ÍndiceIntroducción...................................................................................................................................1

Ingeniería de suelos en el diseño de vías...............................................................................2

Características de los suelos.................................................................................................2

Tipos de suelo.-................................................................................................................3

Capas del suelo.......................................................................................................................3

Composición del suelo............................................................................................................4

Propiedades básicas del suelo..............................................................................................4

Textura......................................................................................................................................5

Clasificación de los suelos para su uso en carreteras....................................................6

Estudio de suelos para la construcción de carreteras....................................................7

Compactación de los suelos..................................................................................................8

Características de la compactación de los suelos..............................................................9

Pruebas específicas de suelos para el diseño de pavimentos rígidos y flexibles. .10

Tipo Rígido.............................................................................................................................10

Tipo Flexible...........................................................................................................................11

Tipos de máquinas para el movimiento de tierras..........................................................12

Pala excavadora............................................................................................................13

Topadora.........................................................................................................................13

Pala cargadora frontal...................................................................................................13

Mototraílla o simplemente traílla..................................................................................13

Motoniveladora...............................................................................................................14

Camión de volteo...........................................................................................................14

Compactadora................................................................................................................14

Precio de Renta de Maquinaria para Movimiento de Tierras........................................14

Precio por metro cúbico de los distintos tipos de suelo.............................................................15

Conclusión....................................................................................................................................16

Recomendaciones......................................................................................................................17

E-grafía...........................................................................................................................................18

Introducción

Suelo es el sustrato físico sobre el que se realizan las obras, del que importan

las propiedades físico-químicas, especialmente las propiedades mecánicas. Desde el

punto de vista ingenieril se diferencia del término roca al considerarse específicamente

bajo este término un sustrato formado por elementos que pueden ser separados sin un

aporte significativamente alto de energía. Es una parte integral de cualquier tipo de trabajo

de construcción en la actualidad. La comprensión de los suelos y de la Ingeniería del

Suelo, ayuda a averiguar si el sitio de construcción propuesto es adecuado para los

trabajos de construcción o no.

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Ingeniería de suelos en el diseño de vías

Características de los suelos Podemos definir como suelo a toda aquella superficie que se encuentra a nivel de

la superficie terrestre, cerros, montañas o debajo del mar, y que puede ser de materiales

diversos, tanto biológicamente aptos como no aptos para la preservación de la vida.

Estudio de suelos para la construcción de carreteras incluyen la investigación de

las características del suelo en la ruta de la carretera y la identificación de los suelos

adecuados para usarse como materiales para la sub base y el relleno. Por lo tanto, los

estudios de suelos normalmente son una parte integral de los estudios de localización

preliminar, ya que las condiciones del suelo pueden afectar significativamente la ubicación

de la carretera. Siempre se desarrolla un estudio detallado de suelos en la ubicación final

de la carretera.

El primer paso en cualquier estudio de suelos radica en la recolección de

información existente sobre las características del suelo del área donde se va a localizar

la carretera. Esta información puede obtenerse de los mapas geológicos y de suelos

agrícolas, de las fotografías aéreas existentes, y de un examen de las excavaciones y de

los cortes existentes en el camino. Generalmente también es útil revisar el diseño y la

construcción de otros caminos en el área. La información obtenida de estas fuentes puede

usarse para desarrollar una compresión general de las condiciones del suelo en el área y

para identificar cualesquiera problemas únicos que puedan existir. El alcance de la

investigación adicionales generalmente depende da la cantidad de información existente

que pueda obtenerse.

