Movimiento Tierras Ucen
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CONSTRUCCICONSTRUCCIÓÓN N
PESADAPESADA
Profesor: Eduardo Barra RiveraProfesor: Eduardo Barra Rivera
BIBLIOGRAFBIBLIOGRAFÍÍAA
• Day, David A. “Maquinaria para Construcción”. Ed,. Limusa.• Peurifoy; Ledbetter; Schexnayder. “Construction, Planning, Equipment and Methods”. Ed.
McGraw-Hill, 1996.• Tiktin, J. “Movimiento de Tierras”. Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos, 1997.• Whitlow, Roy. Fundamentos de Mecánica de Suelos. 2da ed. CECSA. México, 1994. ISBM
968261239X.• Ministerio de Fomento. Dirección General de Carreteras. 1997. “Tipología de Muros deCarreteras”.ISBN 84-498-0333-0.
• Díaz del Río, Manuel. 2001. “Manual de Maquinaria de Construcción”. Ed. McGraw-Hill.España. ISBN 84-481-3028-6.
• Berry, Peter L. y Reid, David. (1996). “Mecánica de Suelos”. Editorial McGraw-Hill, Colombia. ISBN 958-600-172-5.
• Ruiz T. José M. “Ingeniería de Construcción Pesada”. Ed. Addison Wesley.• Rico, Alfonso y Del Castillo, Hermilo. 1978. “La Ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres,
Carreteras, Ferrocarriles y Aeropistas”, Volumen 1. Editorial Limusa. ISBN 968-18-0054-0.
UNIDADESUNIDADES
1. INTRODUCCIÓN
2. MOVIMIENTO DE TIERRAS
3. MAQUINARIA PARA MOVIMIENTO DE TIERRAS
4. FACTORES INCIDENTES EN EL RENDIMIENTO
La Construcción Pesada pertenece al área de la construcción, consistente en el movimiento de grandes volúmenes de materiales que emplean maquinaria pesada de alto valor.
El movimiento de materiales se refiere a excavaciones, transporte a rellenos, transporte a botaderos, compactación, procesamiento de materiales, combinación o mezcla de suelos, etc.
La inversión en maquinarias forma parte de los activos de un empresa. Esto refleja la gran responsabilidad del profesional a cargo de la faena.
Cada una de las acciones señaladas integran conocimientos técnicos en la línea de geotecnia, procesos constructivos, maquinarias, materiales, control de calidad, etc.
UNIDAD 1UNIDAD 1INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN
Unidad 1Unidad 1
En las obras de Construcción Pesada intervienen variadas técnicas y aspectos, entre los que se pueden señalar:
Topografía: técnica necesaria para el replanteo de las obras, determinación de volúmenes a mover, control de avance y verificación final de la ejecución.
Ingeniería Geológica: sus técnicas permiten detectar tipos de materiales, su calidad y fallas probables durante y después de la construcción.
Planificación: es necesario aplicar técnicas de planificación con el propósito de tener rendimientos adecuados y cumplimiento de plazos.
Maquinarias: es imprescindible el conocimiento de ellas para elegir la más adecuada para un trabajo determinado, para determinar el rendimiento esperado, para no sobrepasar las posibilidades del equipo.
Seguridad: actualmente el concepto de seguridad es prioritario en todo tipo de faenas, tanto a las personas como a las obras mismas.
IntroducciIntroduccióónn
Unidad 1Unidad 1
Medioambiente: cada vez se da mayor importancia al control medioambiental; asíen el proceso de excavación no se debe alterar el entorno, la disposición del material en un botadero debe cumplir ciertas condiciones, el cierre de un empréstito también debe cumplir ciertas condiciones, hay que respetar la fauna y la vegetación, etc.
Volumen a mover y plazo disponible: el volumen a mover y el plazo disponible definen el tipo y cantidad de maquinaria a emplear.
Recursos humanos: en esta actividad se requiere de personal muy especializado.
Administración: se requiere la administración de materiales, flujos financieros, comunicaciones, etc.
IntroducciIntroduccióónn
FINALIDAD DE UN MOVIMIENTO DE TIERRASFINALIDAD DE UN MOVIMIENTO DE TIERRAS
Un movimiento de tierras tiene como finalidad mover suelos para conformar el terreno en el que se va a asentar una determinada construcción, cumpliendo con las necesidades previstas para ello.
En este proceso, hay que extraer suelo de terrenos naturales, ya sea porque hay que conformar la zona en que se encuentran, ya sea porque hay que llevarlos a otras zonas en que son necesarios (actúan como empréstitos) o ya sea porque hay que reemplazarlos por no cumplir con los requisitos de la construcción.
