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Tesis:La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripción y Rendimiento) LA MAQUINARIA PESADA EK MOVIMIENTO DE TIERRAS (DESCRIPCIÓN Y RENDIMIENTO) Roberto Vargas Sánchez

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  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    LA MAQUINARIA PESADA EK MOVIMIENTO DE TIERRAS

    (DESCRIPCIN Y RENDIMIENTO)

    Roberto Vargas Snchez

  • ITC INSTITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN

    TITULO

    "La Maquinaria Pesada en Movimiento de Tierras (Descripcin y Rendimiento)"

    TESIS QUE SUSTENTA Roberto Vargas Snchez

    Para obtener el ttulo de: Licenciatura en Ingeniera de Construccin

    Diciembre de 1999

    Con reconocimiento de validez oficial de estudios de la S.E.P. segn acuerdo No. 952359 de fecha 15 de Noviembre de 1995

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    A mis padres:

    HCTOR VARGAS ESCAMILLA ANGELA SNCHEZ MUOZ

    A mis hermanos:

    LUIS HCTOR VARGAS SNCHEZ MARA ESTELA VARGAS SNCHEZ RAL VARGAS SNCHEZ

    Por su apoyo incondicional

    Roberto Vargas Snchez

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    NDICE

    Roberto Vargas Snchez

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    N D I C E

    LA MAQUINARIA PESADA EN MOVIMIENTO DE TIERRAS (DESCRIPCIN Y RENDIMIENTO). 1.-OBJETIVO

    2

    2.- JUSTIFICACIN 2 3.- INTRODUCCIN. 3

    4.- ETAPAS DEL TRABAJO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS. 6 4a.- Seleccin de equipo 6

    4b.- Descripcin de los trabajos ejecutados. 7 4c- ngulo de reposo del material. 8 4d.- Movimiento de tierras. 13

    4e.-Listado de la maquinaria empleada. 17

    - Tractores. - Compactadores. - Excavadoras y cargadores. - Motos: Niveladoras y Escrepas. - Produccin de agregados. - Volteos. - Pavimentadoras.

    5.- CONCEPTO DEL RENDIMIENTO DE MAQUINARIA Y MTODOS PARA SU CALCULO. 34

    5a.- Mtodo grfico. 35

    5b.- Mtodo mediante frmulas. 48

    5c- Mtodo por observacin directa. 63

    6.- CONCLUSIONES. 6 5

    Roberto Vargas Snchez

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    OBJETIVO Y JUSTIFICACIN

    Roberto Vargas Snchez

  • 1.- OBJETIVO:

    Exponer los diferentes mtodos para rendimientos de maquinaria pesada en movimiento de tierras.

    2.- JUSTIFICACIN:

    Todo objetivo que la empresa constructora realiza tiene un cierto grado de dificultad, este problema lo ocaciona la falta de documentacin respecto a rendimientos de maquinaria pesada.

    La finalidad de este documento, es contribuir a la escasa bibliografa existente en cuanto a rendimientos de maquinaria pesada utilizada en la industria de la construcccin, a travez de esto se ha podido definir tipo, capacidad, marca y dems caractersticas de la maquinaria, que debe emplearse para la ejecucin especifica de una obra.

    Cuando los rendimientos de la maquinaria estn documentados, desarrollados e implantados, es posible ejecutarlos confiadamente y llevarlos a cabo en el presente, as como medir el rendimiento actual y establecerlos conforme se desarrollan en el campo.

    De est manera, cada empresa constructora establecer de acuerdo a sus necesidades y prioridades el tipo, marca, capacidad, tamao etc., para un mejor rendimiento y ejecucin de los trabajos.

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  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    INTRODUCCIN

    Roberto Vargas Snchez

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    MOVIMIENTO DE TIERRAS:

    Las obras que realiza la ingeniera civil mediante el movimiento de grandes volmenes de tierra son logros de importancia trascedental pues vienen a constituir la infraestructura de un pas, tales como:

    A) CAMINOS.

    B) FERROCARRILES.

    C) PRESAS.

    D) AEROPUERTOS.

    E) SISTEMAS DE IRRIGACIN. F) TNELES. G) SISTEMA DE AGUA POTABLE.

    H) ALCANTARILLADO.

    Cuando una actividad industrial en su proceso de desarrollo impacta la esfera econmica de la sociedad, en forma permanente y con variadas manifestaciones en su seno, estamos frente a un sector productivo que, al identificarse con los propsitos del Estado, a corto, mediano y largo plazo, est promoviendo el bien comn. Este es el caso de la industria de la construccin.

    As como es lgico que en tiempos de recesin, al frenarse la construccin, se reduzca la inversin y se detenga el desarrollo, de parecida manera el dinamismo de la economa ha de traducirse en dinamismo de la industria constructora, esto redunda en fuente de generacin de empleos que canaliza favorablemente la migracin del campo a las ciudades y el subempleo urbano.

    La industria de la construccin, columna de apoyo de la estructura de desarrollo del pas, se ha visto sujeta a grandes fuerzas de desequilibrio, provocadas principalmente por la situacin econmica mundial y por la que est pasando nuestro pas, consecuencia de factores que por diversas circunstancias se tornaron imponderables y de consecuencias gravosas para la industria, la cual ha soportado la carga mayor, que est poniendo a prueba su fuerza

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  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Dentro del obscuro panorama que se nos presenta en el pas creemos que es posible salir adelante, siempre y cuando las mximas autoridades ocurran en su auxilio, dndole el apoyo necesario que le permita resistir, con lo cual contribuir en gran medida a la solidez de nuestra estructura nacional.

    La situacin econmica mundial y la nuestra en particular exigen ahora una organizacin perfecta para triunfar; es necesario que las empresas no solamente ejecuten la obra sino tambin que actualicen y desarrollen una tecnologa cada vez ms avanzada, que les permita sortear todas las condiciones que actualmente se presentan.

    La proporcin ms importante del capital fijo de una empresa constructora est constituida por la maquinaria y equipo en poder de stas. La utilizacin adecuada de este recurso es determinante de la eficiencia con la que la propia constructora realiza la obra industrial, componentes bsicos de la infraestructura para el desarrollo.

    La participacin del trabajo mecnico en la construccin pesada es superior al 60% y en la urbanizacin es del orden del 40%. La importancia que adquieren maquinaria y equipo en la construccin y, por ende, en la economa del pas resulta as evidente.

    No es posible esperar utilidades cuando se descuida la utilizacin adecuada de la maquinaria; es indispensable llevar un control detallado de los avances, parciales y generales, por mquinas y frentes de trabajo. Es necesario corregir oportunamente las desviaciones y garantizar hasta donde sea posible el apoyo a los programas.

    Una mquina debe siempre tener una disponibilidad en obra que no baje del 70% y debe dedicrsele toda la atencin necesaria para que su eficiencia est muy cercana al 80%.

    Esto se maneja desde el punto de vista de un mantenimiento oportuno y eficaz; as como el abastecimiento de refacciones, combustibles, lubricantes y el cuidado constante del personal mecnico para la prevencin y programacin de reparaciones mayores como del necesario mantenimiento para que sigan trabajando.

    Es innegable el valor que representa para la obra, la intendencia de maquinaria y talleres; aunque frecuentemente y por desgracia en la mayor parte de los casos no se toma en cuenta su importancia ni el valor de este grupo humano.

    Esta maquinaria disponible durante los tiempos programados requiere tambin rdenes precisas para su aplicacin y mxima eficiencia, evitando desperdicios de tiempo y gastos prematuros de equipo.

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  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    La construccin pesada se ocupa de las obras cuyos volmenes son los ms considerables y como consecuencia, requiere maquinaria de mayor costo unitario; con su apoyo se ejecutan las grandes obras, que son los elementos de desarrollo. Un receso de la construccin pesada se refleja en una desaceleracin del ritmo de la evolucin del pas.

    En Mxico se fabrican pocos tipos de maquinaria de construccin; por lo tanto el mercado mexicano de maquinaria es relativamente pequeo en trminos de volmenes de produccin, adems de que la inversin requerida para fabricar la maquinaria de construccin es elevada y tiene rendimientos bajos a corto plazo; la fabricacin de maquinaria en Mxico es difcil ya que la infraestructura de proveedores est poco desarrollada y adicionalmente se enfrenta una gran competencia con la importacin proveniente de los Estados Unidos, que en muchos casos es ms fcil importar que fabricar.

    Aunque el mercado interno de nuestro pas ha crecido lo suficientemente como para permitir la fabricacin en forma econmica de ciertos tipos de maquinaria de construccin, como es el caso por ejemplo de tractores de orugas, retroexcavadoras, cargadores etc. , fundamentalmente construidos por Dina Komatsu Nacional, no es todava lo suficientemente fuerte como para absorber las demandas del mercado nacional.

    Hay que definir correctamente, los conceptos tanto de maquinaria como de equipo. Maquinaria son aquellas unidades que tienen determinado valor y cierta autonoma en cuanto a su movimiento; en cambio, el equipo no tiene esta autonoma y su valor atribuible es menor.

    Mxico va a crecer durante los prximos aos en una forma extraordinaria. El desarrollo de diversas industrias como la petrolera, la siderrgica, la minera, entre otras, generara un auge que a su vez se reflejar en la industria de la construccin, que requiere maquinaria en volumen creciente.

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    ETAPAS DE TRADAJO DE MOVIMIENTO DE TIERRAS

    Roberto Vargas Snchez

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    Es obvio que la tecnologa, modelos, peculiaridades y tamaos de la maquinaria se han modificado sustancialmente en el ltimo cuarto de siglo, debido en gran medida a la crisis del petrleo y los avances logrados en los motores diesel.

    Se enfatiza la importancia de la construccin pesada, la cual emplea maquinaria en forma intensiva principalmente en las obras de infraestructura que representan el 26% de la demanda total de construccin en los Estados Unidos, el 33% en Japn, el 28% en los pases de la Comunidad Econmica Europea y alrededor de un 34% en Venezuela, Colombia y Mxico.

    4a.- SELECCIN DE EQUIPO.

    Aunque de hecho existe un equipo adecuado para cada tipo de trabajo, los contratistas no siempre disponen de l y en caso de tenerlo, el tamao y estado del mismo no resulta en ocasiones el deseable.

    Por otro lado se tiene la opcin de rentar en el mercado de arrendamientos el equipo necesario, en especial en pocas recesivas, cuando hasta incluso resulta ms econmico hacerlo que emplear la maquinaria propia.

