clasificacion y tipos de maquinas de movimiento de
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CLASIFICACION Y TIPOS DE MAQUINAS DE MOVIMIENTO DE
TIERRAS Y EXCAVACION
INTEGRANTES:
Yeison Estip Baquero Salinas. Andrey Santana. Yaneth Soto Giraldo.
Contenido
Significado del movimiento de tierra Constitución de suelos Tipos de excavaciones Clasificación y tipos de maquinaria Clasificación atendiendo a la
excavabilidad Ventajas y limitaciones de las distintas
maquinas
Significado del movimiento de tierras
Se entiende por movimiento de tierras al conjunto de actuaciones a realizarse en un terreno para la ejecución de una obra. Se denomina excavación a la separación o extracción de determinadas partes de dicho volumen, una vez superadas las fuerzas internas que lo mantenían unido: cohesión, adherencia, capilaridad, etc. Llamamos carga a la acción de depositar los productos de excavación en un determinado medio de transporte.
los materiales que aparecen en movimiento de tierras son: Tierras. Tránsito. Rocas.
Estos materiales se pueden clasificar según su velocidad sísmica, y tomando unos valores orientativos se utilizarán las máquinas que posteriormente 'se verán, y que pueden resumirse en el siguiente cuadro, en una primera aproximación simplista:
En construcción de carreteras
los capítulos en que se descompone la obra suelen ser:
Retirada y reposición de servicios.(comprende: accesos a fincas, vías de servicio, cruces de líneas.
Movimiento de tierras. Drenajes y obras de fábrica (marcos, tubos, cunetas). -Estructuras (viaductos, pasos superiores e inferiores, puentes). -Túneles. -Señalización (pintura, señales, barreras, mallas de cierre). - Anejo de integración ambiental (plantaciones, hidrosiembra, pantallas).
Los volúmenes principales en que se descompone el movimiento de tierras figurarán en el proyecto con sus precios como unidades de obra, las cuales se corresponden con distintas actividades, pudiendo estar algunas de éstas agrupados en un sólo precio o unidad de obra.
Las distintas actividades son:
Despeje y desbroce del terreno (m2 ): Consiste en la demolición de obstáculos, como construcciones, arbolado, etc.
Excavación en tierra vegetal (m3 ): Es el levantamiento de 1 cobertura de tierra vegetal y traslado a vertederos o acopios para posterior revegetación de taludes.
Excavación de suelos(m3):
Excavación en préstamos para el núcleo (m3 ): comprende las excavaciones necesarias para obtener material apropiado( prestamos ) para el núcleo de una compactación. Por ejemplo de un terraplén.
Excavación en roca con voladura (m3 ) Terraplenes (m3 Pedraplenes con productos de voladura o
escarificación (m3 ). Explanada mejorada (m3 ). Refino de taludes en desmonte (m2 ). Refino de taludes en terraplén (m2 ). Saneo de taludes en roca (m2 ). Apertura de pistas de acarreo y caminos de
acceso a los distintos tajos.
El movimiento de tierras puede representar en la variante de una autovía alrededor de 125.000 - 200.000 m3 /Km, y con un precio orientativo de 350 Pts/m3 , resultan de 45 a 70 Mill. Pts/Km, y si se estima para la autovía un costo de 400 - 500 Mill. Pts/Km, representa aproximadamente el 20%, ocupando del 50-60% del plazo de ejecución.
El movimiento de tierras en una presa de materiales sueltos depende de la longitud de la presa y caudal punta de aliviadero, que es el que condiciona el volumen de hormigón, el cual puede tener un costo económico total mayor que el del movimiento de tierras (el precio de la unidad de obra de hormigón es muy superior al de las tierras).
Unas cifras de valores medios situarían el movimiento de tierras del 45 al 75 %, del presupuesto total. En el caso de presas de hormigón puede representar del 5 al 10 %. En resumen, como orientación, movimiento de tierras:
- Autovías: ~ 20-30 %. -Presas de tierras: ~ 45-75 %. -Presas de hormigón: ~ 5-1 %.
