, movimiento de tierras:
- Autovías: ~ 20-30 %.
- Presas de tierras: ~ 45-75 %.
- Presas de hormigón: ~ 5-1 %.
4.2 CONSTITUCION Y TIPOS DE SUELOS.
Los diversos tipos de suelos que son considerados en el movimiento de tierras pueden variar desde
roca sólida hasta tierra sola, pasando por todas las combinaciones de roca y tierra.
Así los diferentes tipos de materiales ofrecen diferente resistencia para ser movidos, dependiendo
del peso del material, dureza, rozamiento interno y cohesión.
Se tiene que una menor resistencia de remoción implica una mayor facilidad de carga, siendo ésta
última fundamental en la elección del equipo o tipo de maquinaria a utilizar.
Los distintos tipos de tierras se forman con rocas desintegradas, residuos vegetales y animales. Una
vez formada, comprende materia mineral, materia orgánica, agua y aire.
44. Movimiento de Tierras
Juan Cherné Tarilonte Construcciones Industriales
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44
Las tierras, en general, pueden dividirse básicamente en cinco grupos: arcillas, limos, arena, gravas
y materia orgánica. La realidad dice que se pueden encontrar estos materiales en forma independiente
o en varias combinaciones y mezclas.
4.3 TIPOS DE EXCAVACIONES.
Los tipos de excavación, se pueden dividir en tres grupos: a cielo abierto, subterráneas y
subacuáticas. Dependiendo de la constitución del terreno y del material excavado, se tendrán que
utilizar unos u otros medios de excavación.
4.3.1 EXCAVACION A CIELO ABIERTO.
La clasificación podría ser la siguiente:
- En roca: es necesario utilizar explosivos.
- En terreno duro: uso de explosivos o ripado.
- En terreno de tránsito: término poco definido, en general se puede excavar por medios
mecánicos, pero no a mano.
- En tierras: se puede excavar a mano.
- En fangos: es necesario emplear medios especiales de transporte o hacer una desecación previa.
Todos los trabajos pueden hacerse en seco o con agotamiento, nivel freático por debajo del plano de
excavación.
En este tipo de excavaciones es fundamental la elección del equipo idóneo para transporte y carga.
Como norma general hay que considerar que el equipo de transporte debe ser cargado entre 3 y 6
cargadoras o ciclos del equipo de carga.
Los puntos a tener en cuenta para seleccionar el equipo de transporte son: Recorrido, distancia,
pendientes y curvas, material a transportar, producción requerida y equipo de carga disponible.
45. Movimiento de Tierras
Juan Cherné Tarilonte Construcciones Industriales
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45
Los correspondientes al equipo de carga, por orden de preferencia, son: Producción requerida, zona
de trabajo o carga (amplitud y condicionantes), características del material a cargar (en banco, ripado,
volado), disponibilidad requerida, equipo de transporte a utilizar.
4.3.2 EXCAVACIONES SUBTERRANEAS.
Pueden ser:
- En túnel y galerías: Normalmente es necesario el uso de explosivos o topos según longitud y
tipo de terreno. Debe tener sección suficiente para permitir el uso de medios mecánicos de
excavación, carga y acarreo (mayor de 3 m2
).
También se utilizan rizadoras y martillos de percusión. Los escudos cuando los terrenos
son inestables.
- En pozo: Excavación en vertical o casi vertical, teniendo que ser extraídos los productos por
elevación.
Las dificultades, organización, medios auxiliares y coste de éstas excavaciones subterráneas, están
fuertemente condicionadas por la distancia de los frentes de ataque a los accesos y bocas de entrada y
por la presencia de agua, especialmente en excavaciones descendentes.
4.3.3 EXCAVACIONES SUBACUATICAS.
Son aquellas en las que no es posible una actuación desde tierra, siendo necesario el empleo de
material flotante o medios análogos.
Según la naturaleza del fondo, se pueden clasificar en:
- Arenas y fangos: Se pueden transportar por tubería los productos de excavación mediante
bombas y dragas de succión.
- Fondos moderadamente duros: Arenas consolidadas y rocas blandas dragas de succión con
cabe, al cortador.
- Fondos duros: Mediante dragas de arranque o rosario. El material extraído no puede
transportarse por tubería, por componerse normalmente de trozos grandes.
- Rocas: Mediante martillo romperrocas o voladuras subacuáticas.
46. Movimiento de Tierras
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46
4.4 CLASIFICACION Y TIPOS DE MAQUINARIA.
Se puede clasificar la maquinaria de excavación y movimiento de tierras, atendiendo a su traslación,
en tres grandes grupos.
4.4.1 MAQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA.
- Tractores con hoja empujadora.
- Tractores con escarificador.
- Motoniveladoras.
- Mototraíllas.
- Cargadoras.
Son máquinas que efectúan la excavación al desplazarse, o sea, en excavaciones superficiales. La
excepción es la cargadora, que cuando excava es en banco, pero luego se traslada con la carga, aunque
la aplicación normal de ésta máquina es para cargar material ya excavado o suelto.
4.4.2 MAQUINAS QUE EXCAVAN SITUADAS FIJAS, SIN DESPLAZARSE.
Realizan excavaciones en desmontes o bancos. Cuando la excavación a realizar sale de su alcance,
el conjunto de la máquina se traslada a una nueva posición de trabajo, pero no excava durante este
desplazamiento.
El desplazamiento necesario entre el órgano de trabajo (hoja, cuchara, cazo, cangilón, etc.) se
efectúa mediante un dispositivo cinemático que modifica la posición relativa de este órgano de trabajo
y el cuerpo principal de la máquina. En este grupo se encuentran:
- Excavadoras hidráulicas con cazo o martillo de impacto.
