Este documento discute las técnicas actuales de excavación, carga y transporte en la construcción de carreteras. Explica los factores a considerar al elegir equipos, como la producción necesaria y la excavabilidad del material. También describe los equipos utilizados para la excavación, carga y transporte de diferentes materiales, como tierra, tránsito y roca, así como los rendimientos de las máquinas. Finalmente, cubre el cálculo del número de vehículos necesarios basado en la capacidad y ciclo de carga.

1. Innovaciones Técnicas en la Construcción de Carreteras.
La Maquinaria y su Legislación.
Ponencia 3:
La excavación, Carga y Transporte:
Técnicas actuales

2. Curso: Innovaciones Técnicas en la Construcción de Carreteras
Ponencia nº 3: “Excavación, Carga y Transporte: Técnicas actuales”
1. Composición porcentual del coste de estas actividades
2. Factores a considerar en la elección de los equipos
a. Producción necesaria
b. Excavabilidad: su prospección
c. Compensación de las “tierras”
d. Camino de rodadura
e. Puntos infranqueables
f. Concordancia de equipos
g. Coste de los distintos equipos
3. Equipos para la ejecución del arranque y carga
a. Tierra
b. Tránsito
c. Roca
4. Equipos para el transporte de los materiales excavados
5. Rendimientos de las máquinas de carga
6. Cálculo de los vehículos necesarios

3. Movimiento de Tierras
EXPLANADA
MVTO. DE TIERRAS
Es el conjunto de trabajos necesarios para la ejecución de una
explanada con unas características mecánicas y geométricas
determinadas por su posterior aplicación.

4. Composición porcentual del coste de
grandes Movimientos de Tierras
Suelo Roca
Arranque - 40%
Carga 20% 15%
Transporte 56% 30%
Formación de terraplén 24% 15%

5. Principales factores a considerar en la elección de
los Equipos de Arranque, Carga y Transporte
1. Producción necesaria
2. Excavabilidad del material a manipular
3. Caminos de rodadura: Factores legales,
Orografía, Capacidad portante, etc.
4. Puntos infranqueables
5. Concordancia, en cuanto a rendimientos, de los
equipos
6. Coste comparativo de los equipos posibles

6. Excavabilidad del Terreno
Es la capacidad para ser arrancado por diferentes medios.
A efectos de excavabilidad, el PG3 define tres tipos:
! Excavación en roca. Comprenderá la correspondiente a todas las
masas de roca, depósitos estratificados y la de todos aquellos materiales
que presenten características de roca maciza, cementados tan
sólidamente, que únicamente pueden ser excavados utilizando
explosivos.
! Excavación en terreno de tránsito. Comprenderá la correspondiente a
los materiales formados por rocas descompuestas, tierras muy
compactas y todos aquellos que para su excavación no sea necesario el
empleo de explosivos y sea precisa la utilización de escarificadores
profundos pesados.
! Excavación en tierra. Comprenderá la correspondiente a todos los
materiales no incluídos en los apartados anteriores.

7. La prospección de la excavabilidad
El conocimiento de esta característica de los terrenos a excavar es de
singular importancia para:
"El cálculo de los precios para la estimación de costes.
"La elección de los equipos
Herramientas posibles:
"Prospección visual previa
"Catas
"Sondeos
"Prospección sísmica

8. Prospección mediante catas
Limitaciones
1. La dureza del terreno a inspeccionar, ya que sólo es posible la investigación
en tierras o materiales sueltos o poco consolidados
2. La pequeña profundidad que se alcanza (no más de 3 m, generalmente)
Descubre las distintas capas existentes, permitiendo inspeccionarlas
directamente y medir su potencia. Define, sin duda, el nivel freático
y es el mejor sistema para la toma de las muestras necesarias para
ensayar en laboratorio.

9. Sondeos mecánicos con extracción de testigos
Es un procedimiento caro y lento.
Imprescindible en la investigación de canteras.