    Un ingeniero de costos "sin computadora", en el pasado slo se concretaba a analizar unitariamente cada concepto de obra, dejando al futuro superintendente y residentes, la tarea de proponer tamaos de equipo.

    El nmero de horas requeridas en cada maquinaria, puede obtenerse multiplicando 200 horas mensuales por el nmero de meses de la obra como primer tentativa.

    Otra forma prctica y cada vez ms difundida, para obtener los requerimientos de equipo, su balance y seleccin de tamao, es el empleo de sistemas de redes de actividades, como el de ruta crtica.

    Como atinadamente se dice: "un contratista no paga el equipo; ste debe pagarse solo", ha de procurarse que el equipo redite algo ms que su costo.

    Adicionalmente, cada obra, proceso constructivo, tiempo y condiciones fsicas, nos seala la necesidad de emplear una mquina, una potencia, un medio de traccin, un largo de pluma o brazo, un tamao de cucharn y hasta especificaciones de fabricante.

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    4b.- DESCRIPCIN DE LOS TRABAJOS EJECUTADOS.

    Los trabajos de construccin pesada, involucran por lo general de manera preponderante el "Movimiento de Tierras", en donde la operacin bsica consiste en aflojar (voladura o rippeo), remover o excavar, procesar(triturado, criba, mezcla o incorporacin de agua o asfalto), acarrear, colocar y compactar. Las operaciones descritas hacen que los materiales manejados cambien de caractersticas en cuanto a sus propiedades fsicas.

    Debe quedar claro que los factores aqu manejados slo sirven para convertir el rendimiento expresado en un estado a otro (factor "e"), o bien para afectar un rendimiento como resultado de la facilidad o dificultad para manejarlos (factor "m"), ya que los criterios de medicin y por ende pago, de las unidades de obra terminada difieren de cliente a cliente y no se diga de pas a pas.

    La Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SCT) de Mxico, encargada de normar la construccin de la infraestructura del transporte, establece en sus especificaciones que los conceptos de obra de excavacin se midan en banco, y los de acarreo, sobreacarreo y formacin de terraplenes, bases y subbases, se midan compactados.

    Generalmente se manejan los materiales en trminos de volumen, pero algunas mquinas como las trituradoras tienen su produccin por peso/hora, y en otras como las motoescrepas y volteos, se tienen que considerar las dos capacidades en volumen y en peso, para usar la misma.

    Como ejemplo de la densidad tenemos que: Un camin fuera de carretera CAT 789 de 1800 hp. cuya velocidad tope cargado es de 51 Kph. , tiene como capacidades mximas de su caja 85 m3 y 102 m3 con copeteo; si acarreara roca bien tronada con un peso volumtrico de 1800 ton/m3, obviamente suelta, la capacidad equivalente en ambas modalidades sera:

    102 m3 (1.8) ton/m3 = 184 ton.

    Aqu se liga tambin la propiedad de ngulo de reposo o de friccin interna, puesto que la consideracin de capacidad copeteada segn la norma, es de 2:1.

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    4c- NGULO DE REPOSO DEL MATERIAL.

    Esta propiedad tiene una especial importancia en el clculo de excavaciones en zanjas, ya que la mayora de los clientes especifica su medicin segn lneas de proyecto, la cual es casi siempre terica y aunque se ademe muy bien, habr sobreexcavacin y esto es debido al ngulo de reposo del material.

    Los valores para los materiales mas comnmente manejados en excavaciones son: Tierra comn

    Arcilla

    Grava

    Arena

    hmeda saturada suelta compacta

    seca hmeda

    seca hmeda saturada

    2.1:1 2.8:1

    1.7:1

    2.8:1 -1.8:1-2.8:1 -

    -1.7:1 - 1:1

    -0.9:1

    1.7:1 -1:1 1:1

    25-30 grados 20-45 grados 37-45 grados 45 grados

    35-45 40-54

    30-50

    20-30 30-45 20-45

    Para realizar estas obras de movimientos de tierra, el ingeniero puede disponer prcticamente de todo el material que constituye la corteza terrestre con excepcin de aquellos que tengan un alto contenido de arcilla o materia orgnica por no presentar estabilidad debido a la modificacin natural en su estructura.

    Hay tambin algunos materiales que para utilizarlos requieren algn tratamiento que permita su estabilizacin, clasificndose como:

    Suelos Expansivos.

    Suelos Dispersivos.

    Suelos Colapsables.

    Suelos Corrosivos.

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    PROCEDIMIENTOS MECNICOS.

    - Mezclado con otros suelos.

    - Modificando su granulometra.

    MEJORAMIENTO Y ESTABILIZACIN DE SUELOS.

    PROCEDIMIENTOS QUMICOS.

    - Adicin de cal.

    - Adicin de cemento portland.

    -Con productos asflticos de sodio.

    - Con cloruros de calcio y de potasio.

    - Con resinas y polmeros.

    Los suelos pueden ser atacados en forma manual o con maquinaria. Segn el grado de dificultad que presenten al ser atacados, se clasifican en tres grupos:

    MATERIAL A o I

    MATERIAL Bo l

    MATERIAL Coll i

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    La definicin de cada grupo ser, de acuerdo con la forma de ataque, como se muestra en la tabla siguiente:

    TIPO FORMA DE ATAQUE NOMBRE

    A o I Pala y talacho. Tierra.

    B o II Pala y pico o zapapico. Tepetate.

    C o III Cua, marro, compresor y explosivo Roca.

    Cuando el material es atacado con maquinaria se define, segn las normas de construccin de la SCT, en la forma siguiente:

    El material "A" es el blando o suelto que puede ser extrado con escrepa de capacidad apropiada para ser jalada con tractor de tipo oruga, de 90 a 110 HP. en la barra, sin ayuda de arados o tractores empujadores. Por lo general, se consideran dentro de este tipo los suelos poco o nada cementados con componentes de tamao de (7.5 cm.) = a (3 pulg.).

    El material "B" es el que, debido a la dificultad que presenta para su extraccin y carga, slo puede extraerse mediante tractor de orugas con cuchilla de inclinacin variable, de 140 a 160 HP. en la barra, o bien, mediante pala mecnica con capacidad de un metro cbico, por lo menos, sin el uso de explosivos, independientemente de que stos se utilicen para obtener mayores rendimientos. Se incluye tambin el material que puede aflojarse mediante arado de 6 ton., jalado por un tractor de orugas de 140 a 160 HP. en la barra.

    El material que ms comnmente se clasifica como "B", es el formado por rocas muy alteradas, conglomerados medianamente cementados, areniscas blandas y tepetates.

    El material "C" es el que, para ser extrado requiere el uso de explosivos. Este material incluye rocas baslticas, areniscas y conglomerados fuertemente cementados, calizas, riolitas, granitos y andesitas sanas; tambin las piedras sueltas ; mayores de 75 cm.

    Adems de estas clasificaciones, se deben establecer otras dos intermedias, segn lo requiera el caso. Por ejemplo: Si para extraer y cargar un material, ste presenta mayor dificultad que el descrito como tipo "A", pero menor que el "B", se determinar asignndole los porcentajes que contenga de estos materiales, en

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    proporcin con las caractersticas medias del material de que se trate; igualmente se proceder con el material que para su extraccin presente un grado de dificultad mayor que el "B", pero menor que el "C".

    Para clasificar los materiales deben seguirse las indicaciones siguientes:

    A) Siempre con base en el grado de dificultad que para su extraccin y carga presente un material, ste se clasificar como A, B o C . A fin de establecer claramente el tipo que le corresponde, debern siempre mencionarse los tres tipos de material, para lo cual ha de utilizarse una clave numrica de tres cifras; la primera de stas corresponder al material A; la segunda al material B y la tercera al material C.

    Se requiere que A + B + C = 100%

    Ejemplo: 100-0-0 50-50-0 0-30-70

    B) Si el corte que ha de clasificarse est compuesto por materiales cuya individualidad de extraccin y carga presente diferente grado de dificultad y una separacin difinida de los dems, cada uno de estos materiales se clasificar por separado considerando los volmenes parciales; despus, para determinar la clasificacin general del volumen total, se considerarn los tres tipos de materiales ("A", "B" y "C").

    Ejemplo:

    Un corte est compuesto por dos capas de material; una de ellas es de clasificacin 100-0-0 (tipo A), y su volumen es de 30% del total del corte; la otra es de un material intermedio, cuya clasificacin es 0-50-50 (grado de dificultad mayor que B, pero menor que C); por lo tanto, el volumen total del corte se clasificar 30-35-35.

    Los volmenes de tierra en los trabajos de terraceras se miden en : A) En banco.

    B) Volumen suelto.

    C) Volumen compacto.

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    1.0 m3 1.3 m3 0.84 m3 1400 kg. 1400 kg. 1400 kg.

    medido en banco vol. suelto vol. compacto.

    Al excavarse el material en su estado natural (en banco), sufre un incremento en su volumen, a lo cual se denomina abundamiento.

    Cuando el material suelto se compacta para formar un terrapln se reduce su volumen, a lo que llamamos reduccin.

    PVSb = Coeficiente de abundamiento.

    PVSs

    PVSb = Coeficiente de reduccin.

    PVSc

    DONDE:

    PVSb = Peso volumtrico seco en banco.

    PVSs = Peso volumtrico seco suelto.

    PVSc = Peso volumtrico seco compacto.

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    4d.- MOVIMIENTO DE TIERRAS.

    Acondicionamiento de la excavacin acarreo compactacin. zona de trabajo.

    desperdicio.

    Acondicionamiento de la zona de trabajo: - Desmonte.

    - Despalme.

    - Bombeo de agua o drenado (superficial o fretica).

    - Aflojado o tronado de la roca.

    DESMONTE:

    Los terrenos en los que se van a efectuar excavaciones, hacer rellenos, o a nivelarse, deben desmontarse primero. En el desmonte se incluye el movimiento de la vegetacin que puede ser hierbas, malezas, matorrales etc. antes de iniciar el trabajo de terracerias, quizs sea necesario quitar otros materiales, como piedras, muros y edificios o sus cimientos.

    El bulldozer es la mquina mas adecuada para el desmonte. Trabaja mejor cuando el terreno es suficientemente firme para soportarla y cuando no hay hoyos, zanjas, lomas pronunciadas y rocas. Las superficies desiguales deficultan mantener la cuchilla en contacto con el piso y ms que remover la vegetacin, la entierran en los hoyos.