- Excavadoras de cables. Dragalinas.
- Excavadoras de rueda frontal.
- Excavadoras de cangilones.
- Dragas de rosario.
- Rozadoras o minadoras de túnel.
47. Movimiento de Tierras
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47
4.4.3 MAQUINAS ESPECIALES.
La excavación se efectúa empleando otros dispositivos, siendo su campo de aplicación
generalmente más limitado.
- Topos: La presión sobre el terreno se logra por mediante el desplazamiento del cabezal de la
máquina y el desgarramiento del mismo por un órgano dotado de movimiento rotativo.
- Dragas y bombas de succión: El material (arenas, limos) es arrastrado formando una emulsión
por una corriente de agua que es aspirada por una bomba, que puede impulsarla por una
tubería.
- Dardos y chorros de agua: A gran presión, utilizan la energía cinética y el electo de disolución
del agua para atacar y remover materiales disgregables.
- Fusión térmica: Se utilizan productos que rebajan el punto de fusión y permiten la perforación
y corte de rocas. Se emplea para corte y perforación de rocas y hormigón en circunstancias
especiales.
4.5 CLASIFICACION ATENDIENDO A LA EXCAVABILIDAD.
4.5.1 INDICES DE EXCAVABILIDAD, IE, DE SCOBLE Y MUFTUOGLU.
Se estudian cuatro parámetros geomecánicos importantes que son:
- W: alteración por meteorización.
- S: resistencia a compresión simple.
- J: separación entre diaclasas.
- B: potencia de los estratos.
Se rellena así el siguiente cuadro:
48. Movimiento de Tierras
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48
CLASES DE MACIZOS ROCOSOS
PARAMETROS
1 2 3 4 5
ALTERACION Intensa Alta Moderada Ligera Nula
Valoración < 0 5 15 20 25
Resistencia de la Roca (MPa) < 20 20 – 60 40 – 60 60 – 100 > 100
Compresión Simple (MPa) < 0,5 0,5 – 1,5 1,5 – 2,0 2,0 – 2,35 > 3,5
Valoración (S) 0 10 15 20 25
Separación entre Diaclasas
(m)
0,3 0,6 – 1,5 0,6 – 1,5 1,5 – 2,0 > 2,0
Valoración 5 15 30 45 50
Potencia de los Estratos (m) < 0,1 0,1 – 0,3 0,3 – 0,6 0,6 – 1,5 > 1,5
Valoración 0 5 10 20 30
Tabla 4.2 Evaluación del índice de Excavabilidad.
En función de éste índice, resultan unos rangos de utilización de distintos tipos de máquinas.
49. Movimiento de Tierras
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49
CLASE
FACILIDAD DE
EXCAVACION
INDICE
(W+S+J+B)
EQUIPO DE
EXCAVACION
MODELOS DE
EQUIPOS
EMPLEADOS
1 Muy fácil < 40
A. Tractor
B. Dragalina > 5 m3
C. Excavadora de
Cables > 3 m3
2 Fácil 40 – 50
Tractores de
ripado
Dragalinas
Excavadoras
A. Tractor
B. Dragalina >8 m3
C. Excavación de
Cables >5 m3
3
Moderadamente
difícil
50 – 60
A. Tractor –
Excavadora – Pala
Cargadora
B. Excavadora
Hidráulica >3 m3
4 Difícil 60 – 70
Dragalinas
Excavadoras A. Tractor –
Excavadora – Pala
Cargadora
B. Excavadora
Hidráulica >3 m3
5 Muy Difícil 70 – 95
Excavadora
Hidráulica > 3 m3
6
Extremadamente
difícil
95 – 100
Excavadora
Hidráulica > 7 m3
7
Marginal sin
voladura
> 100
Excavadoras
Excavadora
Hidráulica > 10 m3
Tabla 4.3 Rango de utilización de maquinaria según el Indice de Excavabilidad.
50. Movimiento de Tierras
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50
4.5.2 CLASIFICACION DE FRANKLIN DE UTILIZACION DE MAQUINARIA DE
EXCAVACION.
Como complemento a las clasificaciones anteriores, el cuadro de Franklin relaciona zonas de
utilización de excavadoras, tractores (escarificación), según espaciamiento entre fracturas y un índice
de resistencia a cargas puntuales.
En el ensayo de Franklin, IS (MN/m2
) es un índice de resistencia a cargas puntuales (load point
test).
En Geotecnia se considera RC ≈ 20 Is. Franklin da una correlación entre Is y RC (Resistencia a
compresión, el espaciamiento entre fracturas o grado de agrietamiento, el índice RQD (Rock Quality
Desiguation, índice de calidad conocido en mecánica de rocas) y el procedimiento de arranque.
Se deduce de todo lo anterior, que cuando se trata de rocas la velocidad sísmica es un dato más de
los que hay que considerar para utilizar excavadoras, tractores ó voladuras.
51. Movimiento de Tierras
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51
DESCRIPCION DE SUELO/ROCA
RESISTENCIA ESPECIFICA A
LA EXCAVACION
RESISTENCIA
A
COMPRESION
GENERAL EJEMPLOS KL(N/cm) KA(N/cm2
) (N/cm2
)
0 Material granular
Carbones. Minerales blandos.
etc.