El siguiente paso es obtener e investigar suficiente muestras de suelo a lo largo de

la ruta de la carretera, para identificar las fronteras de los diferentes tipos de suelo, de

modo que pueda trazarse un perfil del suelo. Se obtienen muestras de cada uno de los

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suelos a lo largo de la localización de la ruta mediante perforaciones con barrena o con

pozos de sondeo para las pruebas de laboratorio. Generalmente se toman muestras a

diferentes profundidades hasta aproximadamente 5 pies. En los casos en lo que se

requiera la localización de rocas, la profundidad puede incrementarse. Entonces se

determinan las propiedades técnicas de las muestras y se usan para clasificar a los

suelos. Es importante que se registren sistemáticamente las características de los suelos

en cada orificio, incluyendo la profundidad, la ubicación, el espesor, la textura, etc. Tan

bien es importante anotar la localización del nivel freático. Se usan estos datos para

graficar un perfil detallado del suelo a lo largo de la carretera.

Las características de los suelos son muy variadas, pasando de lo árido a lo fértil y

de lo fértil a lo inerte y artificial.

Tipos de suelo.- El suelo o los suelos, se han clasificado según sus cualidades, pues

existen muchas divergencias entre las propiedades del suelo y los efectos

producidos por el clima y la atmosfera sobre el mismo.

- Suelo volcánico

- Suelo arcilloso

- Suelo salino

- Suelo tropical

- Suelo rocoso

Capas del suelo.El suelo se encuentra formado por tres capas principales:

- Suelo simple o capa superior

- Subsuelo

- Capa o roca madre

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De estas capas se desprenden algunas características, dependiendo del grosor y

consistencia de las capas.

- Capa superior.- Esta contiene los nutrientes necesarios para las plantas y se sabe

que sin esta capa es imposible la subsistencia de la vida sobre el planeta tierra y

no se produciría el ciclo vital.

- Subsuelo.- Este también contiene alimentos y minerales, pero solo son absorbidos

por plantas grandes como árboles y arbustos grandes.

- Roca madre.- Esta es la capa más profunda del suelo superficial, y no aporta

grandes cantidades de nutrientes, pero permite el sostenimiento de los dos

anteriores al sostener y mantener el agua.

Composición del sueloAunque estos parámetros cambian totalmente dependiendo de la región, todos

cuentan con estos componentes, en mayor o menor grado.

- Materia mineral

- Materia orgánica

- Aire

- Agua.

De los que acabamos de mencionar, cambian plenamente en proporción, pero

todos están contenidos, y los que más varían son la materia orgánica, el agua y el tipo de

composición mineral.

Erosión: Este es un fenómeno natural que se produce por diversas causas:

- Cambios térmicos.

- Circulación de viento

-

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Propiedades básicas del suelo Como se ha explicado, el suelo es una mezcla de materiales sólidos, líquidos

(agua) y gaseosos (aire). La adecuada relación entre estos componentes determina la

capacidad de hacer crecer las plantas y la disponibilidad de suficientes nutrientes para

ellas. La proporción de los componentes determina una serie de propiedades que se

conocen como propiedades físicas o mecánicas del suelo: textura, estructura, color,

permeabilidad, porosidad, drenaje, consistencia, profundidad efectiva.

TexturaLa textura de un suelo es la proporción de los tamaños de los grupos de partículas

que lo constituyen y está relacionada con el tamaño de las partículas de los minerales que

lo forman y se refiere a la proporción relativa de los tamaños de varios grupos de

partículas de un suelo. Esta propiedad ayuda a determinar la facilidad de abastecimiento

de los nutrientes, agua y aire que son fundamentales para la vida de las plantas.

Para el estudio de la textura del suelo, éste se considera formado por tres fases:

sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida constituye cerca del 50 % del volumen de la

mayor parte de los suelos superficiales y consta de una mezcla de partículas inorgánicas

y orgánicas cuyo tamaño y forma varían considerablemente. La distribución proporcional

de los diferentes tamaños de partículas minerales determina la textura de un determinado

suelo. La textura del suelo se considera una propiedad básica porque los tamaños de las

partículas minerales y la proporción relativa de los grupos por tamaños varían

considerablemente entre los suelos, pero no se alteran fácilmente en un determinado

suelo.