    Los bulldozer tienen una ventaja especial sobre las cuadrillas en lugares donde son abundantes las enredaderas y zarzales, ya que es difcil cortarlas, pero se arrancan fcilmente con la cuchilla, siempre y cuando no se avance tanto que quede enredado en la maraa.

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    Los resultados varan con el tipo de vegetacin y las condiciones del terreno. En las tierras resecas se quebrar un alto porcentaje de troncos, mientras que las condiciones hmedas o arenosas favorecen el desenraice, que es ms satisfactorio para la mayora de los propsitos. El trabajo se puede acelerar poniendo a un trabajador a cortar o recoger los arbustos separados que, de no ser as, requerirn otro paso del bulldozer.

    Si se requiere remover un montn enmaraado, es probable que se tenga que usar un bulldozer mayor, una draga con cucharn de almeja, una draga con cucharn de arrastre o una retroexcavadora. El separarlo a mano resultara ms caro que el desmonte original.

    Cuando se amontonan matorrales gruesos y rboles, es recomendable cortarlos en tamaos pequeos despus de arrancarlos. Esto permitir al bulldozer manejar mayores cargas y colocarlas ms correctamente.

    DESPALME:

    Es la remocin y desperdicio de cualquier tipo de roca o tierra para descubrir estratos apreciados. El despalme puede consistir en terreno superficial, subsuelo, arena, grava, arcilla, pizarra, caliza, arenisca y otros depsitos sedimentarios. El espesor del despalme que puede removerse depende de su carcter y accesibilidad; del valor de la formacin subyacente; del costo comparativo y de la explotacin subterrnea como mina, y hasta de la porcin del material removido que puede venderse o utilizarse.

    Por ejemplo, mucha grava natural no contiene suficiente finos para destinarla al uso de caminos, y si se permite que el suelo que la cubre se mezcle con ella mediante derrumbe, puede mejorarse su calidad.

    Si el tajo abierto cuenta con equipo para cribado, separacin o lavado de grava o piedra, de capacidad adecuada, el terreno puede excavarse o volarse con el material de valor, y separarse como parte de un tratamieno normal. En tal caso, es necesario un desmonte completo, ya que el csped y la maleza obstruyen las cribas y las trituradoras.

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    En la mayora del trabajo de despalme, el material excavado no tiene valor, usualmente es posible tirarlo en reas excavadas de donde se ha quitado el material provechoso. A veces puede ser necesaria la remocin de la tierra vegetal, tocones y troncos. Lo que deben decidir de acuerdo a las especificaciones de la obra o el criterio del ingeniero, en general, el despalme de la tierra vegetal se hace ms difcil y tiene menos importancia como material de valor.

    BOMBEO DE AGUA O DRENADO:

    El desage de las excavaciones comnmente requiere el uso de bombas, las dificultades ms comunes las produce el agua subterrnea. Que se puede presentar en la forma de manantiales o de corrientes subterrneas, o ser agua estancada que por capilaridad humedece el suelo varios centmetros arriba de su nivel, los suelos mojados se convierten generalmente en lodo o se alteran e impiden el buen funcionamiento de los acarreos.

    Las excavaciones se pueden hacer sin drenar previamente y bombearse el agua del agujero confome aparezca. Si el agua est muy sucia, y las cantidades son pequeas o moderadas, debe usarse una bomba de diafragma, si el agua excede de la capacidad de esta bomba, que es de 1500 a 3000 galones por hora, se pueden usar bombas centrfugas. Los mejores resultados se obtendrn localizando estas bombas lo ms cerca del nivel del agua que sea posible, porque tienen mayor eficiencia al empuje que le dan al agua que la succin. Los agujeros debern excavarse de manera que su entrada quede a unos 30 cms. o ms abajo del nivel del agua. Para impedir que entre aire a la bomba cuando el agua tiene poca profundidad.

    La bomba centrfuga comn se construye para manejar agua solamente y bombea aire con dificultad. Cuando la bomba y manguera de entrada estn vacias, la bomba debe llenarse con agua (cebarse) antes de echarla a andar, si el agua es succionada dentro de la bomba, su eficiencia aumenta bruscamente.

    AFLOJADO O TRONADO DE LA ROCA:

    La facilidad o dificultad con que una roca puede romperse, intervienen tres factores: resistencia al rompimiento del material mismo de la roca, el grado que se ha debilitado por las capas de estratificacin (laminacin) o por fisuracin o movimientos de falla y el grado a que se ha reblandecido y debilitado por el intemperismo, esta roca.

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  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Muchas rocas son fcilmente rompibles en la superficie, pero se vuelven ms resistentes con la profundidad debido a la menor exposicin al intemperismo. Una roca normalmente rompible puede contener vetas o cantos rodados que son difciles o imposible de romper.

    Algunas rocas no son rompibles en su condicin natural, pero pueden ser rotas despus de sacudirlas con una ligera explosin. La voladura se puede dividir en una operacin primaria en la cual se afloja la masa original de la roca, y en un trabajo secundario que consiste en reducir los fragmentos de gran tamao, y romper las aristas y las protuberancias. Esto ltimo se hace del mismo modo que cualquier otra voladura ligera, como en la fracturacin de boleo y lechos de roca.

    El trabajo con rocas tambin se pueden clasificar en cuanto al tipo y al tamao requerido en los materiales triturados. La explotacin de canteras de construccin o de piedras de ciertas dimensiones, incluye el aflojar grandes pedazos slidos de la roca masiva, mientras que la voladura para obtener roca para relleno o para triturar, requiere pedazos suficientemente pequeos para que quepan en el cucharn de la pala, en la capa del relleno, o en la trituradora.

    En las voladuras de roca en lumbreras, todos los barrenos son confinados, es decir, que no existe un frente que permita el lanzamiento lateral de la roca, de manera que la regla es una perforacin cercana y carga pesada. Es necesario, que la roca sea cortada ntidamente hacia atrs hasta las lneas de excavacin y es importante que el exceso de fracturacin se mantenga a un mnimo, debido al alto costo de la remocin de la rezaga, y los requerimientos frecuentes, de rellenar todos los espacios exteriores al revestimiento.

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    4e.- LISTADO DE LA MAQUINARIA EMPLEADA.

    Movimiento de tierras y pavimentos:

    A) Tractores.

    - Tractores sobre orugas. - Tractores agrcolas.

    B) Compactadores.

    - Autopropulsables. - Remolcables. - Manuales.

    C) Excavadoras y Cargadores.

    - Retroexcavadoras. - Cargadores. - Cargador - Retro. - Zanjadoras. - Dragas.

    D) Motos: Niveladoras y Escrepas.

    - Motoniveladoras. - Motoescrepas.

    E) Volteos.

    - Volteos fuera de carretera.

    F) Pavimentadoras.

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  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    A) TRACTORES SOBRE ORUGAS-BULLDOZERS.

    Es realmente difcil no encontrar presente este tipo de mquinas en la construccin pesada, quizs la ms necesaria debido a su facilidad de transitar en todo terreno.

    Es larga la lista de aplicaciones generales tales como:

    - Caminos. - Vas frreas. - Aeropistas. - Desmontes preagrcolas. - Explotacin de bancos. - Canales. - Presas. - Lneas de conduccin por tubo y elctricas. - Urbanizaciones.

    Su aplicacin preponderante es el empuje de tierras en base a su hoja topadora, pero es capaz de portar algunos accesorios y herramientas tambin tiles, como el desgarrador o ripper, cadenas y hojas especiales para desmonte y rastras para preparacin de terrenos.

    Las operaciones ms usuales en las que participan los tractores son:

    A) Desmontes. B) Despalme. C) Trazo piloto de caminos. D) Caminos auxiliares. E) Excavacin y acarreo hasta 100 m. F) Auxiliar para empuje de escrepas. G) Trabajo en laderas. H) Rellenos. I) Semicompactado por "bandeo".

    Aunque es posible trabajar en pendientes de hasta 45 grados (100%) las operaciones hasta 25 grados (47%) son usuales, caracterstica que refuerza la gran utilidad de este tipo de mquina.

    La mayora de los tractores de este gnero, se caracterizan por tener dos tipos de transmisin:

    Roberto Vargas Snchez ES 18

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    1) Palanca Potencia. La caja de cambio de potencia de velocidad es a travs de un convertidor de torsin la cual es la mejor para topar y rippiar cuando se cambia constantemente de direccin.

    2) Traccin Directa.

    Este tipo de transmisiones es el preferido en trabajos agrcolas en donde se presenta un arrastre o empuje estable sin cambios de direccin.

    ESPECIFICACIONES DE TRACTORES.

    Las revistas internacionales especializadas en construccin, proveen tablas concentradas de las caractersticas ms relevantes de los tipos, marcas y modelos de maquinaria, producidos por el mundo.

    Tres de los ms importantes fabricantes de equipos de construccin pesada son: Caterpillar, Fiat-Allis y Komatsu, que adems resultan ser los de mayor presencia en el area latinoamericana.

    Se incluye un solo modelo antiguo para que pueda compararse la diferencia con los que se manufacturan actualmente; es el caso del Cat D8H, que se estuvo fabricando en 1958 y 1974 y cuya relacin potencial/peso era de 12.3 HP/Ton., parmetro que ahora oscila de 9 a 10, lo cual refleja un incremento de casi 23% en la eficiencia de los motores. Otra caracterstica que debe observarse, es la velocidad mxima de desplazamiento, tanto hacia adelante como de reversa.

    Debe tomarse muy en cuenta la variabilidad en el factor del volumen desplazado por la hoja, ya que es funcin del tipo de esta que se emplea y el material que se est deshancando. En la tabla siguiente se muestran los tipos de hojas para calcular dicho volumen.