- - -
I
Blando. suelo suelto y
arenoso
Arenas 100 - 500 4 – 13 300
II
Suelo relativamente
denso
Arenas arcillosas blandas;
Grava media a fina; Arcillas
blandas o húmedas
200 - 650 12 - 25 300-800
III Suelo denso
Arenas arcillosas duras;
Arcillas; Lignitos blandos;
Grava Dura
250 - 800 20 - 38 800-1.000
IV Suelo muy denso
Arcilla dura; Pizarra arcillosa;
Carbón duro
400 - 1.200 30 -50 1.000-1.500
V
Roca semisólida de baja
resistencia; Rocas con
bastantes grietas
Pizarra arcillosa; Arcilla muy
dura; Fosforita blanda; Caliza
muy blanda; Carbones
500 - 1.600 50 - 70 6.000 – 8.000
VI
Roca semisólida
relativamente dura; Roca
con grietas
Caliza blanda; Mármol;
Yesos;
Arenisca; Fosforita dura;
Pizarra;
Carbón muy duro; Mineral
muy fracturado
900 – 1.950 70 – 200
2.000 – 3.000
3.000
8.000
VII
Roca semisólida dura;
Suelos helados duros;
Rocas con algunas
grietas
Caliza dura a extremadamente
dura; Mármol; Yeso; Arenisca
dura; Mineral pesado con
algunas grieta
1.400 – 2.600 180 – 500 3.000 – 6.000
VIII Rocas con pocas grietas
Mineral pesado con pocas
grietas
- - 8.000
IX
Roca prácticamente
monolítica
Mineral pesado y masivo - - 8.000
Tabla 4.4 Ensayos geomecánicos para evaluar la excavabilidad de las rocas mediante rotopalas.
52. Movimiento de Tierras
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52
4.6 VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS DISTINTAS MAQUINAS.
La selección del tipo de máquina para carga, depende de los materiales, así como de las
circunstancias que concurren en la carga.
- Las cargadoras necesitan materiales a granel y que no precisen excavación, tierras fácilmente
excavables y cargables, rocas sueltas, etc., debiendo realizarse la carga en terreno firme con las
de neumáticos y en terrenos encharcados o con barro con las de cadenas.
- Las retroexcavadoras de cadenas pueden realizar su trabajo en terrenos difíciles, encharcados, con
malos accesos y salidas (zanjas, barrancos) y con una base de trabajo irregular. También para
aquellos trabajos que requieran gran altura de carga y corte, y donde el pavimento sea malo para
los neumáticos. Las retroexcavadoras de neumáticos por su movilidad pueden considerarse más
como urbanas y auxiliares.
- Las excavadoras de empuje frontal eléctricas pueden utilizarse cuando además de concurrir las
condiciones anteriores, hay facilidad para utilizar una línea eléctrica. (Las grandes cargadoras
exigen motores eléctricos y se necesita tender una línea: Minería, fábricas de cemento, ...).
- Dragalinas; para el movimiento de materiales encharcados o fangosos, con frentes de trabajo
blandos que no soportan el peso de las máquinas convencionales.
MÁQUINA APLICACIÓN
ALCANCE,
OBSERVACIONES
Tractor, cadenas Sólo arranque y extendido ~ 15 m
Retroexcavadoras Arranque y carga ~ 10 m
Traílla
Corte + Descarga + Acarreo
+ Descarga + Extendido
~ 20 m
Cargadora
Cargar
Complemento de un equipo
3 – 5 m
Motoniveladora
Extendido – nivelación
Mantenimiento de pistas
~ 10 m
Dragalina
Arranque – dragado
Limpieza cauces en zonas
húmedas y blandas
~ 30 m
Donde se hunden
tractor y retros
Tabla 4.5 Principales características de máquinas fundamentales en movimiento de tierras.
53. Movimiento de Tierras
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53
4.7 ELECCION DE LA MAQUINARIA.
Deben tenerse en cuenta como requisitos previos los siguientes:
- Cumplir la producción requerida.
- Que se adapte y sea flexible a las condiciones presentes y futuras de operación.
- Que provoque una organización lo menos costosa y complicada posible.
- Que tenga una fiabilidad suficiente.
- Que tenga asegurado por el fabricante, para un cierto tiempo de su vida, asistencia técnica y
repuestos (Servicio postventa).
En la elección de las máquinas es importante la nueva doctrina del Aseguramiento de la Calidad.
Esto se refiere a que el fabricante haya conseguido por algún organismo (T.U.V., por ejemplo) la
certificación de sus sistemas de calidad, de acuerdo a las exigencias de las normas U.N.E.. Esta
certificación de calidad puede cubrir también otros aspectos muy necesarios para el usuario como son
los servicios postventa.
Los criterios económico-financieros para la elección de una máquina, pueden resumirse de la
siguiente forma:
POR PRODUCCION m3
ó t/h
ECONOMICOS (Por coste) Pts/m3
ó t
INVERSIONCOMPRA
LEASING AMORTIZACION
ALQUILER
CRITERIOS
GENERALES DE
ELECCION DE UNA
MAQUINA
FINANCIEROS
SUBCONTRATACIÓN DE LA
UNIDAD DE OBRA
Tabla 4.6 Criterios generales de elección de una máquina.
54. Movimiento de Tierras
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54
4.8 MECANIZACION DE UNA OBRA.
En construcción de autovías se necesitan fuertes inversiones en maquinaria. Un ejemplo de esto es
la Autovía de Andalucía, un tramo de 49,628 Km, con un presupuesto de 22.500 millones de pesetas;
la inversión del Contratista General en maquinaria fue de 3.000 millones.
Indice de mecanización de una obra = Valor maquinaria en la obra/Obra ejecutada en 1 año
Si la duración fue de 3 años, sale un índice del 40% y en 1,5 años del 20%, lo que quiere decir, que
a menor duración se requiere más maquinaria para una mayor producción. En obras de carreteras, el
índice tiende al 100%, considerando como maquinaria la del Contratista General y la de todos los
subcontratistas.