El procedimiento analítico mediante el que se separan las partículas de una

muestra de suelo se le llama análisis mecánico o granulométrico y consiste en determinar

la distribución de los tamaños de las partículas. Este análisis proporciona datos de la

clasificación, morfología y génesis del suelo, así como, de las propiedades físicas del

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suelo como la permeabilidad, retención del agua, plasticidad, aireación, capacidad de

cambio de bases, etc. Todos los suelos constan de una mezcla de partículas o

agrupaciones de partículas de tamaños similares por lo que se usa su clasificación con

base en los límites de diámetro en milímetros.

Clasificación de las partículas del suelo según el United States Departament of

Agriculture.

Clasificación de los suelos para su uso en carreterasEl sistema de clasificación AASHTO (American Association of State Highway and

Transportation Officials) (Designación ASTM D-3282; método AASHTO M145) es uno de

los primeros sistemas de clasificación de suelos, desarrollado por Terzaghi y Hogentogler

en 1928. Este sistema pasó por varias revisiones y actualmente es usado para propósitos

ingenieríles enfocados más en el campo de las carreteras como la construcción de los

terraplenes, subrasantes, sub bases y bases de las carreteras. Sin embargo es necesario

recordar que un suelo que es bueno para el uso de subrasantes de carreteras puede ser

muy pobre para otros propósitos.

Este sistema de clasificación está basado en los resultados de la determinación

en laboratorio de la distribución del tamaño de partículas, el límite líquido y el límite

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plástico. La evaluación de los suelos dentro de cada grupo se realiza por medio de un

índice de grupo, que es un valor calculado a partir de una ecuación empírica. El

comportamiento geotécnico de un suelo varía inversamente con su índice de grupo, es

decir que un suelo con índice de grupo igual a cero indica que es material “bueno” para la

construcción de carreteras, y un índice de grupo igual a 20 o mayor, indica un material

“muy malo” para la construcción de carreteras.

Los suelos clasificados dentro los grupos A-1, A-2 y A-3 son materiales granulares

de los cuales 35% o menos de las partículas pasan a través del tamiz Nº 200. Los suelos

que tienen más del 35% de partículas que pasan a través del tamiz Nº 200 se clasifican

dentro de los grupos de material fino A-4, A-5, A-6 y A-7. Estos suelos son principalmente

limo y materiales de tipo arcilla.

Estudio de suelos para la construcción de carreterasLa ingeniería de caminos, y la construcción de calles y autopistas son, a la vez,

arte y ciencia. Sin embargo los caminos son, en primer lugar, un medio de transporte.

Deben construirse para resistir y mantener adecuadamente el paso de los vehículos. Con

objeto de lograrlo, el diseño de adoptar ciertos criterios de resistencia, seguridad y

uniformidad. La mayor parte de estos criterios proceden de la dura escuela de la

experiencia, mientras que algunos han evolucionado con la investigación y sus

correspondientes ensayos. Así se ha establecido normas generales. Pero Estas se

encuentran sujetas a modificaciones, ya que los caminos están asociados Íntimamente

con la superficie de la tierra, la cual rara vez se sujeta a criterios matemáticos.

Se denomina pavimento a toda la estructura de una carretera, el pavimento está

conformado por:

Rasante de pavimento

Capa o Carpeta de Rodadura

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Capa Base

Capa Drenante / Capa Binder (Esta capa se encuentra entre las capas Base y Sub

– base)

Capa Sub – base

Capa Sub – rasante

Terreno de Fundación o Explanada

Existen tres tipos de pavimentos que son:

Pavimentos Flexibles (Concreto asfáltico - Tratamiento Superficial).

Pavimento Rígido.

Pavimento Articulado.

Compactación de los suelos Compactar es la operación previa, para aumentar la resistencia superficial de un

terreno sobre el cual deba construirse una carretera y otra obra. Aplicando una cantidad

de energía la cual es necesaria para producir una disminución apreciable del volumen de

hueco del material utilizado.