    Roberto Vargas Snchez 89 19

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    ESPECIFICACIONES DE TRACTORES POR MARCAS Y TAMAO MARCA/MODELO

    CATERPILLAR

    D3B D4B D4H D5H D6H D7H D8L D8N D8H D9N DI ON D U N

    POTENCIA

    HP

    65 75 90

    120 165 215 335 285 270 370 520 770

    PESO

    TON

    6.9 7.5

    10.0 12.1 17.0 23.9 37.4 31.4 21.9 42.4 55.5 84.7

    P P P P S S S S

    S SU su

    ANCHO m

    2.41 2.41 2.64 3.20 3.20 3.65 4.17 3.94

    4.32 4.86 5.65

    HOJA

    VOLUMEN m3

    1.3 1.5 1.6 2.5 3.4 5.2

    11.0 8.7

    11.9 17.3 25.1

    VELOCIDAD MAXIMA

    ADELANTE kph

    10.6 11.1 10.2 10.5 11.3 11.9 11.9 10.8 10.4 12.1 12.2 11.6

    REVERSA

    11.4 11.9 12.2 12.9 14.4 14.3 14.8 13.9

    14.9 15.8 14.1

    FIAT-ALLIS

    FD5 8-B 10-C 14-C FD20 FD30 31 41-B

    63 88

    122 150 223 300 425 524

    6.5 11.0 14.7 18.6 28.4 38.7 60.7 69.5

    S S S S SU SU

    su su

    2.35 2.44 2.88 3.15 3.65 3.98 4.86 5.20

    1.0 1.8 2.4 3.3 5.5 7.2

    14.4 19.0

    10.1 9.9

    10.0 9.5 9.5

    11.1 10.8 10.6

    11.5 11.5 12.0 11.5 10.5 12.5 12.1 11.8

    KOMATSU

    D21A-5 D31A-17 D41A-3 D53A-16 D55A-6 D85A-18 D155A-1 D355A-3 D455A

    39 66 90

    110 140 220 320 410 620

    3.7 6.2 9.7

    12.3 15.7 23.5 33.7 45.4 70.5

    2.30 2.42 3.18 3.35 3.97 3.73 4.13 4.32 4.80

    0.6 1.1 1.4 2.0 3.5 5.2 8.0

    12.1 17.6

    6.9 6.5 7.6

    10.0 10.3 11.2 11.8 12.7 14.6

    6.4 7.1

    10.8 12.1 13.2 13.2 13.7 12.6 14.4

    * P = Power angling& tilt S = straight (recta) SU = semi-universal.

    Roberto Vargas Snchez ZO

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    ESCARIFICADORES.

    El escarificador consiste en un bastidor con travesanos, armados por su parte inferior, con cuchillos de acero para cortar verticalmente la tierra y las races.

    Los escarificadores actuales se montan en la parte superior de un tractor o cargador sobre orugas. Tambin se les puede denominar con propiedad como "roturadores" y suele llamrsele muy a menudo a la operacin, con el anglicismo "rippeo".

    De hecho se emplean para aflojar ciertos tipos de rocas medianamente duras o prefracturadas con explosivo; es un procedimiento que se ha difundido por la mayor capacidad de los tractores y de los propios escarificadores.

    TIPOS DE ESCARIFICADORES.

    A) Radial.

    Este se presenta en dos modalidades: La de diente sencillo o la de diente mltiple, a este ultimo se le denomina como un paralelogramo. Se emplea diente sencillo para la escarificacin ms difcil, as toda la potencia de la mquina y de este equipo queda destinada a un solo punto.

    El diente o los dientes tienen un ngulo constante con la barra que los une al punto de apoyo con el tractor y por lo tanto el ngulo que forman el diente y el terreno, slo puede variarse aumentando la profundidad.

    B) Inclinacin variable del diente.

    A diferencia del anterior, ste puede modificar el ngulo de penetracin independientemente de la profundidad. Se logra con un conjunto adicional de cilindros hidrulicos, el primero vara la profundidad de roturacin y el segundo la inclinacin de los dientes en s, obteniendo la operacin un doble efecto de ataque.

    Roberto Vargas Snchez 88 21

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    C) Bastidor rgido u oscilante.

    Consiste en girar hasta 30 grados el plano del diente o cuchillo de rotacin, respecto a la vertical, pudiendo ampliar la roturacin hacia la izquierda y derecha del eje del equipo.

    El rendimiento de roturacin tiene muy alto grado de incertidumbre entendible por la muy variable resistencia de los materiales a la escarificacin, debido a la dureza y la abrasibilidad de stos.

    B) COMPACTADORES. Se ha ubicado tradicionalmente en primer trmino a los tractores y en seguida a las excavadoras, motos (escrepas y conformadoras) y en algn otro equipo; en este trabajo, se considera tal importancia de mayor nivel a los compactadores, ya que constituyen el factor decisivo para la seguridad y capacidad estructural, calidad y vida til de una obra.

    Se define a la compactacin como el efecto de incrementar la densidad de un material terreo, ptreo, mixto o asfltico, mediante la aplicacin de fuerzas estticas o dinmicas.

    Las aplicaciones ms comunes son:

    - Carreteras. - Calles y avenidas. - Viaductos y vas rpidas. - Campos areos (pistas, plataformas y rodajes). - Presas de tierra. - Martimo -fluviales. - Portuarios. - Canales de riego. - Parques industriales. - Terraplenes y subbalasto para vas frreas. - Rellenos. - Cimentacin de edificios. - Estacionamientos. - Areas deportivas.

    Roberto Vargas Snchez 6B 22

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    TIPOS DE COMPACTADORES.

    A) Rodillos Estticos

    En la actualidad este tipo de rodillos ya estn en desuso, a pesar de que continan siendo empleados principalmente en pases en desarrollo, en donde es frecuente ver trabajar mquinas de los aos treintas.

    Por lo general el esfuerzo de compactacin puede variarse lastrando con agua sus tambores. Se dispone en en el mercado de dos subtipos de rodillos, el de tndem con dos rodillos o tambores y un peso de 6 y 12 ton., y el de tres ruedas o tambores y un peso de 8 a 15 ton.; ste tena antiguamente las dos ruedas traseras ( de transmisin) ms grandes que las delanteras; en la actualidad las tres son del mismo tamao y tienen articulacin para permitir mejor traslape e igualdad de esfuerzo sobre el ancho de rodado.

    Algunos ejemplos de esta clase de equipos, son los CT-1014 y CD-58 de compacto (Mxico) y la CS-14 de Dynapac. Su aplicacin es muy flexible, pues puede emplearse en todo tipo de compactaciones con la excepcin de rellenos de roca y arcillas (produciendo capas laminares).

    Por su caracterstica esttica, el espesor de la capa mxima normal al que se aplica es de 20 cm.

    En la actualidad se presentan trabajando conjuntamente equipos tanto de neumticos como vibratorios e incluso combinadamente.

    B) Tambor Vibratorio (sencillo).

    Es el equipo habitualmente ms empleado desde 1930; es el primer compactador autopropulsado de placa vibratoria, debido a su eficiencia, velocidad y maniobrabilidad. El peso de este equipo es de 6 a 15 ton., del cual la mitad es del cilindro. Algunos estn equipados con transmisin en el propio cilindro, lo cual mejora la traccin y evita el desplazamiento de la superficie compactada.

    Roberto Vargas Snchez SB 23

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Kenimienxoj

    En este tipo se pueden tener bsicamente dos tipos:

    1) Cilindro liso.

    Este tipo de equipo no debe emplearse en la compactacin de arcillas, ni se recomienda para asfaltos, salvo que fuese una versin para ello. Para enrocamientos deben usarse equipos grandes (ms de 10 ton.).

    En esta categora tenemos a los Caterpillar de la serie CS-323 a 533 (de 4.1 a 10.8 ton.), Los Dynapac CA-25 A 51 (6.2 a 15 ton.) y los Bomag BW-122d (1.8 a 18 ton.)

    2) Cilindro de Patas.

    La superficie del cilindro est armada de filas de pirmides truncadas-patas, que producen un efecto sobre el terreno o terrapln como de "waffle" evitando as la estructuracin laminar de la capa compactada.

    Estos equipos se emplean en toda aplicacin, excepto en enrocamientos, bases y asfaltos. Una unidad de 15 ton. es capaz de desarrollar su trabajo para capas de hasta un metro de espesor en arena-grava y de 55 cms. en subbases.

    En este tipo de equipo tenemos: a los Dynapac de la serie CA, los Bomag de la serie BW y los Caterpillar CP-323 a CP-553, todos ellos con pesos parecidos a los de rodillo liso.

    C) Compactador de 4 Ruedas con pata de Cabra

    Este tipo de compactador tiene cuatro cilindros con patas de cabra y por lo general est equipado con una pequea hoja topadora. Es la mquina ms efectiva para compactar suelos cohesivos y de hecho est diseada para ello.

    Ejemplos de este equipo, son los Caterpillar de la serie 815 y 825, el CT-25 de Dynapac y los WF22 de Komatsu.

    El peso usual de stos, es de entre 15 y 30 ton. y suelen trabajar relativamente a mayor velocidad, casi el doble que sus similares de cilindro vibratorio, aunque capas de menor espesor en un tercio, por lo que su productividad horaria es mayor en un 50%. Slo se aplican en la compactacin de aluviones y arcillas, por lo que no son muy verstiles.

    Roberto Vargas Snchez SB 24

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    D) Rodillos Vibratorios en Tandem

    Este tipo de compactador es el que en la actualidad se aplica a los asfaltos y bases, con rendimientos de 67 a 111% superiores a los de rodillos estticos (hasta 550 m2/hr.).

    Ejemplos de este equipo, son los de Dynapac con la serie CC-10 a 50 (2.4 a 14.8 ton.), los Caterpillar CB-214 a 614 (2.3 a 11.3 ton.) y los Bomag BW-100AD a 202AD(2.1al0.1ton.).

    En el trabajo, un equipo mediano suele combinarse con un compactador de neumticos para dar un mejor resultado y efectividad. Existen en el mercado algunos equipos ligeros como el LR100 de Dynapac (1.7 ton.), el BW-75 de Bomag (1.4 ton.) y el W102 de Case (1.2 ton.), con un ancho de rodillos de entre 0.7 y 1.0 m. que permiten hacer trabajos, acercamientos y maniobras de detalles. El equipo se puede utilizar en arena-grava, subbase, bases y asfaltos.

    E) Compactadores Neumticos

    Este tipo de equipo aunque compacta en capas de poco espesor (entre 13 y 20 cm.) trabaja a velocidades ms rpidas (12 kph promedio), y es ms verstil puesto que se aplica a todo tipo de material con la excepcin de los enrocamientos.

    La mayor parte de stos, tienen tres ruedas delanteras y cuatro traseras, tal es el caso de los Caterpillar PF-200 y 300 y PS-300 y 500, as como el CP-22 de Dynapac.

    Por lo general pueden lastrarse, incrementndose prcticamente en un 100% su peso vaco. El inconveniente que presentan en la compactacin de asfaltos, es el levantamiento inicial de material superficial en las ruedas, lo cual puede prevenirse calentando stas de tal manera que no exista una diferencia de temperatura con el material mayor de 20 grados.