El índice de inversión de maquinaria de una empresa es la relación entre el valor anual de
adquisición de maquinaria y la obra total anual.
El índice de inversión de las nueve principales empresas del Seopan en todo el conjunto de obras
varía entre el 3,6 y el 13,3%, de media 8% (Año 1991). Resulta decreciente con los años porque sólo
considera la maquinaria propia, no la de los subcontratistas, y lo que evidencia es que cada vez se
subcontrata más.
Dos reglas elementales respecto a la maquinaria en la obra:
- Las máquinas son siempre baratas para el trabajo que realizan si están bien elegidas.
- Los nuevos modelos hacen obsoletos a los anteriores y antieconómicos de producción y
disponibilidad.
4.9 LOS NEUMATICOS EN LAS MAQUINAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS.
4.9.1 CAPACIDAD Y RENDIMIENTO
Es importante la elección de los neumáticos de las máquinas de acuerdo con las condiciones en que
han de trabajar, para obtener un adecuado rendimiento.
55. Movimiento de Tierras
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55
El elemento sobre el cual se puede influir más directamente para variar el rendimiento de los
neumáticos es el inflado. Al variar la presión de inflado varía el área de la huella, la resistencia a la
rodadura, la flotabilidad, etc.
En general, en un terreno blando o arenoso se deben usar neumáticos de medidas mayores con la
mínima presión de inflado, para que la presión unitaria sobre el terreno sea la menos posible.
4.9.2 DURACION Y FACTORES.
La vida óptima de un neumático podría ser 5.000 horas o 80.000 Km (corresponde a una velocidad
media de 16 Km/h) y la duración promedio de unas ruedas motrices es de unas 3.000 horas.
1º Grado de carga para la
presión de aire con que se
trabaja
2º Velocidad de marcha
T.V.H.
Operario
3º Mantenimiento
Comprobación
Inflado periódico
FACTORES QUE
INFLUYEN EN LA
DURACION DE
LOS
NEUMATICOS
4º Calidad abrasiva del
material
Tabla 4.7
56. Movimiento de Tierras
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56
FACTOR A APLICAR
CONDICIONES DE USO
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
A. Presión del neumático
(kg/m2
), en comparación
con la especificada
100 % 90 % 80 % 75 % 70 %
B. Carga del neumático, en
comparación con la
especificada
100 % 110 % 130 % 150 % ...
C. Velocidad media (Km/h) 16 24 32 40 48
D. Posición de la rueda
Traseras
arrastre
Frontales
De tracción en
camiones
basculantes
De tracción en
camiones
basculantes
Mototraílla
E. Clase de superficie de
recorrido
Tierra
blanda
Camino de
grava
Grava
angulosa
Grava
angulosa
Roca
angulosa
Tabla 4.8 Factores de reducción de la vida de los neumáticos
En la actualidad el tamaño de las grandes máquinas de movimiento de tierras está limitado en gran
medida por la duración de los neumáticos, ya que suponen una parte importante del costo total de la
máquina y su duración puede llegar a ser reducida si las condiciones de temperatura, velocidad,
terreno, etc. son adversas ya que se producen calentamientos excesivos que los deterioran muy
rápidamente.
4.9.3 DIBUJO.
También es importante el dibujo de los neumáticos para su posterior comportamiento en el trabajo.
4.9.4 DENOMINACION.
La denominación de un neumático se realiza de forma universal por dos números, (por ejemplo
24,00 x 25) expresados en pulgadas. El primero indica el diámetro del balón del neumático, mientras
que el segundo expresa el diámetro de la llanta metálica de la rueda.
57. Movimiento de Tierras
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57
Terreno blando Dibujo con surcos profundos
Dibujo con surcos profundos
Terreno firme
Dibujo poco profundo con
surcos gruesos
Terreno rocoso
Dibujo poco profundo con
surcos gruesos
Huella lisa y lo mayor
posible
DIBUJO DE LOS
NEUMATICOS
Terreno que se
hunde
Mínima presión de inflado
Mínima presión
unitaria sobre el
terreno
Tabla 4.9 Dibujo de los neumáticos
4.9.5 CONCEPTO T.V.H.
Es un criterio para comparar resultados de la vida de neumáticos fuera de carretera (off road), caso
de dúmperes, traíllas, etc.
T.V.H. representa toneladas medias transportadas por la velocidad media y por las horas recorridas.
(Toneladas x Km recorridos en su vida).
Ejemplo: El camión A acarrea 35 t. a una velocidad media de 16 Km/h y se han cambiado los
neumáticos cada 3.000 horas. El camión B acarrea 35 t. a 20 Km/h, y se cambian los neumáticos a las
2.500 horas.
Camión A: T.V.H. = 35 x 16 x 3.000 = 1.680.000 t x Km
Camión B: T.V.H. = 35 x 20 x 2.500 = 1.750.000 t x Km
Luego, han dado mejor resultado los del B.
58. Movimiento de Tierras
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58
Cada neumático tiene una cifra de fabricante de T.V.H., si las exigencias de trabajo son superiores,
habrá que reducir velocidad, o carga, o usar neumáticos con mayor T.V.H
59. Movimiento de Tierras
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59
CAPITULO 5
MAQUINARIA EN EL MOVIMIENTO DE TIERRAS
5.1 ESFUERZO DE TRACCIÓN Y RESISTENCIA AL MOVIMIENTO.
5.1.1 LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LA TRACCIÓN.
Los tractores, utilizados normalmente en el movimiento de tierras, están caracterizados por una
relación muy bien determinada entre el esfuerzo que proporciona el motor y la velocidad ideal que
proporciona. Esta relación es consecuencia directa de las curvas [par-rpm]. Sabiendo el número de
[rpm]a las que el motor trabaja, se obtiene el esfuerzo de tracción.