Constitución y tipos de suelos
Los diversos tipos de suelos que son considerados en el movimiento de tierras pueden variar desde roca sólida hasta tierra sola, pasando por todas las combinaciones de roca y tierra.
Así los diferentes tipos de materiales ofrecen diferente resistencia para ser movidos, dependiendo del peso del material, dureza, rozamiento interno y cohesión.
Se tiene que una menor resistencia de remoción implica una mayor facilidad de carga.
Los distintos tipos de tierras se forman con rocas desintegradas, residuos vegetales y animales. Una vez formada, comprende materia mineral, materia orgánica, agua y aire.
Las tierras, en general, pueden dividirse básicamente en cinco grupos: arcillas, limos, arena, gravas y materia orgánica. La realidad dice que se pueden encontrar estos materiales en forma independiente o en varias combinaciones y mezclas.
Tipos de excavación
Los tipos de excavación, se pueden dividir en tres grupos: a cielo abierto, subterráneas y subacuáticas. Dependiendo de la constitución del terreno y del material excavado, se tendrán que utilizar unos u otros medios de excavación.
excavación a cielo abierto.
La clasificación podría ser la siguiente: En roca: es necesario utilizar
explosivos. -En terreno duro: uso de explosivos o
ripado. -En terreno de tránsito: término poco
definido, en general se puede excavar por medios mecánicos, pero no a mano.
En tierras: se puede excavar a mano. En fangos: es necesario emplear
medios especiales de transporte o hacer una desecación previa.
Datos y recomendaciones:
Todos los trabajos pueden hacerse en seco o con agotamiento, nivel freático por debajo del plano de excavación.
En este tipo de excavaciones es fundamental la elección del equipo idóneo para transporte y carga.
Como norma general hay que considerar que el equipo de transporte debe ser cargado entre 3 y 6 cargadoras o ciclos del equipo de carga.
Los puntos a tener en cuenta para seleccionar el equipo de transporte son: Recorrido, distancia, pendientes y curvas, material a transportar, producción requerida y equipo de carga disponible.
Los correspondientes al equipo de carga, por orden de preferencia, son: Producción requerida, zona de trabajo o carga (amplitud y condicionantes), características del material a cargar (en banco, ripado, volado), disponibilidad requerida, equipo de transporte a utilizar.
excavaciones subterráneas
Pueden ser: En túnel y galerías: Normalmente es necesario el uso
de explosivos o topos según longitud y tipo de terreno. Debe tener sección suficiente para permitir el uso de medios mecánicos de excavación, carga y acarreo (mayor de 3 m2).También se utilizan rizadoras y martillos de percusión. Los escudos cuando los terrenos son inestables.
En pozo: Excavación en vertical o casi vertical, teniendo que ser extraídos los productos por elevación.
excavaciones subacuáticasSon aquellas en las que no es posible una actuación desde tierra, siendo necesario el empleo de material flotante o medios análogos. Según la naturaleza del fondo, se pueden clasificar en: Arenas y fangos: Se pueden transportar por tubería los
productos de excavación mediante bombas y dragas de succión.
Fondos moderadamente duros: Arenas consolidadas y rocas blandas dragas de succión con cabezal cortador.
Fondos duros: Mediante dragas de arranque o rosario. El material extraído no puede transportarse por tubería, por componerse normalmente de trozos grandes.
Rocas: Mediante martillo romper rocas o voladuras subacuáticas.
Clasificación y tipos de maquinariaSe puede clasificar la maquinaria de excavación y movimiento de tierras, atendiendo a su traslación, en tres grandes grupos:
Maquinas que excavan y trasladan la carga.
Maquinas que excavan situadas fijas, sin desplazarse.
Maquinas especiales.
Maquinas que excavan y trasladan la carga
Se clasifican en:
Tractores con hoja empujadora. Tractores con escarificador. Motoniveladoras. Moto traíllas. Cargadoras.