En todas estas acciones hay que transportar los suelos y en algunos casos seránecesario compactarlos.
UNIDAD 2UNIDAD 2MOVIMIENTO DE TIERRASMOVIMIENTO DE TIERRAS
CONSIDERACIONES EN EL MOVIMIENTO DE TIERRASCONSIDERACIONES EN EL MOVIMIENTO DE TIERRASEn una obra de movimiento de tierras será necesario analizar varios aspectos:
Unidad 2Unidad 2 Movimiento de TierrasMovimiento de Tierras
- Maquinarias, tipos y características
- Rendimiento, condiciones de operación
- Características del suelo a mover
- Volumen a mover
- Plazo disponible
- Excavación, transporte, compactación
- Control de construcción
UNIDAD 3UNIDAD 3MAQUINARIA PARA MAQUINARIA PARA
MOVIMIENTO DE TIERRASMOVIMIENTO DE TIERRAS
De acuerdo a lo señalado, la elección del tipo de maquinarias, su potencia, tamaño, rendimiento y otros aspectos, depende de:
- Características del terreno y del suelo- Volumen a mover- Plazo disponible - Condiciones de operación
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Tipos de maquinariasTipos de maquinarias..La siguiente es una clasificación general (pueden faltar algunas), entendiendo que hay equipos que cumplen más de una función.
Máquinas de excavación, transporte, nivelación.
- Bulldozer: (en sus diferentes tipos)
- Excavadoras:
- Zanjadora
PalaRetroexcavadora Todas estas máquinas puedenDraga excavar y cargar el material Clamshell
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
- Excavación y transporte: Mototrailla (apoyada por bulldozer o autopropulsada)
- Carguío: Cargador frontal
- Transporte:
- Nivelación:
Camión tolvaDumper recto y articuladoMototraillaVagónCorrea transportadora, etc.
MotoniveladoraPerfiladoraExtendedora de base, etc.
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Maquinaria de Compactación.- Compactador metálico liso vibratorio
- Compactador sobre neumáticos
- Compactador tipo “pata de cabra”
- Equipos livianosPlaca vibradora
Compactador de impacto
Compactador de tambor, manual, etc.
Maquinaria de elevación.- Grúa (sobre orugas y sobre neumáticos)- Grúa torre - Derrick- Correas
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Maquinaria estacionaria.
- Planta productora de áridos
- Planta productora de hormigón
- Planta productora de mezclas asfálticas
-Maquinaria para trabajo en roca.
- Perforadoras manuales
- Down de hole
- Jumbo
- Compresores, etc.
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
BulldozerBulldozer
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Esquema interior
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
BulldozerBulldozer
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Cargador FrontalCargador Frontal
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Pala excavadora
ExcavadorasExcavadoras
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
RetroexcavadoraRetroexcavadora DragaDraga
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
ZanjadoraZanjadora
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Perfilando talud, extendiendo y nivelandoPerfilando talud, extendiendo y nivelando
MotoniveladoraMotoniveladora
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
MOTOTRAILLAMOTOTRAILLA
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
TransporteTransporte
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
CompactadoresCompactadores
Rodillo liso vibradorRodillo liso vibrador Rodillo sobre neumRodillo sobre neumááticos Rodillo pata de cabraticos Rodillo pata de cabra
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Compactadores
Compactadores
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Equipos livianos de compactaciEquipos livianos de compactacióón:n:
-- placasplacas-- impactoimpacto-- tambor simpletambor simple-- doble tambordoble tambor
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Equipos menoresEquipos menores
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Maquinaria para trabajo en rocaMaquinaria para trabajo en roca
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Trabajos combinadosTrabajos combinados
Unidad 3Unidad 3 Maquinaria para Movimiento de TierrasMaquinaria para Movimiento de Tierras
Trabajos combinadosTrabajos combinados
Unidad 4Unidad 4
FACTORES INCIDENTES EN FACTORES INCIDENTES EN EL RENDIMIENTOEL RENDIMIENTO
En el rendimiento de las maquinarias hay varios factores incidentes a tener en consideración. Lo principales son:
- Resistencia a la rodadura
- Efecto de la pendiente
- Naturaleza del suelo y condiciones climáticas
- Operador
- Altura sobre el nivel del mar (a.s.n.m.)