5.1.2 RESISTENCIA A LA RODADURA.
La resistencia que opone el terreno al avance de una determinada máquina, se obtiene de la forma:
Rr = Kr Pt
Siendo:
Rr : Resistencia al desplazamiento(rodadura) (Kg)
Pt : Peso del vehículo en orden de marcha, con su carga (t)
Kr : Coeficiente de rodadura (Kg/t)
El valor de Pt se suele obtener multiplicando el valor del peso de la máquina sin aditamentos, por
1.45.
Los valores usualmente empleados del coeficiente de rodadura son los siguientes:
60. Movimiento de Tierras
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60
NEUMÁTICOS ORUGAS
Macadam
Tierra seca
Tierra no trabajada
Tierra trabajada
Tierra y barro
Arena y grava
Mucho barro
Pista dura y lisa
Pista firme y lisa
Pista de tierra con rodadas
Pista de tierra con rodada blanda
Pista de grava suelta
30
60
75
80
100
125
170
20
30
50
75
100
32
40
55
65
80
90
110
--
--
--
--
--
Tabla 5.1 Coeficiente de rodadura
5.1.3 INFLUENCIA DE RAMPAS Y PENDIENTES.
Dado que las pendientes o rampas no tienen mucha inclinación, se puede utilizar la siguiente
relación fácilmente deducible:
tp PpR ⋅±= 10
siendo:
Rp : Resistencia a pendientes o rampas (Kg).
p : Inclinación de la pendiente en valor absoluto en %. Para rampas (+) Para pendientes (-).
Pt : Peso del vehículo en orden de marcha, con su carga (t)
Se desprecian otras resistencias como las debidas al aire o las debidas a la inercia.
Se denomina esfuerzo útil al esfuerzo capaz de proporcionar la máquina menos el esfuerzo debido a
la rodadura menos (o más) el debido a la rampa (o pendiente).
61. Movimiento de Tierras
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61
5.2 PROBLEMÁTICA DE LA ADHERENCIA.
Los elementos motrices de las máquinas (neumáticos, orugas,..) pueden no tener una adherencia
perfecta con el suelo. De nada serviría una máquina con un esfuerzo de tracción útil elevado si por
falta de adherencia (órganos de rodadura-suelo) no lo pueden desarrollar.
La condición de la adherencia debe comprobarse en todos los cálculos para tener situaciones reales
de comportamiento.
El esfuerzo máximo que puede establecerse está dado por la simple expresión:
Ea = Ka Pt
Siendo:
Ea : Esfuerzo adherente
Ka : Coeficiente de adherencia
Pt : Peso total de la máquina, en orden de marcha más su carga (Kg)
El coeficiente se calcula experimentalmente, pudiendo establecer los siguientes valores:
NEUMÁTICOS ORUGAS
Arcilla dura seca
Arcilla dura húmeda
Marga arcillosa seca
Marga arcillosa húmeda
Arena seca
Arena húmeda
Suelo de cantera
Camino de grava
Tierra firme
Tierra suelta
0.9
0.2
0.5
0.4
0.2
0.4
0.6
0.4
0.6
0.45
0.6
0.3
0.9
0.7
0.3
0.5
0.5
0.5
0.9
0.6
Tabla 5.2 Coeficiente de adherencia
62. Movimiento de Tierras
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62
5.3 EXCAVACIÓN EN DESMONTE Y EXPLANACIÓN.
5.3.1 CARACTERIZACIÓN DE LA ACTIVIDAD.
Es el conjunto de operaciones para nivelar y desmontar el terreno en el que ha de asentarse una obra
o para extraer de préstamos las tierras necesarias para ejecutar un terraplén.
Atendiendo a la dureza del terreno, la excavación se clasifica en:
- excavación en roca,
- excavación en terreno de tránsito,
- excavación en tierra.
Este tipo de actividades se suele realizar con equipos pesados de maquinaria de Obras Públicas,
dado que cuando el volumen de tierras a excavar es importante, resulta necesario emplear maquinaria,
por tratarse siempre de la solución más económica.
5.3.2 EXCAVACIÓN POR MEDIOS MECÁNICOS.
A. EL BULLDOZER.
Los bulldozer son tractores dotados de una cuchilla frontal rígidamente unida a él, que forma un
ángulo de 90º con el eje del tractor. La cuchilla tiene movimiento vertical.
Se emplea para realizar excavaciones superficiales en terrenos compactos, para la limpieza de capas
vegetales y extendido de tierras y árido.
La distancia óptima de trabajo es hasta 100 m y velocidad hasta 10 Km/h montado sobre orugas y
hasta 25 Km/h montado sobre neumáticos
El angledozer es similar al bulldozer, pero con posibilidad de dar a la cuchilla giro en plano
horizontal. La cuchilla está más separada de la máquina y no forma un conjunto tan rígido, resultando
menos apropiados los angledozer para los trabajos de potencia.
63. Movimiento de Tierras
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63
En las especificaciones técnicas de los diferentes fabricantes, están detalladas las dimensiones, los
pesos, los sistemas internos de configuración, … , incluso las curvas que caracterizan el esfuerzo.
Figura 5.1. Bulldozer DD80(L) de DAEWOO.
A.1. Actividad de excavación y transporte.