Tractores con hoja empujadora
Máquinas para movimiento de tierra con una gran potencia y robustez en su estructura, diseñado especialmente para el trabajo de corte (excavando) y al mismo tiempo empujando con la hoja (transporte). En esta máquina son montados diversos equipos para poder ejecutar su trabajo, además debido a su gran potencia tiene la posibilidad de empujar o apoyar a o tras máquinas cuando estas lo necesiten.
Operaciones y/o aplicaciones: Grandes excavaciones a cielo abierto. Acarreos en grandes dimensiones. Excavación en banco de préstamo. Limpieza y desbroce Apertura de vías
tipos según sistema de traslación:
De orugas
Características: Son equipos de mayor potencia. Su combustible mayormente es de diésel. Chasis rígido. Velocidades máximas de entre 7 y 15 km/h. Potencias de entre 140 y 770 HP. Transmisiones mecánicas. Pesos en servicio de entre 13,5 y 68 t. Capacidad de remontar pendientes de hasta 45º
De ruedas
Producen menos compactación en el suelo se usan más en agronomía. Chasis articulado con ángulos de 40º a
45º. Tracción en las cuatro ruedas. Velocidades máximas de desplazamiento
de entre 16 y 60 km/h. Potencias de entre 170 y 820 HP. Transmisiones mecánicas o eléctricas. Pesos en servicio de entre 18,5 y 96 t.
Hojas de empujeLas hojas de empuje pueden realizar los siguientes movimientos: Inclinación lateral. Variación del ángulo de ataque de la hoja. Variación del ángulo de la hoja respecto de la
dirección de avance. Elevación y descenso de la hoja.
Algunos tractores según tipo de hoja:
Hoja recta: aconsejada para trabajos de empuje en general, especialmente en aquellos que requieren pasadas cortas o de media distancia. Es la de mayor versatilidad y capacidad para trabajos en roca.
Hoja angulable: diseñada para empujar el material lateralmente, para lo cual puede situarse en el bastidor de los brazos con ángulos de 25º a la derecha o izquierda respecto de la dirección del tractor.
Hoja inclinable: puede inclinarse mecánicamente hacia adelante para obtener mejor penetración o para desmenuzar material pegajoso o hacia atrás para conseguir mayor productividad y facilitar el nivelado de acabado.
Tractores con escarificador
Escarificador:La escarificadora es una herramienta o máquina que sirve para escarificar la tierra. El escarificado se define como el rompimiento o rasgadura de la superficie o costra de la tierra con el fin de Las distintas escarificadoras consisten en púas o cuchillas que se pasan por el suelo para sacar raíces muertas, musgos u otras impurezas, dejando escaras en el terreno.
Tipos de escarificador
Escarificadores profundos: Realizan una fractura del suelo a profundidades de hasta 40 cm. Se les conoce generalmente como subsoladores.
De preparación de suelos: Producen la roturación del suelo, generalmente a profundidades de hasta 25 cm, en una función similar a la del arado, pero sin invertir las capas del suelo. Esta labor debe completarse con un pase de arado o de grada pesada.
De desterronamiento o mullición: Son los que tienen numerosos dientes con poca separación entre ellos, por ejemplo: 10-15 cm, lo cual le permite fracturar los terrones. Generalmente la labor se complementa con el pase de una grada fina o de alistamiento.
Tractores. Ripper
El escarificador sirve para fragmentar las rocas y preparar el terreno para su arranque con la hoja empujadora. Está formado por un bastidor situado en la parte trasera del tractor en el cual se fijan 1, 2 ó 3 vástagos con dientes con un acoplamiento que permite cambiar su longitud.
Motoniveladoras
Una motoniveladora es una máquina de construcción que cuenta con una larga hoja metálica empleada para nivelar terrenos, además posee escarificadores para terrenos duros, los cuales puede ubicar al frente, en medio del eje delantero y la cuchilla o en la parte trasera.