    F) Rodillos Combinados

    Este tipo de compactadores tiene la caracterstica de combinar un cilindro liso esttico o vibratorio por lo general, con otro de neumticos. Su aplicacin se concentra bsicamente en los asfaltos.

    Realmente no existen muchos modelos por su poca versatilidad, entre ellos se encuentran los Duo-pactor, Seaman-Gunnison y el CG-16C de Dynapac.

    Roberto Vargas Snchez 09 25

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    COMPACTADORES ESTTICOS

    Dos Rodillos

    Tres

    Cuatro Cilindros * CON PATAS

    (Y HOJA TOPADORA)

    Tres Rodillos (TIPO MODERNO)

    Rodillo de Llantas Neumticas

    Roberto Vargas Snchez 69 26

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    COMPACTADORES VIBRATORIOS

    RODILLOS COMBINADOS TANDEM LIGERO

    VIBROCOMPACTADOR

    RODILLOS REMOLCABLE RODILLOS EN TANDEM (DUAL)

    Roberto Vargas Snchez 6B 27

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    C) EXCAVADORAS.

    Esta mquina est enfocada a la excavacin de zanjas y a la explotacin de bancos de ro fundamentalmente.

    Se tienen tres tipos principales:

    - Sobre orugas.

    - De neumticos.

    - Cargador-excavador.

    - Pala (se emplea en la minera).

    Orugas vs Ruedas

    La tendencia general del contratista latinoamericano es optar por la excavadora de oruga, pero conviene reflexionar en los siguientes puntos de cada una:

    A) Excavadoras de oruga.

    Cuando no se requieren muchos movimientos de transportacin, sta es la mejor opcin, la que adicionalmente ofrece flotacin, traccin, potencia, maniobrabilidad, estabilidad y eficiencia operativa.

    B) Excavadoras de ruedas neumticas.

    La movilidad de esta mquina es la ms importante caracterstica, para el caso de ciertas obras en las que con un solo equipo puede trabajarse alternativamente en dos o ms tareas (cepas, explotacin de banco de ro y carga a camiones).

    Otra caracterstica importante de este equipo, es su desplazamiento rpido sin daar pavimentos y sin necesidad de cama-baja conocido tambin como "lowboy", as como sus estabilizadores y niveladores.

    Roberto Vargas Snchez 08 28

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    CARGADOR-RETROEXCAVADOR.

    El usualmente denominado "Manita de Chango", es un equipo pequeo, pero verstil en virtud de que realiza dos funciones en cualquier trabajo de movimiento de tierra:

    - Cargar. - Retroexcavar.

    Como ejemplo de este tipo de equipo, tenemos al Caterpillar 416 a 428, al Case 580K, el Ford 55C/655C y el Massey Ferguson MF-50HX.

    CARGADORES.

    Los denominados cargadores frontales, son de hecho la versin que constituye lo que anteriormente se conoca como palas cargadoras y que consistan generalmente en un equipo montado sobre orugas, con dos plumas en forma de tijera que mecnicamente y por medio de cables accionaban un cucharn.

    Los cargadores frontales se emplean para tomar de un banco frontal o de un sitio de acopio, material para ser cargado sobre un camin de volteo; cuentan con un cucharn desde 0.8 hasta 9.0 m3 y se dispone de dos clases principales para la actividad constructora:

    - El cargador frontal sobre ruedas neumticas. - El cargador sobre orugas.

    Las cuales tienen las mismas caracteristicas de las excavadoras en cuanto a estabilidad y movilidad.

    D) MOTONIVELADORAS.

    Las motoniveladoras, tambin llamadas motoconformadoras o simplemente "Motos", son uno de los equipos verstiles ms empleados en la construccin de terraplenes, terracerias y pavimentos por el mtodo de riego, de caminos, aeropistas, viaductos y calles.

    Roberto Vargas Snchez 85 29

  • Sus principales usos son:

    - Nivelacin. - Mezclado. - Escarificado. - Cunetas. - Conservacin de caminos.

    Para un mantenimiento carretero, se sugiere usar estos equipos por cada 60 km. de camino rural o 120 km. de carretera principal en sitios con deslaves.

    MOTOESCREPAS.

    No obstante que la palabra "escrepa" es un anglicismo y la traduccin de scraper debiera ser rescatadora, o quizs mejor an motoescarbadora, se ha difundido esta denominacin para un tipo de equipos que constan de una caja con una hoja-cuchilla en la parte inferior, que se encarga de escarbar la superficie de tierra cargndose por el efecto de avance que le imprime un tractor.

    Este tipo de mquinas es muy completo porque excava, se carga, acarrea y descarga de manera uniforme.

    Las clases ms utilizadas de motoescrepas son:

    - Estndar o convencionales: de un motor (sencillo). de dos motores (tndem o gemelos).

    - Autocargables o de elevador: de un motor.

    - Tipo Auger: de tres motores.

    Roberto Vargas Snchez 09 30

  • Las restricciones para el uso de motoescrepas son:

    A) Distancia de acarreo.

    Se considera en general el rango de distancia de acarreo ms adecuado para las motoescrepas de entre 200 y 2000 m., aunque puede aplicrsele desde los 50 hasta los 2400 m.

    B) Materiales. Pueden emplearse hasta para roca tronada o rippeada siempre y cuando el tamao de la piedra sea menor de 40 cm., pero se afectan las llantas y de hecho no resulta conveniente aunque los fabricantes as lo recomienden.

    Por lo general se usan tambin en suelos cohesivos, y el mejor resultado se obtiene para tepetates y mezclas de arcilla-arena, gravas y otros similares.

    C) Superficie del terreno.

    Si se tiene una superficie lodosa que hace patinar las llantas, en la fase de carga, se emplean tractores sobre orugas para empujar las motoescrepas, pero en la fase de acarreo no resulta conveniente.

    GRUA-PALA MECNICA SOBRE ORUGA.

    Es un equipo que consiste en una cabina casi rectangular y girable, montada sobre orugas, que tiene una pluma tipo armadura (gra) y que se mueve mecnicamente mediante cables y malacates.

    Generalmente se le conoce como draga o gra; en ingls se le nombra como gra-pala de poder y actualmente operan por cable.

    Este equipo ha sido muy empleado en sus diferentes versiones:

    - Palas. - Retroexcavadoras. - Dragas. -Gras. - Almejas y otras.

    Roberto Vargas Snchez 89 31

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Su uso como pala de ataque frontal, como pluma y brazo slido, ha cado en desuso por la aparicin del cargador frontal (hidrulico).

    Conocido ahora en la actualidad como draga, se le emplea principalmente en las obras hidrulicas y en particular la excavacin, desazolve de canales de riego y drenes.

    E) CAMIONES DE VOLTEO ESTNDAR.

    Dentro de esta clase, existen tres tamaos principales:

    - Comn 7 - 8 m3

    - Mediano 8 - 16 m3

    - Grande 16 - 25 m3

    En el tamao comn y debido a esquemas proteccionistas, prevalece el sistema obligatorio de subcontratacin a fleteros, que para efecto de clculo de precio unitario no exige anlisis de costo horario y tiempos, simplemente se investiga la tarifa real (a menudo diferente de la oficial SCT).

    Cuando la flotilla de camiones es propia del contratista, pueden optimizarse los tiempos y movimientos, con una adecuada planeacin, trazo y control vehicular.

    VOLTEOS FUERA DE CARRETERA.

    Este tipo de camiones tiene una amplia gama de tamaos: desde 450 hp's y 17 m3 hasta 1700 hp's y 77m3; en la construccin se emplea por lo general hasta un tamao intermedio de 850 hp's y 36 m3.

    Por las caractersticas de este equipo, es obvio que se emplean usualmente en el acarreo de roca tronada, ya sea para llevar del banco a la planta trituradora o bien al sitio de obra cuando se trata de enrocamientos.

    Roberto Vargas Snchez 69 32

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    F) PAVEMENT ADORAS.

    En la construccin de pavimentos, previa a la compactacin, hay necesidad de este equipo, que consiste en el tendido de una capa uniforme de material ptreo mezclado con asfalto, con un espesor y pendiente longitudinal y transversal.

    Los agregados son piedras y gravas trituradas, arena y finos. El aglutinante es el cemento asfltico para las mezclas de planta y el asfalto rebajado para las carpetas hechas por el mtodo de riegos.

    La emulsin es un asfalto mezclado con agua, en donde se mantiene suspendido hasta que hace contacto con el agregado, rompindose la emulsin al drenarse o evaporarse el agua. El asfalto normal esta rebajado con un solvente tal como el keroseno o diesel.

    La temperatura de la mezcla, es uno de los factores para conseguir el grado de compactacin, ya que para conseguir un 95-100% se requieren temperaturas de entre 135 y 180 grados.

    PAVIMENTADORAS ASFLTICAS (finishers). Es el tipo predominante de encarpetadoras que poseen rodillos (screeds) flotantes de autonivelacin.

    El equipo consta de un tractor, la tolva y la unidad de rodillos. El tractor, puede estar montado sobre ruedas (ancho de carpeta hasta 8 m.) o sobre orugas (hasta 12 m.). La velocidad del viaje (no operando) de las pavimentadoras de oruga es alrededor de 5 km/hr., mientras que las de ruedas alcanzan 20 km/hr.

    Los rodillos constituyen la parte ms importante de una pavimentadora; en ingls se les denomina "screeds" y hay de dos tipos de compactacin: vibratorio y de apisonamiento; y tambin se manejan dos caractersticas: fijas o telescpicas (de extensin).

    Roberto Vargas Snchez 89 33

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    CONCEPTO DE RENDIMIENTO DE MAQUINARIA

    Y MTODOS PARA SU CALCULO

    Roberto Vargas Snchez

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Dentro del clculo de los costos del equipo de construccin, as como para la planificacin y programacin de las obras, es necesario calcular la capacidad productiva de las mquinas; para esto se dispone de informacin que proporcionan los fabricantes del equipo y usualmente se consignan los valores tericos para condiciones de mxima eficiencia; la mejor fuente de datos de los rendimientos es la estadstica de cada empresa, que, de haberla, es la que refleja las condiciones reales de operacin.