A.1.1. Esfuerzo de Excavación
En la excavación del material se realiza un esfuerzo, evaluado por la siguiente relación:
Ee = [C1+C2H] l
Siendo:
Ee : Esfuerzo arranque en Kg.
h : Espesor tongada en cm.
64. Movimiento de Tierras
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64
H : Altura tierras arrastradas en cm.
C1 y C2 Coeficientes
En el momento de empezar la excavación h = H, permitiendo evaluar el espesor inicial de la
tongada a excavar en función del esfuerzo disponible.
C1 C2
Tierra común
Arena y grava
Piedra suelta
Arcilla o material granular
140
115
190
230
6.5
9
8
7
Tabla 5.3 Valores de los coeficientes C1 Y C2
A.1.2. Rendimiento
El rendimiento de bulldozer viene dado por la fórmula siguiente:
( ) n
T
CtFeV
hmR
c
c
⋅
⋅⋅⋅
=
603
Vc : Capacidad de la cuchilla, en m3
de material esponjado.
Fe : Factor de eficacia de la máquina. No se puede lograr que la máquina trabaje de forma
continuada. Su mayor o menor eficacia depende del conductor, estado de la máquina, clase
de terreno y tipo de trabajo. El factor de eficacia suele varia entre el 70% y el 80%.
Ct : Coeficiente de transformación. Se pueden establecer los valores medios del siguiente cuadro,
según que el material transportado por la máquina se cubique s/perfil, esponjado o
compactado.
65. Movimiento de Tierras
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65
VOLUMEN (m3
)
CLASE DE
TERRENO
S/PERFIL ESPONJADO COMPACTADO
Tierra
Arcilla
Arena
1.00
1.00
1.00
1.25
1.40
1.10
0.90
0.90
0.95
Tabla 5.4
Tc : Tiempo empleado en el ciclo, en minutos. Es la suma del tiempo fijo y del tiempo variable.
Tiempo fijo es el que se emplea en maniobras El tiempo variable depende de la distancia y
de la velocidad de marcha.
N : Coeficiente de gestión, acoplamiento al tajo y adaptación. Varía entre 0.8 y 0.9.
A.1.3. Ciclo de trabajo piloto
Puesta e movimiento e hinca de la hoja ………………………………………. 5 seg.
Excavación …………………………………………………………………….
exc
exc
V
L
Parada …………………………………………………………………………. 2 seg.
Giro ……………………………………………………………………………. 2 seg.
Inversión de marcha …………………………………………………………… 1 seg.
Retroceso ………………………………………………………………………
retroc
retroc
V
L
Parada …………………………………………………………………………. 2 seg.
Giro ……………………………………………………………………………. 2 seg.
Inversión de marcha …………………………………………………………… 1 seg.
66. Movimiento de Tierras
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66
A.2. Actividad de ripado.
En terrenos muy compactos es necesario utilizar un bulldozer para ripar la superficie, siempre que
ésta no exceda el valor de 3500m/seg de velocidad sísmica.
La gran importancia económica del ripado reside en el abaratamiento del costo de extracción de
ciertos materiales que no son excavables directamente. El parámetro que decide si un terreno es ripable
o no es su velocidad sísmica.
Vs: VELOCIDAD SÍSMICA (m/seg.) RIPABILIDAD
Vs<400 No es necesario utilizar riper
400<Vs<800 Riper de 3 dientes
800<Vs<200 Riper de 2 dientes
1200<Vs<2000 Riper de 1 diente
2000<Vs<3000 Estudio especial
3000<Vs<3500 Prevoladura y posterior ripado
Vs>3500 No se debe ripar
Tabla 5.5
El rendimiento de un bulldozer ripando viene definido por la relación:
ε⋅⋅⋅⋅=
tVCBA
h
m
R
3
siendo:
ε : Valor asociado al número de dientes que utiliza el bulldozer
ε = 1 1 diente
ε = 1.9 2 dientes
ε = 2.7 3 dientes
Vt : definida por la relación:
67. Movimiento de Tierras
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67
=
h
m
vKHVt
3
2
H : Profundidad del elemento de arrancar el terreno. Oscila en torno a los 50 cm, expresada en
metros.
V : Velocidad de ripado (m/seg.) Es usual ripar entre 2 y 3 Km/h.
K : Coeficiente que depende del terreno:
Rocas con tendencia plástica y macizos de arcilla dura ……………… 0.8
Macizo de roca friable, calizas porosas, areniscas mal cementadas … 1
Rocas duras fracturadas y diaclasadas ………………………………. 1.1
Rocas duras sanas, estratificadas o con esquistosidad muy marcada … 1.2
C : Coeficiente cíclico:
totalCiclo
productivoCiclo
C =
Se obtiene a partir de la evaluación del ciclo:
Arrancar ……………………………………………………………………5 seg.
Avanzar…………………………………………..........………………
ripadoV
ripadoLongitud
Sacar riper ………………………………………………………………… 3 seg.
Girar 180º …………………………………………………………………. 7 seg.
Hincar riper ……………………………………………………………….. 5 seg
Avanzar…………………………………………………….…………
ripadoV
ripadoLongitud
Sacar riper ……………………………………………………………….… 3 seg.
Girar 180º …………………………………………………………………. 7 seg.
Si el terreno es llano se ripa en ambos sentidos. Si tiene una pequeña pendiente se ripa en sentido
favorable.
B : Coeficiente de gestión, adaptación y acoplamiento:
Obras pequeñas …… 0.45
68. Movimiento de Tierras
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68
Obras grandes …….... 0.60
A : Coeficiente de solape:
Se adopta para todos los casos el valor de 0.9
Para todos los casos se supone que el tractor tiene suficiente potencia móvil y que supera de
forma permanente el límite por adherencia.