Motoniveladoras Rígidas.Son aquellas cuyo bastidor es de una sola corrida y completamente recta. Ya que estas máquinas son de gran longitud tienen un radio de giro bastante grande y su aplicación en la conformación de superficies es limitada.
Motoniveladoras ArticuladasSon aquellas cuyo bastidor está formado por dos partes y unidos por una articulación que le permite girar en radios menores y realizar trabajos con mayor versatilidad gracias a la posición acodillada que pueden acomodarse.
Moto traíllas Máquina autopropulsada sobre ruedas que dispone de una caja abierta con borde cortante entre los ejes delantero y trasero, que arranca, carga, transporta y extiende materiales, utilizando el movimiento de avance de la misma.
aplicaciones principales: Corte del suelo Carga de Material removido Transporte del material
Características: Una Moto traílla debe tener la potencia, tracción y velocidad para una producción alta y
continua con una amplia gama de materiales, condiciones y aplicaciones. Algunas de las opciones de las Moto traíllas incluyen motor simple con caja abierta,
motor tándem con caja abierta, motor tándem de empuje y tiro, elevadores y configuraciones de sinfín.
Las Moto traíllas cortan y cargan rápidamente, tienen altas velocidades de desplazamiento, extienden en operación y eventualmente compactan por peso propio durante la operación
Tipos moto trillas
Se pueden clasificar teniendo en cuenta 5 criterios:
Tipo de sistema: Convencional, auto cargable.Tipo de dirección: Por medio de las ruedas delanteras, por articulación de bastidores.Numero de ejes: Dos ejes, tres ejes.Numero de motores: Un motor, dos motores.Tipo de tracción: delantera, en todas las ruedas, en el eje central.
CargadorasMáquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con un equipo montado en la parte frontal cuya función principal es la operación de carga (utilizando una cuchara), con la que carga o excava mediante el movimiento de la máquina hacia adelante.
Aplicaciones principales: Carga de materiales sueltos. Transporte a distancias mínimas.
(no superior a los 150 m) Descarga sobre tolvas, medios
de acarreo, rellenos, etc.
Se clasifican según sistema de traslación:
Cargadoras sobre cadenas/o orugas: se utilizan para trabajos especiales y se desplazan sobre
dos carros de cadenas. Comparadas con las de ruedas, a igualdad de cuchara
tienen más peso y por lo tanto mayor fuerza de arranque y como la fuerza de rozamiento también es mayor, la fuerza
de excavación es mayor.
Cargadoras sobre ruedas:
actualmente la mayoría de las
cargadoras son de este tipo. El mecanismo de traslación
está constituido por cuatro ruedas motrices de gran
diámetro y todas iguales. Normalmente las cargadoras
sobre neumáticos tienen el bastidor articulado.
Estas máquinas anteriores efectúan la excavación al desplazarse, o sea, en excavaciones superficiales. La excepción es la cargadora, que cuando excava es en banco, pero luego se traslada con la carga, aunque la aplicación normal de ésta máquina es para cargar material ya excavado o suelto.
maquinas que excavan situadas fijas, sin desplazarse.
Realizan excavaciones en desmontes o bancos. Cuando la excavación a realizar sale de su alcance, el conjunto de la máquina se traslada a una nueva posición de trabajo, pero no excava durante este desplazamiento. El desplazamiento necesario entre el órgano de trabajo (hoja, cuchara, cazo, cangilón, etc.)En este grupo se encuentran: Excavadoras hidráulicas con cazo o martillo de impacto. Excavadoras de cables. Dragalinas. Excavadoras de rueda frontal. Excavadoras de cangilones. Dragas de rosario. -Rozadoras o minadoras de túnel.
Excavadoras hidráulicas con cazo o martillo de impacto.
Sobre ruedas: con velocidades comprendidas entre 0 y 20
km/h. Únicamente existe el tipo retroexcavadora con poca
capacidad. Además necesitan apoyos estabilizadores para
no moverse durante la excavación. Constan de dos ejes de
ruedas neumáticas y de un bastidor con corona dentada en
el que se acopla la superestructura permitiendo su giro.