El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los diversos

factores que lo influyen. Un cambio de este equilibrio puede provocar una alteración física,

química o biológica. La compactación es la principal causa de alteración del suelo.

Hay dos situaciones con elevado riesgo de compactación: áreas con fuerte tránsito de

vehículos y personas, y áreas cercanas a lugares en construcción. Hay suelos con una

tendencia más o menos acentuada a la compactación, en función de la composición,

estructura y contenido de humedad. Las constructoras a menudo trabajan con

maquinarias muy pesadas, sin delimitar la zona en la que se encuentran y se plantarán

árboles. Se desconocen cuál es la superficie que abarca el aparato radical, así como, se

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ignoran los efectos derivados de la compactación y dificultad que se encuentran para

intentar resolverlo.

Características de la compactación de los suelos La compactación de los suelos se produce por la reorientación de las partículas o por

la distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. En un suelo no cohesivo la

compactación ocurre mayormente por la reorientación de los granos para formar una

estructura más densa. La presión estática no es muy efectiva en este proceso porque los

granos se acuñan unos contra otros y resisten el movimiento.

Si los granos se pueden liberar momentáneamente, las presiones, aun las ligeras, son

efectivas para forzarlos a formar una distribución más compacta. El agua que fluye

también reduce el rozamiento entre las partículas y hace más fácil la compactación, sin

embargo el agua en los poros también impide que las partículas tomen una distribución

más compacta. Por esta razón la corriente de agua sólo se usa para ayudar a la

compactación, cuando el suelo es de granos tan gruesos que el agua abandona los poros

o huecos rápidamente.

En los suelos cohesivos la compactación se produce por la reorientación y por la

distorsión de los granos y sus capas absorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea lo

suficientemente grande para vencer la resistencia de cohesión por las fuerzas entre las

partículas.

Para lograr una compactación eficiente en los suelos no cohesivos se requiere una

fuerza moderada aplicada en una amplia área, o choque y vibración. La compactación

eficiente en los suelos cohesivos requiere presiones más altas para los suelos secos que

para los húmedos, pero el tamaño del área cargada no es crítico. La eficiencia se mejora

aumentando la presión durante la compactación a medida que el peso específico y la

resistencia aumentan.

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Pruebas específicas de suelos para el diseño de pavimentos rígidos y flexibles

Tipo Rígido Las pruebas utilizadas son: la proctor para conocer su peso específico, y la humedad

óptima de compactación. Para este mismo método se elaboran especímenes para el

ensaye de expansión y el de perdida por cepillado en ciclos de humedecimiento y secado,

además de esto se le aplica una prueba a la resistencia de compresión sin confinar

(simple).

Ensayos de geotecnia.

Los ensayos geotécnicos de laboratorio son pruebas realizadas para la determinación

de las características de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento o bien

para el chequeo del cumplimiento de un material que se está comprado o confeccionando.

Estos ensayos se ejecutan sobre las muestras previamente obtenidas en el terreno y,

dependiendo del tipo de ensayo, se exigen distintas calidades de muestra. Los ensayos

básicos realizados en todas las construcciones de pavimentos rígidos son:

Granulometría

Determinar la distribución por tamaño de las partículas mayores que 0.08 mm de una

muestra de suelo, mediante tamizado.

Cuarteo de muestras

El objetivo de este ensayo es reducir y homogenizar la muestra ya sea de suelo,

áridos y agregados pétreos en general, para lograr la mayor representatividad posible, el

cual puede ser mediante dos procedimiento, uno es manual y otro mecánico.

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Límite liquido

Encontrar el contenido de agua para un material dado, fijando la división entre el

estado casi líquido y plástico de un suelo, definiéndolo mediante la máquina de

Casagrande.