B. TRAILLAS.
Las traíllas son máquinas diseñadas para realizar simultáneamente la excavación, el transporte y el
extendido de tierras. Se emplean en obras lineales de movimiento de tierras (canteras, canales, etc.).
Las traíllas pueden ser remolcadas por tractores, para distancias de transporte de 100 m. a 500 m. o
autopropulsadas, para distancias de transporte de 300 a 1500 m.
La velocidad oscila entre 30 y 60 Km/h, dependiendo de las circunstancias de la vía.
Figura 5.2 Motoniveladora de la gama CHAMPION GRADERS de VOLVO.
69. Movimiento de Tierras
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69
En las especificaciones técnicas de las diferentes traíllas, se detallan aspectos funcionales de su
configuración, así como las curvas características.
B.1. Esfuerzo de excavación.
En la excavación de un determinado material se realiza un esfuerzo, definido por a relación:
Ee = [C1 h+C2 H]·1
siendo:
Ee : Esfuerzo de arranque en Kg.
h : Espesor de la tongada en cm.
H : Altura de la caja de la traílla.
C1 y C2 : Coeficientes, definidos en el cuadro siguiente:
CON EMPUJADOR AUTOCARGABLE
C1 C2 C1 C2
TIERRA COMÚN 105 14 120 3
ARCILLA DURA 160 16 180 3
ROCA RIPADA 140 21 - -
ZAHORRAS 110 16 140 3
Tabla 5.6
B.2. Rendimiento de las traíllas.
El rendimiento de las traíllas viene dado por la relación:
n
T
CtFeV
h
m
R
c
c
⋅
⋅⋅⋅
=
603
siendo:
Vc : Capacidad de la caja de la traílla en m3
.
70. Movimiento de Tierras
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70
Tc : Tiempo del ciclo en minutos. El tiempo fijo corresponde a la carga y al extendido de tierras.
El tiempo variable es el necesario para el recorrido de ida y vuelta.
n : Coeficiente de gestión, adaptación y acoplamiento.
Como en casos precedentes, el principal elemento es el ciclo.
La capacidad nominal real de una traílla es la siguiente:
CNR = CNP x Cd
siendo:
CNP : Capacidad nominal práctica
Cd : Coeficiente de disgregación del material
MATERIAL Cd
Tierra buena, zahorra 1
Arcilla arenosa 0.98
Arcilla seca 0.95
Arena suelta 0.90
Grava suelta 0.85
Arcilla húmeda 0.80-0.95
Roca ripada 0.75-0.90
Tabla 5.7
Longitud de carga y descarga:
e
c
CLh
CNR
l
⋅⋅
=
donde
Ce : Coeficiente expansión del terreno.
h : Altura de la cuchilla (0.25/0.30 m.)
71. Movimiento de Tierras
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71
L : Longitud de la cuchilla (3.25/4m.)
cd ll 7.0=
El coeficiente de expansión del terreno se obtiene del cuadro siguiente:
EN CAJA
EN BANCO
MÍNIMO MEDIO MÁXIMO
Traílla convencional 1 m3
1.10 m3
1.18 m3
1.25 m3
Traílla autocargable 1 m3
1.15 m3
1.28 m3
1.40 m3
Tabla 5.8 Coeficiente de expansión del terreno
Existen unos gráficos obtenidos tras ensayos que permiten transcribir la experiencia en este tipo de
actividades y que permiten evaluar tiempos, que de otra manera son difíciles determinar.
El tiempo de ida (cargado) y vuelta (vacío) se puede determinar del gráfico potencia/velocidad de a
traílla que se utilice. En casos normales se pueden adoptar valores comprendidos entre 20 y 50 Km/h.
También hay que añadir los denominados tiempos complementarios:
a) Tiempos perdidos en giros:
m
c
V.
l
tg
40
3
=
tvtc
tvtc
m
tt
ll
V
+
+
=
lc : Longitud de carga.
ltc : Longitud transporte cargado.
ltv : Longitud transporte vacío.
ttc : Tiempo transporte cargado.
ttv : Tiempo transporte vacío.
72. Movimiento de Tierras
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72
b) Tiempo invertido en acoplamientos (sólo en las trallas empujadas)
m
c
a
V
l
t
4.0
3⋅
=
equivalente a la anterior.
El rendimiento global está multiplicado por un factor que engloba el coeficiente de gestión,
adaptación y acoplamiento, que tiene unos valores comprendidos entre 0.9 y 0.8.
C. PALAS EXCAVADORAS Y CARGADORAS.
Son máquinas compuestas de un bastidor montado sobre orugas o neumáticos y una superestructura
giratoria dotada de un brazo con cuchara, accionado por mando hidráulico o por cables.
Se utilizan para excavar en frentes de trabajo de cierta altura y realizan los movimientos siguientes:
excavación de abajo hacia arriba, giro horizontal y descarga de la cuchara, giro horizontal de regreso al
frente de trabajo.
Figura 5.3 Pala cargadora WA700-3 de Komatsu
Las palas cargadoras son máquinas sobre orugas o neumáticos, accionadas por mando hidráulico,
adecuadas para excavaciones en terrenos flojos y carga de materiales sueltos, en camiones o dúmper.
73. Movimiento de Tierras
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73
Figura 5.4 Pala excavadora SOLAR 450-III GIANT de DAEWOO.
El rendimiento de las palas viene dado por la fórmula:
c
tc
T
C´·Fe·Fe··V
h
m
R
36003
=
Vc : Capacidad de la cuchara en m3
.
74. Movimiento de Tierras
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74
Fe : Factor de eficacia de la máquina, entre 70 y 80%.