Sobre cadenas: con velocidades comprendidas entre 0 y 3
km/h. Es el tren de rodaje más utilizado porque tiene
mayor adherencia y por la poca presión que transmiten los
trenes al terreno. Constan de dos trenes de rodaje y de un
bastidor con corona dentada en el que se acopla la
superestructura permitiendo su giro.
Excavadoras de cables. Dragalinas.
es una máquina excavadora de grandes dimensiones, por eso la construyen en el propio lugar en el que va a ser utilizada, en minería y en ingeniería civil para mover grandes cantidades de material. Es especialmente útil en lugares inundados por ejemplo para la construcción de puertos. Su peso supera fácilmente las 2.000 toneladas hasta llegar en algunos casos a las 13.000 toneladas.
La draga Lina está formada por las siguientes partes: La estructura principal, en forma de caja, que tiene movimiento
rotatorio. Aquí reside el motor, diésel o eléctrico, y la cabina de mando. El Brazo móvil o mástil que soporta la pala cargadora. La Pala cargadora que está sujeta verticalmente al brazo
principal y horizontalmente a la estructura principal a través de cables y cuerdas.
Cables, Cuerdas Y Cadenas que permiten la maniobra del proceso de excavación.
Tiene unos pies metálicos debido a que las ruedas o las orugas de los tanques seundirian.
Excavadoras de rueda frontal
se caracteriza por tener la cuchara hacia arriba. Tiene mayor altura de descarga. Útil en trabajos de minería, cuando se cargan materiales por encima de la cota de trabajo.
Excavadora de ruedas de cangilones
Excavadoras de rueda de cangilones (BWE) son equipos pesados utilizados en minería a cielo abierto y la ingeniería mecánica / ingeniería civil. La función principal de BWE es actuar como una máquina de excavación continua en las operaciones de minería a cielo abierto a gran escala.
Tamaño :La escala de BWE varía drásticamente y es dependiente de la aplicación prevista. BWE pueden tener longitudes de pluma de tan sólo 6 metros, pesa 50 toneladas, y mover 100 fm3/hr de tierra. Sus modelos más grandes alcanzan longitudes de pluma de 80m, pesan 13.000 toneladas, y mover 12.500 fm3/hr. La mayor BWE jamás construida es de TAKRAF Bagger 293, que pesa 14.200 (métricas) toneladas y es capaz de mover 240.000 metros cúbicos de escombros todos los días. Se puede eliminar más de 76.455 metros cúbicos al día. (100.000 grandes camiones a 40 yds. Cada uno).
Excavadora con dragas de rosario
La draga de rosario o draga de tolva continua está formada por una cadena de cangilones montada sobre un robusto castillete. La escala de cangilones atraviesa el pontón y se hunde en el fondo para excavar el material. Después lo eleva y lo vuelca sobre el mismo pontón. Las ventajas de estas dragas son que dragan de forma continua, que la dilución que crean al excavar no es muy importante y que se puede controlar con precisión la profundidad a la que se excava. Sin embargo son muy costosas, ocupan demasiado sitio, ya que al posicionarse necesitan mucho espacio para extender los anclajes y no son apropiadas para el trabajo en aguas someras o cuando el espesor a trabajar es pequeño. Todo esto ha hecho que estas dragas estén cayendo en desuso.
Dragas de rosario con cangilones para hierro:
para extracción de hierro, cuenta con un separador magnético de alta potencia, capaz de separar el hierro de la arena. Este quipo tiene múltiples ventajas, tales como: alta eficiencia y facilidad de operación, asimismo es ideal para separar el hierro de la arena en ríos o lagos.
Rozadoras o minadoras de túnel.
Las rozadoras son máquinas excavadoras que tienen un diseño modular, como
consecuencia de que en muchos casos es preciso su montaje o reparación en espacios cerrados de dimensiones reducidas. Básicamente, realizan su trabajo mediante una cabeza giratoria, provista de herramientas de corte que inciden sobre la roca, y que va montada sobre un brazo mono bloque o articulado. Además cuenta con un sistema de recogida y transporte de material que lo evacua desde el frente de arranque hacia la parte trasera de la máquina. Todo el conjunto va montado sobre un chasis móvil de orugas.