Límite Plástico

El objetivo de éste ensayo es determinar el porcentaje de humedad del suelo que ha

producido un cilindro de aproximadamente 3 mm de diámetro. Es decir, el porcentaje o

contenido de agua que limita el estado plástico del estado resistente semisólido. Al mismo

tiempo nos indica el índice de plasticidad el cual está dado por la diferencia con el límite

líquido.

Relación Humedad -densidad, PROCTOR modificado

Determinar la humedad óptima para lograr la densidad máxima compactada seca.

Cono de arena para determinar la densidad del terreno.

Determinar en terreno la densidad de suelo cuyo tamaño absoluto sea menor o igual a 50

mm en un caso o menores o iguales a 150 mm, en el otro.

Ensaye CBR

Determinar la capacidad de soporte en el laboratorio, preparando tres probetas de suelo

con la humedad óptima arrojada en el proctor y niveles de energía variables.

Tipo Flexible Prueba de Consistencia

Se utiliza para determinar la consistencia de los materiales asfalticos semi-solidos que

son más viscosos que el grado 3,000 o que tienen una penetración mayor que 300, ya

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que estos materiales no pueden ensayarse convenientemente con el uso ya sea de la

prueba de viscosidad de Saybolt Furol o de la prueba de penetración.

Prueba de flotación

Cuando se usan materiales asfalticos para la construcción de los pavimentos de los

caminos, se les sujeta a cambios de temperatura y a otras condiciones climáticas durante

un intervalo de tiempo. Estos cambios del material producidos por la intemperie, pueden

conducir a la perdida de plasticidad, agrietamiento, abrasión anormal de la superficie y a

la falla final del pavimento.

Prueba de durabilidad

Las pruebas para la velocidad de curación se basan en factores inherentes que pueden

controlarse. Comúnmente se usan la volatilidad y la cantidad de disolvente para indicar la

velocidad de curación.

Prueba de velocidad de curación

Con este ensayo se busca determinar la proporción adecuada de cemento asfáltico en la

mezcla hecha en laboratorio, además se mide la estabilidad y flujo de las muestras; se

determina la cantidad de asfalto suficiente para recubrir completamente los agregados y

por último se realiza un análisis de densidad en donde se observan los vacíos de la

mezcla.

Tipos de máquinas para el movimiento de tierras La maquinaria de movimiento de tierras es un tipo de equipo empleado en la

construcción de caminos (carreteras o caminos rurales), ferrocarriles, túneles,

aeropuertos, obras hidráulicas, y edificaciones. Está diseñada para llevar a cabo varias

funciones, entre ellas: soltar y remover la tierra, elevar y cargar la tierra en vehículos que

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han de transportarla, distribuir la tierra en tongadas de espesor controlado, y compactar la

tierra. Algunas máquinas pueden efectuar más de una de estas operaciones.

Entre otras se pueden mencionar las siguientes máquinas para movimiento de tierra:

Pala excavadora . Existen varios tipos: por su forma de locomoción pueden

clasificarse en excavadoras sobre orugas, o sobre neumáticos.

Topadora , a menudo conocida por su nombre en inglés, bulldozer (véase

maquinaria de construcción). Estas máquinas remueven y empujan la tierra con su

cuchilla frontal. La eficiencia de estas máquinas se limitan a desplazamientos de

poco más de 100 m en horizontal. Existen dos tipos: bulldozer (cuchilla fija) y

angledozer (su cuchilla puede pivotar sobre un eje vertical). Estas máquinas

suelen estar equipadas con dientes de acero en la parte posterior, los que pueden

ser hincados en el terreno duro, al avanzar la topadora con los dientes hincados

en el suelo lo sueltan para poderlo luego empujar con la cuchilla frontal.

Pala cargadora frontal . Estos equipos se utilizan para remover tierra relativamente

suelta y cargarla en vehículos de transporte, como camiones o volquetes. Son

generalmente articuladas para permitir maniobras en un espacio reducido.

Mototraílla o simplemente traílla , conocida también por su nombre inglés scraper.