Fe´ : Factor de eficacia de la cuchara, que depende de la clase de terreno:
Terreno flojo ……… 90-100%
Terreno medio ……. 80-90%
Terreno duro ……… 50-80%
Tc : Tiempo de duración del ciclo en segundos. Comprende la excavación el giro hasta la
descarga, la descarga y el giro hasta origen. El tiempo del ciclo, con rotación de 90º es:
Terreno flojo ……… 15-20 seg.
Terreno medio ……. 20-25 seg.
Terreno duro ……… 25-30 seg.
Para rotaciones mayores o menores, se sumarán o restarán 2 segundos por cada 10º (18 seg por 90º).
Figura 5.5 Descarga de tierras sobre un dúmper; máquinas VOLVO.
Una estimación media de lo que podría ser un ciclo-piloto de una pala cargadora, puede ser la
siguiente:
Excavación y carga ………………… 6 seg.
Inversión marcha …………………... 1 seg.
Retroceso cargada ………………….. 3 seg.
Giro ………………………………… 1 seg.
Parar ………………………………... 1 seg.
75. Movimiento de Tierras
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75
Descenso carga ……………………... 4 seg.
Invertir marcha ……………………... 1 seg.
Transporte ………………………….. 6.3
12
L
Parar ………………………………... 1 seg.
Voltear carga ……………………….. 4 seg.
Invertir marcha ……………………... 1 seg.
Retroceder …………………………...2 seg.
Giro …………………………………..1 seg.
Avance frente ……………………….. 6.3
20
L
Parar …………………………………1 seg.
TOTAL …
++
20
1
12
1
6.327 L segundos
D. CAMIONES Y DÚMPERS.
El transporte de material excavado a vertedero o al lugar de empleo es uy usual en las obras. Esta
operación comprende el transporte de tierras sobrantes de la excavación a vertedero, o bien el
transporte de las tierras necesarias para efectuar un terraplén o un relleno.
El transporte de tierras a vertedero puede formar una unidad única con la excavación en desmonte y
el transporte de tierras para pedraplén suele estar incluido en la unidad de terraplén compactado,
especialmente cuando esta unidad se realiza con bulldozer o traíllas.
Tanto camiones como dúmper son medios de transporte ara largas distancias, con una serie de
peculiaridades. Mientras los primeros no pasan de un peso de 13 toneladas por eje (pueden circular por
carreteras convencionales), los segundos no. Los segundos, además de su gran capacidad, tienen un
diseño especial que los compatibilizan para soportar cargas bruscas, terrenos accidentados, etc.
76. Movimiento de Tierras
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76
- Camiones: Vehículos de caja descubierta, destinados al transporte de cargas superiores a 500
Kg, siempre han de ser basculantes.
- Dúmper: Vehículos de caja basculante muy reforzada (tara mayor o igual a la carga útil).
Suelen tener varios ejes tractores y calzar neumáticos todo terreno. Se emplean para
transportes cortos, fuera de carreteras o caminos y tienen capacidad de carga muy variable.
Suelen tener una elevada capacidad de transporte, oscilando los pesos netos entre 30 y 40
toneladas con cargas útiles entre 40 y 60 toneladas.
Figura 5.6 Dúmper Terex serie TR60
77. Movimiento de Tierras
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77
Figura 5.7 Dúmper articulado TEREX TA35.
El ciclo de trabajo de un dúmper se puede desglosar de la forma siguiente:
- Salida de la zona de carga.
- Transporte cargado.
- Descarga.
- Maniobra de salida de la zona de descarga.
- Transporte vacío (retorno).
- Maniobras hasta posición de carga.
- Carga.
Para evaluar los tiempos de transporte, las especificaciones técnicas de cada vehículo, permite
estimar la velocidad, en las dos situaciones diferentes: cargado y vacío.
Las otras actividades complementarias se estiman con criterios lógicos basados en la experiencia.
La carga depende del sistema que se utilice. La producción obtenida para la pala, marca la
producción.
78. Movimiento de Tierras
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78
Interesa cargar al dúmper o camión con un número entero de paladas.
El rendimiento de la maquinaria de transporte viene dado por la fórmula siguiente:
c
c
T
FeV
h
ótm
R
·60·3
=
Vc : Capacidad de la caja en m3
o t.
Fe : Capacidad de eficacia de la máquina, siendo función del conductor y estado de la misma,
tipo de tierras a transportar y estado del terreno. Varía entre el 70 y 80%.
Tc : Tiempo del ciclo en minutos. Suma del tiempo fijo (carga, descarga y maniobra) y del
tiempo variable (marcha).
La unidad de transporte de tierras se mide y abona por metros cúbicos de tierras realmente
transportados, es decir, de tierras esponjadas.
En proyecto, el transporte de tierras a vertedero se mide por diferencia entre el volumen de
excavación y el volumen de relleno, teniendo en cuenta el coeficiente de esponjamiento. El transporte
de las tierras necesarias para realizar un terraplén o un relleno en función del volumen necesario para
estas unidades y se mide sobre planos o perfiles del proyecto.
En obra, el transporte de tierras a vertedero se mide por diferencia entre el volumen realmente
excavado y el de relleno, teniendo en cuenta el esponjamiento real del terreno. También puede medirse
por cubicación de la caja de los camiones y conteo de los mismos, pero este procedimiento se presta a
errores y discusiones entre la Dirección de Obra y el Contratista.
El transporte de tierras a obra para ejecutar un terraplén o pedraplén, se mide en función del
volumen de terraplén o relleno a realizar, por diferencia entre los perfiles iniciales y finales tomados
directamente en obra.