10. Prospección sísmica
Basa su técnica en la determinación de la velocidad de propagación de ondas
sónicas en los distintos medios que constituyen el terreno a estudiar.
Nos informa sobre:
#El espesor de los estratos
#La velocidad media de propagación del sonido en dichos estratos
Ventaja: Rapidez y economía
Limitaciones:
#No permite la toma de muestras.
#Sólo detecta capas más “duras” o resistentes que las situadas por encima de
ellas

11. Clasificación de las excavaciones según la
velocidad sísmica
En cuanto al arranque:
$Roca: Velocidad de propagación sísmica, VS >= 2.000 m/s
$Tránsito: Velocidad sísmica entre 1000 m/s < VS < 2.000 m/s
$Tierra: Velocidad sísmica VS < 1.000 m/s

12. CLASIFICACIÓN DE RIPABILIDAD SEGÚN WEAVER
135200/135290/200575/290--KW
180270/180385/270770/385--POTENCIA (CV)
D7D8/D7D9/D8DD9G/D9G--
SELECCIÓN DE
MAQUINARIA
Fácilmente ripableDifícil de riparMuy difícil de ripar
Ext. difícil de ripar.
Voladura
Voladura
VALORACIÓN DE LA
RIPABILIDAD
<2550 – 2570 – 5090 – 70*100 – 90VALORACIÓN TOTAL
35101315Valoración
Muy favorableFavorablePoco favorableDesfavorableMuy desfavorable
ORIENTACIÓN DE
DIRECCIÓN Y
BUZAMIENTO
13455Valoración
Relleno >5mmRelleno <5mmSeparación <1mmAlgo separadasCerradas
RELLENO DE LAS
JUNTAS
00355Valoración
Continua con relleno
Continua con algún
relleno
Continuas sin rellenoPoco continuasDiscontinuas
CONTINUIDAD DE
JUNTAS
510202530Valoración
< 50300 – 501000 – 3003000 – 1000> 3000
ESPACIADO DE
JUNTAS (mm)
13579Valoración
Completamente alteradaMuy alteradaAlteradaLigeramente sanaSanaALTERACIÓN
012510Valoración
Roca muy blandaRoca blandaRoca duraRoca muy duraRoca extr. duraDUREZA
512202426Valoración
1200 - 4501500 – 12001850 – 15002150 – 1850>2150
VELOCIDAD SÍSMICA
(m/s)
Roca muy malaRoca malaRoca mediaRoca buenaRoca muy buenaDESCRIPCIÓN
VIVIIIIIICLASE DE ROCA
135200/135290/200575/290--KW
180270/180385/270770/385--POTENCIA (CV)
D7D8/D7D9/D8DD9G/D9G--
SELECCIÓN DE
MAQUINARIA
Fácilmente ripableDifícil de riparMuy difícil de ripar
Ext. difícil de ripar.
Voladura
Voladura
VALORACIÓN DE LA
RIPABILIDAD
<2550 – 2570 – 5090 – 70*100 – 90VALORACIÓN TOTAL
35101315Valoración
Muy favorableFavorablePoco favorableDesfavorableMuy desfavorable
ORIENTACIÓN DE
DIRECCIÓN Y
BUZAMIENTO
13455Valoración
Relleno >5mmRelleno <5mmSeparación <1mmAlgo separadasCerradas
RELLENO DE LAS
JUNTAS
00355Valoración
Continua con relleno
Continua con algún
relleno
Continuas sin rellenoPoco continuasDiscontinuas
CONTINUIDAD DE
JUNTAS
510202530Valoración
< 50300 – 501000 – 3003000 – 1000> 3000
ESPACIADO DE
JUNTAS (mm)
13579Valoración
Completamente alteradaMuy alteradaAlteradaLigeramente sanaSanaALTERACIÓN
012510Valoración
Roca muy blandaRoca blandaRoca duraRoca muy duraRoca extr. duraDUREZA
512202426Valoración
1200 - 4501500 – 12001850 – 15002150 – 1850>2150
VELOCIDAD SÍSMICA
(m/s)
Roca muy malaRoca malaRoca mediaRoca buenaRoca muy buenaDESCRIPCIÓN
VIVIIIIIICLASE DE ROCA
* La puntuación por encima de 75 se considera como no ripable sin prevoladura