Ámbito de utilización
la excavación de túneles con rozadoras o minadores se realiza generalmente en terrenos de resistencia media-blanda y obras de longitudes pequeñas, inferiores a los dos kilómetros, donde no son rentables los sistemas de sección completa por la reducida dimensión de los proyectos, y en zonas de rocas medias-duras, en competencia con la perforación y voladura, cuando existen restricciones ambientales que impiden la aplicación de ese método. En ocasiones, constituye un complemento adecuado a las máquinas de sección total, para conseguir secciones finales de determinadas obras, por ejemplo una caverna, imposibles de conseguir a sección completa por razones de coste.
Maquinas especiales
Topos: La presión sobre el terreno se logra por mediante el desplazamiento del cabezal de la máquina y el desgarramiento del mismo por un órgano dotado de movimiento rotativo.
Dragas y bombas de succión: El material (arenas, limos) es arrastrado formando una emulsión por una corriente de agua que es aspirada por una bomba, que puede impulsarla por una tubería.
Dardos y chorros de agua: A gran presión, utilizan la energía cinética y el electo de disolución del agua para atacar y remover materiales disgregables.
Fusión térmica: Se utilizan productos que rebajan el punto de fusión y permiten la perforación y corte de rocas. Se emplea para corte y perforación de rocas y hormigón en circunstancias especiales.
clasificación atendiendo a la excavabilidad. índices de excavabilidad, ie, de scoble y muftuoglu. Se estudian cuatro parámetros geo mecánicos importantes que son:
-W: alteración por meteorización. -S: resistencia a compresión simple. J: separación entre diaclasas. B: potencia de los estratos.
Se rellena así el siguiente cuadro:
Rango de utilización de maquinaria según el índice de estabilidad
clasificación de franklin de utilización de maquinaria de excavación.
Como complemento a las clasificaciones anteriores, el cuadro de Franklin relaciona zonas de utilización de excavadoras, tractores (escarificación), según espaciamiento entre fracturas y un índice de resistencia a cargas puntuales. En el ensayo de Franklin, IS (MN/m2 ) es un índice de resistencia a cargas puntualesSe deduce de todo lo anterior, que cuando se trata de rocas la velocidad sísmica es un dato más de los que hay que considerar para utilizar excavadoras, tractores ó voladuras.
Ensayos geo mecánicos para evaluar la excavabilidad de las rocas mediante roto palas.
ventajas y limitaciones de las distintas maquinas.
La selección del tipo de máquina para carga, depende de los materiales, así como de las circunstancias que concurren en la carga. Las cargadoras necesitan materiales a granel y que no
precisen excavación, tierras fácilmente excavables y cargables, rocas sueltas, etc., debiendo realizarse la carga en terreno firme con las de neumáticos y en terrenos encharcados o con barro con las de cadenas.
- Las retroexcavadoras de cadenas pueden realizar su trabajo en terrenos difíciles, encharcados, con malos accesos y salidas (zanjas, barrancos) y con una base de trabajo irregular. También para aquellos trabajos que requieran gran altura de carga y corte, y donde el pavimento sea malo para los neumáticos. Las retroexcavadoras de neumáticos por su movilidad pueden considerarse más como urbanas y auxiliares.
- Las excavadoras de empuje frontal eléctricas pueden utilizarse cuando además de concurrir las condiciones anteriores, hay facilidad para utilizar una línea eléctrica. (Las grandes cargadoras exigen motores eléctricos y se necesita tender una línea: Minería, fábricas de cemento, ...).
- - Dragalinas; para el movimiento de materiales encharcados o fangosos, con frentes de trabajo blandos que no soportan el peso de las máquinas convencionales.
Principales características de máquinas fundamentales en movimiento de tierras.
Gracias.