    Ha sido una tradicin, el uso ^discriminado del factor de eficiencia igual a 0.75 en los rendimientos calculados por los analistas, lo cual puede ser vlido para perodos cortos de operacin; pero, en la realidad y a largo plazo, el factor de 50% se considera razonable y de ninguna manera como pesimista.

    Los rendimientos de la maquinaria pesada se calculan en tres principales funciones, como son las siguientes:

    A) Grfico.

    B) Mediante frmulas.

    C) Por observacin directa.

    Roberto Vargas Snchez 09 34

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE TRACTORES CATERPILAR

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

    Edit. Compuobras

    Roberto Vargas Snchez 08 35

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE TRACTORES KOMATZU

    FuenteiCostos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

    Edit. Compuobras

    Roberto Vargas Snchez 89 36

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    TRACTORES SOBRE ORUGA CON CUCHILLA EMPUJADORA

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

    Edit. Compuobras

    Roberto Vargas Snchez SS 37

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE LOS TRACTORES SOBRE ORUGA CON CUCHILLA EMPUJADORA

    m3 (Suelto)

    500

    400

    300

    200

    100

    C/D-8K K/D 155A-1

    C/D-6D K/D85A-18

    C/D-6D K/D 65A-6

    C/D-5B K/D53A-16

    PRODUCCIN HORARIA 1

    C/CATERPILLAR (R) K/KOMATSU LTD (R)

    Factores: Operacin 0.75, Trabajo 0.83, Carga 0.80 Material Suel to J. _L _L 20 40 60 80

    Distancia de Acarreo

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez 09 38

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE LOS TRACTORES SOBRE ORUGA CON CUCHILLA EMPUJADORA

    PRODUCCIN HORARIA

    C/CATERPILLAR K/KOMATSU Factores Ope Trabajo 0.83,

    r cin 0.75, Carga 0.80

    500 1000 1500 2000

    Velocidad Ssmica IN-SITU (m/seg)

    2500

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez 09 39

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    CARGADORES SOBRE ORUGAS

    FuenteiCostos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez OS 40

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE CARGADORES FRONTALES SOBRE NEUMTICOS

    m3 (Suelto) PRODUCCIN HORARIA m* (banco) 600

    480

    360

    240

    120

    I/560 \ C/988B \ K/W260-I \

    V

    I/530 C/950B K/W90-2

    1/510 C/910 K/W40-1

    ^*

    * ^ * " ^ ^ ^ N > I

    "*" - ^ " ^ " "

    ^ ^ ^ .

    ^ r^rrr-

    " /li L^l

    jn^SB^jp1

    >

    " ^

    ^

    " ^ * . ^

    360

    288

    216

    144

    72

    6 9

    Distancia de Acarreo

    12

    m

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez 89 41

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE COMPACTADORES DE RUEDAS CON PATAS Y HOJA TOPADORA

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez 88 42

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RETROEXCAVADORAS HIDRULICAS

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez 89 43

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE MOTOCONFORMADORAS

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez 25 44

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    MOTO ESCREPAS

    m3 (Banco)

    280

    PRODUCCIN HORARIA

    1 1 C/639 I

    240

    200

    - rA -1 \

    \

    160

    \

    1/431 B C/621 B

    120

    80

    1/412 C/613

    40

    \ \

    C/627 B " ^ I/433 B i

    C/CATERPILLAR I / INTERNATIONAL Factor Global de Eficiencia 50% Pendientes de 2%

    I I I 300 600 900

    Distancia de Acarreo (un sentido)

    1200 mts.

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez 08 45

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    ESCREPAS REMOLCADAS POR TRACTOR SOBRE ORUGA

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

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    Roberto Vargas Snchez QB 46

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE DRAGAS DE ARRASTRE

    m* (Suelto) P R O D U C C I N H O R A R I A

    IUU

    80

    60

    40

    20

    0

    LC-118 B E / 51

    L C - 7 8 B E / 2 5

    LC-118 BE/51

    LC-78 BE/25

    LC/LIN BE/BU Factor

    ///// '////

    K-BELT E CYRUS-E Global d I

    /vN.

    OTE 1.5 RE 0.77 e Eficien

    i MATE

    ERIAL

    IVIMI c n i / M - 1

    m3

    cia 0.50 i

    W'

    2 4 6 8 10 (m) Profundidad de Excavacin

    Fuente:Costos de Construccin pesada y edificacin Por el Ing. Leopoldo Vrela A.

    Edit. Compuobras

    Roberto Vargas Snchez 25 47

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    5b.- CALCULO DEL RENDIMIENTO MEDIANTE FORMULAS.

    Las premisas bsicas para el clculo de la capacidad de produccin se sustentan en una sencilla frmula:

    R = 60 min. x E x Ve / Te

    Donde:

    R = Rendimiento en m3/hora (m3 suelto) E = Factor de eficiencia de 75-80%. Ve = Volumen movido por ciclo m3/ciclo. Te = Tiempo del ciclo en min. o seg.

    La produccin de un ciclo esta representada por el volumen del material en cada ciclo: en una retroexcavadora, por ejemplo, o en un cargador frontal, es la capacidad del cucharn; en una motoescrepa o camin de volteo, es la capacidad de la caja y en un tractor empujando, es la capacidad de la cuchilla. El nmero de ciclos por hora es el tiempo requerido por una mquina para com pletar un ciclo de trabajo o su recproco; el nmero de ciclos por unidades de tiempo puede obtenerse utilizando la velocidad y tiempos especificados en los manuales del equipo, al dividir las distancias por recorrer entre ellas y considerar los tiempos fijos.

    En algunos casos intervienen el factor de llenado (para cargadores y palas mecnicas), y el factor de abundamiento.

    R = 60 min. x E x Ve x Fe / Te x Fa

    Donde:

    R = Rendimiento. E = Eficiencia. Ve = Volumen movido por ciclo. Fe = Factor de llenado. Te = Tiempo del ciclo. Fa = Factor de abundamiento.

    Roberto Vargas Snchez QS 48

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    La variable "E" es un factor de eficiencia del equipo y se obtiene de la combinacin de 16 subfactores, algunos no aplicables, otros favorables (mayores que uno) y los ms de ellos desfavorables (menores que uno).

    E = t x o x a x m x e x c x g x p x r x l x u x n x d x h x z x v

    En donde todas las afectaciones son de carcter acumulado, ya que un factor incide en otro y as sucesivamente, lo cual se ejemplifica con una situacin dada como la siguiente:

    Donde:

    t = eficiencia en tiempo = 50 min./60 min. = 0.83 0 = operacin buena = 0.90 a = administracin buena = 0.90 (bueno). m = tipo de material "2" (medio) = 0.90. e = estado del material: banco tepetate = 0.90 c = carga o copeteo = 0.90 g = maniobra y alcance =1.00 p = pendiente del terreno = 1.00 r = condiciones del camino = 1.00 1 = clima = 0.90 u = uso = 0.85 n == efecto de altitud snm = 1.00 d = desperdicio = 1.00 h = humedad =1.00 z = temperatura = 1.00 v = polvo.

    E = .83 x .90 x .90 x .90 x .90 x .90 x 1 x 1 x 1 x .90 x .85 x 1 = 0.37

    Este factor de eficiencia puede parecer extrao a un analista, aunque en el pasado se acostumbr utilizar el 75% como factor usual; todo depende de la situacin prevaleciente; en las tareas de demolicin posteriores al sismo de 1985, era comn observar eficiencias aproximadamente de 10%; debido, sobre todo a las maniobras de rescate, a lo inadecuado de las mquinas y a la escasez de vehculos de acarreo.

    A continuacin se detallan 11 subfactores de eficiencia y se consignan algunos de sus valores mas normalmente aceptados. Cabe hacer hincapi en que el factor de eficiencia es uno de los valores ms importantes dentro de los rendimientos de la maquinaria pesada en movimiento de tierras.

    Roberto Vargas Snchez 88 49

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Factor de eficiencia en tiempo "t".

    Consiste en el tiempo efectivo de trabajo durante el da o en cada hora y se acostumbra manejarlo en la cantidad de minutos efectivos cronometrados por cada hora.

    Factor de operacin "o".

    Consiste en la habilidad, experiencia y responsabilidad de los operadores, quienes constituyen un factor medular en los rendimientos horarios de la maquinaria. Un buen nmero de contratistas asigna a este factor el 80% como el equivalente a operadores promedio en Mxico, asignando un valor de 100% a aquellos con amplia experiencia y probada capacidad, digamos, calificados como operadores excelentes.

    Factor de administracin de obra "a".

    La administracin en campo e incluso oficina central es un elemento de peso en los resultados que se obtienen de las mquinas.

    La adecuada planeacin, direccin, operacin y control de la obra redunda necesariamente en los volmenes obtenidos. Algunos aspectos que tienen que ver con la administracin de obra son: suministro oportuno y suficiente de combustible, frecuencia de lubricacin y engrase, relevo de operadores, rapidez de provisin de refacciones y su reemplazo, talleres mecnicos, balance de equipo, etc.

    Factor de tipo de material "m".

    Los rendimientos generalmente consignados (m = 100%), se refieren a material fcil de atacar y que corresponde al material clasificado como tipo I (tierra no compactada, arena y grava, suelo suave).

    Algunos le llaman a esto facilidad de carga; para el material medio puede utilizarse un factor de 90%, tierra compactada, arcilla seca y suelos con menos de 25% de contenido rocoso.

    La clasificacin del material medio difcil, corresponde a suelos duros con contenidos de roca hasta 50% y puede usarse como factor cercano a un 80%.

    El material difcil de atacar es la roca tronada o escarificada y los suelos con hasta 75% de contenido rocoso m=70%. Por ltimo, los materiales ms difciles son las rocas areniscas y caliche, en cuyo caso el factor aplicable es del orden de un 60%.

    Roberto Vargas Snchez 25 so

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Factor de estado del material "e".

    Este factor se refiere a las condiciones del material y se maneja en estados: en banco, suelto y compactado.

    La condicin estndar que se maneja como 100% es para el material suelto, en seguida se muestra una relacin de estos factores para varios tipos de material.

    Material Arena Arcilla arenosa Arcilla Suelo con grava Rocas suaves Roca dura

    Banco 90% 82 70 85 61 59

    Factor "e" compacto

    86% 72 63 91 74 77

    Abundante 11% 25 25 18 65 70

    Factor de carga "c"

    Corresponde al denominado factor de llenado, ya sea de cuchilla en el caso de tractores empujadores o de cubeta para los cargadores y excavadores. El valor denominado estndar del 100% se maneja usualmente para la carga "copeteada" y es aplicable a materiales amontonados, previamente cortados por otro equipo y para los cuales no se requiere de fuerza adicional para escarbar.