13. DESGARRADORES
Desgarradores !BULLDÓZER CON 535 H.P.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
TIERRA VEGETAL
ARCILLA
MORENA GLACIAL
ROCAS VOLCANICAS
GRANITO
BASALTO
ROCAS DE DISLOCACIÓN
ROCAS SEDIMENTARIAS
BITUMINOSA
ARENISCA
LIMO CONSOLIDADO
PIEDRA ARCILLOSA
CONGLOMERADO
BRECCIA
CALICHE
PIEDRA CALIZA
ROCAS METAMÓRFICAS
ESQUISTOS
PIZARRA
MINERALES Y MENAS
CARBÓN
MINERAL DE HIERRO
l l l l
0 1 2 3 4
DESGARRABLE MARGINAL NO DESGARRABLE
Velocidad Sísmica
Metros por segundo x
1000
Pies por segundo x 1000

14. Equipos para arranque y carga de los materiales
1. Material de fácil excavabilidad -”Tierra”-
1.1 Con Bulldózer y Cargadora
1.2 Con Bulldózer y Mototrailla
1.3 Con Retroexcavadora
2. Material de difícil excavabilidad -”Tránsito”-
2.1 Con Bulldózer y Cargadora
2.2 Con Bulldózer y Retroexcavadora
3. Material de difícil excavabilidad -”Roca”-
3.1 Mediante Voladura y carga con Retroexcavadora
3.2 Mediante Voladura y carga con Pala de Ruedas
3.3 Con Retroexcavadora y Martillo de alta producción

21. Equipos para Transporte de los Materiales
Excavados
1. Camión Volquete
2. Tracto-camión “Bañera”
3. Dúmper Articulado
4. Dúmper Rígido

22. ELECCIÓN DEL TIPO DE VEHÍCULO DE TRANSPORTE
EN LOS MOVIMIENTOS DE TIERRAS
R= Recomendable
NR= No recomendable
N= Nunca
NRRNRRNRRRNRR
NRRRNRRNRRNNRR
RNRNRNRNRRRN
RRRRRRRRRN
DificultosaNormal
LargaCortaLluviosoSeco
Pendiente y
capacidad portanteFuera
Ctra.
Por
Ctra.
SueloRoca
Dist. de
acarreo
ClimaCamino de acarreo
Tipo de
Material
Camión Volquete nº 6*6
Tracto-camión Bañera
Dúmper articulado
Dúmper rígido
NRRNRRNRRRNRR
NRRRNRRNRRNNRR
RNRNRNRNRRRN
RRRRRRRRRN
DificultosaNormal
LargaCortaLluviosoSeco
Pendiente y
capacidad portanteFuera
Ctra.
Por
Ctra.
SueloRoca
Dist. de
acarreo
ClimaCamino de acarreo
Tipo de
Material
Camión Volquete nº 6*6
Tracto-camión Bañera
Dúmper articulado
Dúmper rígido

23. Rendimiento de las Máquinas de Carga

24. TIEMPOS DE CICLO DE CARGA (Segundos)
TIERRA
ROCA
BLANDA DURA VOLADA
RETROEXCAVADORAS 25 a 35 35 a 45 35 a 45
MATERIAL ACOPIADO
PALAS CARGADORAS 35 a 45 40 a 50