Factores incidentes en RendimientoFactores incidentes en Rendimiento
Resistencia a la rodaduraResistencia a la rodadura-- Es aquella que se opone al movimiento del vehEs aquella que se opone al movimiento del vehíículo sobre el terrenoculo sobre el terreno
por el cual circula. por el cual circula.
-- VarVaríía sega segúún tipo de vehn tipo de vehíículo y tipo de rodado.culo y tipo de rodado.
-- Un suelo blando presenta mayor resistencia que uno duro o firmeUn suelo blando presenta mayor resistencia que uno duro o firme..
-- Normalmente esta resistencia se expresa como Normalmente esta resistencia se expresa como kgkg/ton de peso bruto/ton de peso bruto
del vehdel vehíículo.culo.
-- La tabla siguiente es una referencia para determinarla:La tabla siguiente es una referencia para determinarla:
Unidad 4Unidad 4
Unidad 4Unidad 4 Factores incidentes en RendimientoFactores incidentes en Rendimiento
Resistencia a la rodadura [Resistencia a la rodadura [kgkg/ton]/ton]
Rodado neumáticosCondiciones del camino
RodadoOrugas Alta presión Baja presión
Superficie dura y bien mantenida
25 15 20
Superficie flexible 30 25 30
Camino de tierra, poco mantenimiento,típico de faenas
50 60 50
Camino de tierra sin mantenimiento
80 100 90
Arena suelta y grava 90 150 110
Unidad 4Unidad 4 Factores incidentes en RendimientoFactores incidentes en Rendimiento
Efecto de la pendienteEfecto de la pendienteEl efecto de la pendiente al circular es la de disminuir la capacidad de tiro en ascenso y aumentarla en descenso.
Normalmente se expresa como:
Resistencia por pendiente = 10 kg/tonx1% de pendiente
Ejemplo de rodadura y pendiente:
Peso bruto de un equipo sobre neumáticos de baja presión= 60 ton
Circula por un camino típico de faenas
Circula por una pendiente de un 3%
De tabla: Factor = 50 kg/ton, luego:
Resistencia rodadura = 60x50 = 3.000 kg
Resistencia por pendiente = 10x60x3 = 1.800 kg
Unidad 4Unidad 4 Factores incidentes en RendimientoFactores incidentes en Rendimiento
Naturaleza del suelo y condiciones climNaturaleza del suelo y condiciones climááticasticas-- La naturaleza del terreno afecta el rendimiento, no es lo mismoLa naturaleza del terreno afecta el rendimiento, no es lo mismo el ataque a unel ataque a un
suelo granular cementado que el ataque a una arena.suelo granular cementado que el ataque a una arena.
-- No es lo mismo circular por un suelo estabilizado que por una aNo es lo mismo circular por un suelo estabilizado que por una arcilla mojada.rcilla mojada.
-- La arcilla hLa arcilla húúmeda se pega al metal, de manera que es mmeda se pega al metal, de manera que es máás difs difíícil excavarla.cil excavarla.
-- La humedad, en algunos suelos puede aumentar su volumen, lo queLa humedad, en algunos suelos puede aumentar su volumen, lo que afecta laafecta la
cantidad transportada.cantidad transportada.
OperadorDebe ser competente.
Unidad 4Unidad 4 Factores incidentes en RendimientoFactores incidentes en Rendimiento
Altura sobre el nivel del mar (Altura sobre el nivel del mar (a.s.n.ma.s.n.m.).)La combustión se produce para una combinación precisa de oxígeno y combustible. Es decir, la relación oxígeno-combustible es fija.
Sabido es que la densidad del aire disminuye con la altura, de modo que en un determinado volumen de aire existirá menos oxígeno. Como cada cilindro aspira un mismo volumen de aire, se tendrámenos oxígeno en la cámara.
Existen dispositivos que permiten incorporar aire a presión a cada cilindro, recuperando parcialmente la cantidad de oxígeno.
A pesar de esta incorporación de aire, se estima que la pérdida de potencia es del orden de 2% a 3% por cada 300 metros de altura sobre los primeros 300 metros.
Unidad 4Unidad 4 Factores incidentes en RendimientoFactores incidentes en Rendimiento
Ejemplo:Supongamos una máquina de 200 HP de potencia que trabaja a una altura de 3.500 m.s.n.m. Entonces:
HPpotenciaPérdida 742300
2003005003020 ,).(,=
⋅−⋅=⋅
luego, la potencia disponible será:
Potencia disponible: 200 – 42,7 = 157,3 HP
es decir la pérdida es de: 42,7x100/200 = 21,35 %