    Un valor promedio oscila entre el 85 y 55% para suelos con grava, arena, triturados, finos, arcillas secas.

    Se utilizan factores bajos de 55 a 40%, en caso de rocas tronadas y otros materiales que por diversos motivos no pueden ser cuchareados con facilidad.

    Factor de maniobra y alcance "g".

    En este factor se toma en cuenta el giro que requiere una draga u otro equipo de excavadoras para depositar el material producto de excavacin.

    En este caso tambin se aplica para las excavadoras el porcentaje de alcance requerido respecto al alcance mximo de los brazos o plumas; ejemplo de ello es la realizacin de sepas con profundidad de 3 metros; utilizando un retroexcavador con una capacidad de cavar a una profundidad de hasta 5.6 metros, situacin que permitir mejorar el factor de carga de cierta medida.

    Roberto Vargas Snchez QB 51

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Factor por pendiente de terreno "p".

    Este elemento es aplicable cuando se calcula la produccin de tractores, vehculos, niveladoras y en general a equipos y operaciones en los que afecta de manera sustancial la pendiente del terreno.

    Pendiente del terreno %

    -10 a - 20 - 0a -10

    0 a 10 10 a 20

    factor "p"

    hasta 125% hasta 110% hasta 90% hasta 75%

    Es importante no olvidar este aspecto en particular cuando se acarrean materiales a distancia y en volmenes considerables o cuando se contrata un tramo con pendiente adversa o favorable continua.

    Factor de camino.

    Para el caso de camiones de volteo, se acostumbra combinar el efecto de pendiente de terreno con el de resistencia al rodamiento; este subfactor r tiene los siguientes valores usualmente manejados.

    Condiciones del camino

    plano y firme mal conservado pero firme de arena y grava suelta sin conservacin y lodoso

    Factor "r"

    98% 95 90 83

    Tambin debe tomarse en cuenta en este caso, lo que se conoce como coeficiente de agarre entre el medio de desplazamiento (llanta u oruga) y la superficie:

    Roberto Vargas Snchez 09 52

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Resistencia

    Superficie

    concreto asfalto arcilla seca arcilla hmeda

    surcada grava-arena dura

    hmeda suelta

    arena suelta tierra seca fina

    no surcada surcada

    al rodado

    2.0 % 2.5

    -

    -

    -

    3.0 -

    12,0

    4.5 5.0 8.0

    Coeficiente de agarre (traccin)

    Neumticos

    0.80 -1.00 0.80-1.00 0.50 - 0.70 0.40 - 0.50 0.38 - 0.42

    0.30 - 0.40

    0.20 - 0.35 0.50 - 0.60 0.40 - 0.50

    Orugas

    0.45 -

    0.65 0.70 0.70

    0.35

    0.30 0.90 0.60

    Factor de clima-lluvia "1"

    Considerando bsicamente los das de lluvia y sus efectos secundarios como el anegamiento del terreno, el cociente de los das como buen tiempo entre los hbiles proporciona el factor de clima. Es importante sealar este aspecto, el cual puede estar incluido en el rubro "horas-ao" (ha), que se maneja en costo horario del equipo, en cuyo caso no debe ser duplicado. Factor de uso "u"

    Aunque sea considerado tradicionalmente como parte del costo horario, puede aplicarse como un factor ms de eficiencia al uso efectivo del equipo, considerando sus tiempos muertos por reparaciones y falta de trabajo.

    Se aplica cuando el nmero de horas-ao consideradas en costo horario estndar sea menor en la aplicacin especfica.

    Factor de altitud sobre el nivel del mar "nm".

    En este caso se presenta una reduccin casi proporcional de la eficiencia de un motor al incrementarse la altura sobre el nivel del mar (asnim), puesto que se disminuye la presin atmosfrica.

    Roberto Vargas Snchez 89 53

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Es obvio que los motores turbocargados conservan su potencia, independientemente de la asnim, pero en los normalmente cargados de combustible, la fuerza de traccin disponible se reduce.

    CAT y Fiat-Allis coinciden en recomendar una reduccin del 1% por cada 100 metros adicionales de asnim, a partir de 100 metros el primero y de 300 metros el segundo. Lo anterior resultara, para el caso de la ciudad de Mxico, en un factor de eficiencia igual a n= 0.87

    Desperdicio o merma "d".

    En cualquier operacin en donde se mide el material colocado tanto compactado como no compactado, el volumen por mover o de prstamo, tendr una merma en su manejo, se recomienda usar entre 4 y 8% de metro, esto es, un factor de entre 1.04 y 1.08.

    Factor de humedad "h".

    En condiciones de igualdad de temperatura, digamos 30 grados cent., a menor humedad, mejor rendimiento de la mquina y viceversa. En terrenos por ejemplo como los desiertos de Sonora, con la humedad al 50%, podra asignarse un factor de 1.03, a 60% de humedad h = 1.00 y para un sitio extremadamente hmedo con 100% h = 0.98

    TRACTORES.

    La palabra deshancar no es muy usual, pero es quiz la ms adecuada para describir la operacin propia del tractor y que consiste en raspar la superficie y cargar por amontonamiento con su cuchilla, acarrear a una distancia de acopio y regresar para repetir la operacin con ms material.

    En general, se toma como base un anlisis terico de la produccin, que habr de afectarse con los factores de eficiencia, los cuales son de carcter emprico y hasta subjetivo.

    Roberto Vargas Snchez 89 54

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y .entumienio;

    La frmula general de produccin horaria expresada, para el caso de esta operacin es:

    PH = PXE/((2XD/FV(Vl+V2)/2 + TF)

    En donde:

    P = Capacidad del cucharn segn norma SAE = 0.8 X largo X alto. E = Factor de eficiencia = 0.5. D = Distancia de acarreo en un sentido. FV = Factor de velocidad para D = 20 m. FV = 0.24

    D = 40m. FV = 0.30 D = 60m. FV = 0.35 D = 80m. FV = 0.40 D=100m. FV = 0.46

    VI = Veloc. mx. hacia adelante. V2 = Veloc. mx. en reversa. TF = Tiempos fijos. El tiempo total del ciclo lo componen cuatro fases:

    A) Operacin de carga.

    Esta fase se efecta por lo general, slo en primera a una velocidad de 1 y 3 kph, raspando en una distancia alrededor de 8 metros.

    B) Operacin de acarreo o empuje. Como en la fase anterior, sta se realiza en primera y slo bajo circunstancias favorables en segunda; los fabricantes recomiendan utilizar el 75% de la velocidad mx. de la primera, para obtener el tiempo que consume.

    C) Operacin de regreso.

    El retorno se efecta de reversa, unos 10 m. en primera, los siguientes 20 en segunda y si la superficie lo permite los subsecuentes en tercera.

    D) Tiempo fijo. Los fabricantes coinciden en recomendar tres segundos como valor medio, algunos contratistas han sugerido cuatro segundos como mas real.

    Roberto Vargas Snchez 09 55

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    COMPACTADORES.

    En este aspecto, la frmula general que ha de emplearse es:

    PH = V X A X C X E X K/N.En donde:

    V = Velocidad. A = Ancho del cilindro. C = Espesor de capa. E = Eficiencia. K = Traslape-1. N = Nmero de pasadas.

    Conviene ilustrar un ejemplo, e involucrar el nmero de pasadas y la velocidad, ya que su cociente es proporcional a la energa transmitida al relleno.

    ENERGA = pasadas/velocidad.

    Si la velocidad de compactacion en rodillos vibratorios es de entre 3 y 6 kph, para rellenos de suelo y grava, se alcanza el 95% proctor con 4 y 6 pasadas respectivamente; el rendimiento es para una capa de 20 cm. con un Dynapac CA5 por ejemplo:

    PH = 3000 m/h X 1.68 m X 0.20 m X 0.9 X 0.5/4 pas. = 113.4 m3/hr.

    o bien a mayor velocidad:

    PH = 6000 m/h X 1.68 X 0.9 X 0.20 X 0.5/6 pas. = 151.2 m3/hr.

    RETROEXCAVADORAS.

    La produccin horaria o rendimiento de las retroexcavadoras, est en funcin de los siguientes elementos:

    - Material. - Carga-llenado. - Obstculos. - ngulo de giro. - Profundidad.

    Roberto Vargas Snchez 89 56

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Kenaimienioj

    CARGADORES.

    El clculo de su rendimiento horario es muy similar al de las excavadoras por la naturaleza de su aplicacin, por lo que el segundo mtodo de obtencin de produccin puede hacer uso de los mismos criterios y correcciones (en segundos) a sus ciclos bases.

    El tiempo ciclo para cargar, descargar y maniobrar, oscila para los cargadores sobre neumticos:

    Cucharn:

    de 1 a 3.5 m3 29 a 34 seg.

    de 4 a 6.5 m3 32 a 37 seg.

    Y para los cargadores sobre orugas:

    de 1 a 3 m3 26 a 31 seg.

    de 3.5 en adelante 29 a 34 seg.

    Los cuales se afectaran en ms o menos de acuerdo a lo siguiente:

    A) Condiciones de excavacin Fcil y sin interrupciones Dificultad media Difcil B) Condiciones del material.

    Mezclados Hasta 3 mm. De 3 a 20 mm. De 20 a 150 mm.

    C) Condiciones de la pila del material.

    Hasta de 3 m. de altura + 1 Mayor de 3 m. 0 Acamellonado a volteo + 2

    - 2 seg. 0

    + 11

    + 1 + 1 - 1

    0

    Roberto Vargas Snchez OS 57

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Jtenaimieiuu;

    D) Condiciones operativas.

    Volteos propiedad del contratista - 2

    Volteos de unin de fleteros + 3

    Flujo constante - 2

    Operaciones interrumpidas + 2

    Esto puede ejemplificarse, con un CAT 966E, equipado con un cucharn de 2.62 m3, con un ciclo base de 32 seg. operando en forma continua, fcil y sin interrupciones con una arena de 3mm. aplicada en un montn con altura mayor de 3 m. y usando volteos propiedad del contratista.

    PH = 0.5 X 2.62 / (32-2-2+1+0-2) / 3600 = 174.7 m3/hr.

    MOTONTVELADORAS.

    Para obtener la produccin horaria, se puede aplicar una frmula parecida a la de los compactadores.