Estas máquinas se utilizan para cortar capas uniformes de terrenos de una

consistencia suave, abriendo la cuchilla que se encuentra en la parte frontal del

recipiente. Al avanzar, el material cortado es empujado al interior del recipiente.

Cuando este se llena, se cierra la cuchilla, y se transporta el material hasta el lugar

donde será depositado. Para esto se abre el recipiente por el lado posterior, y el

material contenido dentro del recipiente es empujado para que salga formando una

tongada uniforme.

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Motoniveladora , también conocida por el nombre inglés grader. Se utiliza para

mezclar los terrenos, cuando provienen de canteras diferentes, para darles una

granulometría uniforme, y disponer las tongadas en un espesor conveniente para

ser compactadas, y para perfilar los taludes tanto de rellenos como de cortes.

Camión de volteo , motovolquete autopropulsado o camión de volteo es un

vehículo utilizado en la construcción destinado al transporte de materiales ligeros,

y consta de un volquete, tolva o caja basculante, para su descarga, bien hacia

delante o lateralmente, mediante gravedad o de forma hidráulica. Se distingue

sustancialmente del camión volcador o dumper truck por su configuración: el

motovolquete autopropulsado generalmente tiene el contenedor de carga en la

parte frontal delante del conductor, mientras que el camión volcador lo tiene en la

parte trasera, detrás de la cabina del conductor. Como el puesto de conducción

está ubicado detrás del volquete, sobre las ruedas traseras, se hace necesario

colocar de forma adecuada la carga, para permitir la visibilidad.

Compactadora , Actualmente es normal que la compactación se logre mediante un

elemento vibratorio situado dentro del cilindro, incrementando la capacidad de

compactar o reduciendo el peso necesario. Esta disposición permite, además, la

fabricación de equipos livianos y capaces de operar en áreas reducidas.

Precio de Renta de Maquinaria para Movimiento de Tierras

Máquina Precio hora

Retroexcavadora Q600.00

Excavadora de oruga

Q450.00

Motoniveladora Q600.00

Acarreo de Material

Q6.50 por m3/km2

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Precio por metro cúbico de los distintos tipos de suelo

Material Precio metro cúbico

Material tipo Selecto Q100.00

Material Granular para subrasante

Q100.00-Q150.00

Arena Q150.00

Piedrín Q225.00

Piedra Bola (gaviones) Q150.00

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Conclusión

Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y

muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para

terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y

comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el

desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de

los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos.

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Recomendaciones

Estudiar a fondo las características y similitudes que tienen los diversos tipos de

suelos existentes.

Informarse de los precios de renta de los diferentes tipos de máquinas utilizadas

para el movimiento de tierras, cuál es su función, el costo por hora de renta y el

costo de la máquina en sí.

Diferenciar los distintos tipos de suelo.

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E-grafía

http://www.ejemplode.com/36-biologia/3726-caracteristicas_de_los_suelos.html

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/2500/2631/html/

2_caractersticas_fsicas_del_suelo.html

http://vialidad2011.blogspot.com/2011/06/estudio-de-suelos-para-la-

construccion.html

http://www.monografias.com/trabajos65/propiedades-suelo/propiedades-

suelo.shtml

http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2011/04/estudios-de-suelos-para-la-

construccion.html

http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/04/sistema-de-clasificacion-aashto.html

http://html.rincondelvago.com/compactacion-de-suelos.html

http://es.slideshare.net/rosabeatrizvillaloboshuaman/diseo-de-pavimento-flexible-y-

rgido

http://www.registrocdt.cl/registrocdt/www/admin/uploads/docTec/Pavimentos.pdf

https://prezi.com/ynv9hgvn8erb/ensayos-en-pavimentos-flexibles/

https://prezi.com/yfndafrfcqp2/ensayo-para-pavimentos-rigidos/

https://es.wikipedia.org/wiki/Autovolquete

https://es.wikipedia.org/wiki/Maquinaria_de_movimiento_de_tierras

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