25. Peso de los Materiales
0,701370950Tierra vegetal
0,7516601250Pizarra bituminosa
0,9019301720Arena y Grava
0,5926101540Piedra caliza - Fragmentada
0,5731701810Yeso – Fragmentado
0,8922602020Grava – Mojada de 6 a 50 mm
0,6127301660Granito fragmentado
0,7027901960Roca descompuesta
-75% roca, 25% tierra
0,8220201660Arcilla - en su lecho natural
0,6729701960Basalto
Factores de CargaEn banco
kg/m3
Suelto kg/m3Peso de los materiales

26. Factores de llenado de Retroexcavadoras para
distintos materiales
Porcentaje sobre la
capacidad del cucharón
Marga mojada o Arcilla Arenosa 100-110
Arena y Grava 90-100
Arcilla dura y tenaz 80-90
Roca volada bien fragmentada 80-90
Roca volada mal fragmentada 50-80

27. Rendimiento de las Retroexcavadoras y Palas Cargadoras
(Expresado en m3 banco/Hora de trabajo)
RENDTº = C*FL*FC*60*55 m3b/ht
CiC
C.- Capacidad S.A.E. del cazo en m3
FL.- Factor de llenado
FC.- Factor de carga
CiC.- Ciclo de carga en segundos
La eficiencia de la hora de trabajo se considera igual a 55/60

28. Cálculo de los vehículos necesarios

29. Capacidad de Carga de los Vehículos
Capacidad a ras (m3)
Vehículos Viales
Camión Volquete 13,5
Camión Bañera 24,0
Capacidad S.A.E. (m3)
Vehículos Extraviales
Dúmper 35 t (Colmo 2:1) 23,0
Dúmper 50 t (Colmo 2:1) 34,0
Dúmper 90 t (Colmo 2:1) 60,0

31. Capacidad de los Vehículos
Expresada en m3 sobre perfil
TIERRA TRÁNSITO ROCA
Camión Volquete 10 9 8
Camión-Bañera 14
Dúmper 35 t 16 14 13
Dúmper 50 t 23 20 18
Dúmper 90 t 37 27 25

32. Ciclo de un vehículo de Movimiento de Tierras
Tiempos:
De espera.- Depende de la distancia de acarreo y de la organización del
tajo. Estimar de 0.5 a 2.0 min.
De maniobras de Carga.-
Según se entre de frente o marcha atrás, estimar respectivamente
0.25 y 0.50 minutos.
De carga.- Es igual al nº de ciclos de carga por el tiempo de este ciclo, es
decir:
capacidad caja del vehículo*ciclo carga(seg.) / capacidad del
cazo*60 min.
De descarga.-
Camiones 1.5 min.
Dúmperes 1.0 min.
"Bañeras" 2.5 min.

34. Ciclo de un vehículo de Movimiento de Tierras (Cont.)
Velocidades de Acarreo en Km/h:
Distancia en Km. Camión “Bañera” Dúmper
D<0.5 10 15
0.5<D<1.5 13 20
D>1.5 15/30 20/40 25/30

35. Nº de Vehículos necesarios para una Máquina de Carga
1 CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA MÁQUINA
DE CARGA R M3b/Ht
2 ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD SOBRE PERFIL
DE LA CAJA DEL VEHÍCULO C M3b
3 CÁLCULO DEL TIEMPO DE CICLO DEL VEHÍCULO
3,1 Distancia entre puntos de carga y descarga D KM
3,2 Tiempo de maniobras y espera en la carga TMC MIN.
3,3 Tiempo de carga TC MIN.
3,4 tiempo de descarga TD MIN.
3,5 Tiempo de recorrido(Ida+vuelta;Velocidad
media=V;TR=60*2*D/V) TR MIN.
3,6 Ciclo del vehículo (CIC=TMC+TC+TD+TR) CIC MIN.
4 Nº DE VIAJES DE CADA VEHÍCULO POR HORA 60/CIC VIAJ/H
5 RENDTº. POR VEHÍCULO60*C/CIC 60*C/CIC M3b/Ht
6 Nº DE VEHÍCULOS R*CIC/60*C VEHÍC.