    PH = EFIC X VEL X ANCHO X NGULO DE HOJA X 0.9 X ESPESOR / PAS.

    Esto puede ejemplificarse, con una moto con hoja de 3.66 m., con una velocidad de 4400 m/hr en primera, una eficiencia del 50%, una inclinacin de hoja de 45 grados, para un espesor final de capa de 0.20 m. y 4 pasadas en un sentido, 8 en ambos, la produccin sera:

    PH = 0.5 X 4400 X 3.66 X 0.9 X 0.6 X 0.20 / 8 = 108.7 m3/hr.

    Roberto Vargas Snchez 89 58

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    Se muestran a continuacin las velocidades de trabajo promedio dadas por los fabricantes y contratistas dentro de la prctica.

    Conservacin de caminos 2 a 6 Km/hr. Nivelacin de bancos Mezclando material Formando cunetas Extendiendo material Nivelacin Conformando Terminados Escarificando Desmonte muy ligero Despalme

    2 1.5

    6 1.5

    6 2

    1.5 1 3 2 2

    a a a a a a a a a a a

    6 2.5 11 4 8 8 4 4 5 5 5

    MOTOESCREPAS.

    Como en todas las mquinas, el rendimiento horario en general se obtiene de multiplicar la produccin por ciclo-tamao de la caja, multiplicada por el nmero de ciclos por hora que es capaz de realizar, y por la eficiencia.

    El tiempo de ciclo se compone por una parte fija (carga, descarga, maniobras y esperas) y la parte variable, que es el acarreo.

    Los tiempos fijos varan de acuerdo con los tipos y las condiciones prevalecientes en obra:

    Motoescrepa:

    Estndar 83 a 140 seg. Con tractor empujando en carga 60 a 84 De elevador 80 a 130 Auger 78 a 108

    Roberto Vargas Snchez 68 59

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento;

    En donde los tiempos ms bajos se dan para las mquinas ms pequeas. Los tiempos variables estn en funcin de la distancia de acarreo, las pendientes del terreno (favorables o no) y la resistencia al rodamiento.

    El tiempo de cada tramo de acarreo es igual a:

    T = DIST. / (VELMAXCAR X F)

    DONDE:

    DIST. = Es la distancia parcial del tramo analizado. VELMAXCAR = Es la velocidad mxima de la motoescrepa cargada. F = Es el factor global de pendiente del terreno y la resistencia al rodamiento,este ltimo se obtiene de la expresin siguiente:

    F = 1 - 0.012 (% de pendiente + % de resistencia al rodado.)

    Ejemplificando: Supngase que la pendiente del terreno es de -2% (favorable) y la resistencia al rodado es de 4%.

    F= 1-0.012 (-2+ 4)= 1.976

    DRAGAS DE ARRASTRE.

    Tomando en cuenta los parmetros ms relevantes para el clculo de rendimientos horarios, se emplea la frmula siguiente:

    PH = P x E/T DONDE:

    P = Es la produccin por ciclo (suelto). E = Es la eficiencia que se usa en un 50% T = Es el tiempo de ciclo (en horas).

    Roberto Vargas Snchez 8B 60

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (.Descripcin y .enuiimcuiu;

    CAMION DE VOLTEO.

    Para el acarreo de ptreos y trreos, se emplean los camiones de volteo. Se ha visto que algunas operaciones de movimientos de tierras se hacen en forma econmica para los primeros 100 m. de acarreos con tractor o cargadores sobre neumticos, los subsecuentes hasta 2000 m. con motoescrepa.

    Para acarreos a distancias mayores, es lgico que el camin de volteo sea lo ms adecuado. Se distinguen dos clases: Los volteos estndar y los de fuera de carretera.

    En el clculo del rendimiento de una unidad, se emplea la frmula general:

    R = PxE/T(hrs.)

    Y la particular:

    R = PxE/(LW) = VxPxE/D

    DONDE:

    D = Es la distancia total de acarreo en ambos sentidos de ida y vuelta. V = Es la velocidad promedio. P = Es la produccin por ciclo.

    Ejemplo:

    Supngase un volteo Famsa de 7 m3 (con motor mercedes Benz), a una distancia de 19 km. (en un sentido) con una velocidad en la ida de 40 km/hr. y de 60 km/hr. en el regreso.

    R = 50 km/hr. x 7 m3 x 0.50/38 km. = 4.6 m3/hr.

    Roberto Vargas Snchez 69 61

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Kenaimiemo;

    Si se desea calcular por m3-km subsecuente tenemos que:

    R = 50 km/hr x 7 m3 x 0.5/2 km = 87.5 m3-km subs./hr.

    Y para el primer kilmetro se adiciona en el tiempo de carga y descarga, que si suponemos en un minuto se aplica la frmula general:

    R = 7 m3 x 0.5/(2 km/50 km/hr + 1/60) = 3.5 m3 / 0.0566 = 61.8 m3/hr.

    Roberto Vargas Snchez 88 62

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    5c- CALCULO DEL RENDIMIENTO POR OBSERVACIN DIRECTA.

    Este clculo, como su nombre lo dice, es por medio de observacin directa en el campo o lugar de trabajo, esto es una combinacin entre el mtodo grfico y el mtodo mediante frmulas, en este clculo influyen varios factores que deben tomarse en cuenta:

    - Superficie del terreno. - Tipo de material que va a moverse. - Grado de dificultad del material que ha de moverse. - Distancia del movimiento de tierras. - Volumen del material. - Peso especfico del material.

    Dependiendo de estos factores tomaremos una solucin para ver qu tipo de maquinaria se emplea, su tamao y capacidad para ejecutar el movimiento de tierra. Para el clculo del rendimiento, debe tomarse la velocidad del equipo al atacar sobre el terreno tanto en la ida como en el regreso, as como las maniobras necesarias para su ejecucin, el tiempo de carga y descarga, ste es tomado por medio de un cronmetro. Esto es ms que nada para sacar un rendimiento promedio dentro del campo ya que sirve para retroalimentarse y obtener informacin ms confiable para el futuro.

    Roberto Vargas Snchez 69 63

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    CONCLUSIONES

    Roberto Vargas Snchez

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    RENDIMIENTO DE TRACTORES SOBRE ORUGA (M3 SUELTOS)

    DESBANCANDO A DIFERENTES DISTANCIAS DE ACARREO MARCA DISTANCIA DE ACARREO (METROS)

    MODELO 20 40 60 80 100

    CATERPILLAR

    D3B D4B D4H D5H D6H D7H D8L D8N D8H(1958-D9N DI 0N DI IN

    74)

    39.1077 49.5994 51.5564 82.9187

    123.1869 191.8445 413.0868 303.6591

    0.0000 451.5896 679.2432 909.4092

    24.9278 31.6424 32.8740 52.9167 78.7684

    122.7212 264.3591 194.0021

    0.0000 289.0723 435.1628 581.4958

    19.5320 24.8012 25.7615 41.4813 61.7924 96.2881

    207.4518 152.1420

    0.0000 226.8670 341.6299 456.1730

    16.8039 21.3408 22.1649 35.6959 53.1941 82.8967

    178.6147 130.9505

    0.0000 195.3405 294.2034 392.6980

    15.4873 19.6702 20.4288 32.9026 49.0405 76.4267

    164.6806 120.7157

    0.0000 180.1059 271.2798 362.0343

    FIAT-ALLIS

    FD5 8-B 10-C 14-C FD20 FD30 31 41-B

    30.7463 54.8569 75.0867 98.7846

    157.1728 240.7335 467.9566 604.6737

    19.5914 34.9486 47.8613 62.9127

    100.0121 153.6566 298.5116 385.5594

    15.3487 27.3783 37.5014 49.2786 78.3125

    120.4590 233.9648 302.1413

    13.2041 23.5521 32.2636 42.3890 67.3524

    103.6618 201.3170 259.9586

    12.1691 21.7056 29.7356 39.0645 62.0652 95.5516

    185.5561 239.5972

    KOMATSU

    D21A-5 D31A-17 D41A-3 D53A-16 D65A-6 D85A-18 D155A-1 D355A-3 D455A

    11.5863 21.7050 36.9472 63.3807

    116.5548 179.4192 287.7305 431.9815 714.0392

    7.3295 13.7343 23.4777 40.4101 74.3888

    114.5984 183.9501 276.1250 457.8372

    5.7266 10.7317 18.3741 31.6661 58.3152 89.8626

    144.2962 216.5871 359.5459

    4.9196 9.2199

    15.7984 27.2447 50.1827 77.3421

    124.2138 186.4375 309.6824

    4.5310 8.4918

    14.5563 25.1105 46.2562 71.2955

    114.5128 171.8742 285.5751

    Roberto Vargas Snchez QB 64

  • Tesis: La Maquinaria Pesada en Movimientos de Tierras (Descripcin y Rendimiento)

    6.- CONCLUSIONES

    Con base a lo visto en los capitulos anteriores, en los ltimos 30 aos se ha efectuado una revolucin total en la maquinaria, los mtodos y volmenes, la rapidez y desarrollo as como la variedad de mquinas aumenta constantemente, por consiguiente las tcnicas para su uso provechoso se hacen ms complicadas cada da.

    Hay que estar en una constante actualizacin de toda esta modernidad, para evitar perdidas por una mala seleccin del equipo, daos a la maquinaria debido a la ignorancia de sus funciones y de sus puntos dbiles, a la perdida de tiempo, material y dinero.

    Una contabilidad adecuada es una necesidad bsica, tanto para presupuestar inteligentemente, como para efectuar una operacin provechosa; as pues esta herramienta es importante para conocer si se han hecho las cosas convenientemente, ya que la mayora de los contratistas saben hacer el trabajo, pero muy pocos saben llevar la cuenta de lo que se esta haciendo.

    Otro punto importante es saber si conviene comprar una mquina nueva o usada, esto debe hacerse con base al tipo y cantidad de trabajo del que se dispone y el que se espera, el precio y disponibilidad de los modelos adecuados, as como la experiencia de los operadores, hbitos en el trabajo y preferencias personales.

    Con todo esto urge una adecuada formacin de profesionales en todos los mbitos de la construccin, as como de tcnicos de nivel medio, siendo esto uno de los problemas ms crticos a los que se enfrenta hoy en da la industria de la construccin, lo que requiere de una adecuada planeacin y racionalizacin de los recursos humanos.

    Roberto Vargas Snchez 88 65