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Caminos II

ING. MOHAMMAD HUSSEN1DOCENTE: ING. MOHAMMAD HUSSENCLASIFICACION GENERAL DE LOS EQUIPOS DE CONSTRUCCION EQUIPOS O MAQUINARIA ESTANDAR:Fabricacin en serie, existe en el mercado variedad de modelos, tamaos y formas de trabajo.Existencia de repuestos en el mercado. Equipos o maquinaria especial: son aquellos que se fabrican para ser usados en una sola obra de caractersticas especiales o para un tipo de operacin especifica.

Maquinaria Pesada Utilizada en Proyectos de Construccin vialEn general se encuentra maquinaria pesada con motores elctricos, a gasolina o Diesel, con sistemas de traccin sobre orugas o llantas y con herramientas accesorias controladas mediante sistemas electrnicos, hidrulicos o neumticos con las cuales se realizan las diferentes actividades que hacen parte de la construccin de un proyecto vial. Tractor (Bulldozer)El tractor es una mquina autopropulsado muy generalizada, est diseada para trabajos mltiples (distancias cortas), especialmente para empujar o jalar equipo de construccin y, en consecuencia, puede usarse en toda clase de trabajos de Carreteras.En otras palabras el Tractor es un tipo de mquina montada sobre orugas equipada con una hoja recta en la parte delantera acoplada con la cual se empuja el material hacia un lado.

las orugas forman parte de un cinturn flexible con un conjunto de eslabones rgidos unidos unos a otros fuertemente. Los eslabones ayudan al vehculo a distribuir el peso en una superficie mayor que la que hubiera tenido con el empleo de ruedas, y esto hace que pueda moverse por un nmero mayor de superficies sin hundirse debido a su propio peso. Limpieza de terrenos y Explanaciones

Los tractores de orugas estn diseados para trabajar en lugares con pendientes bastante inclinadas debido a su gran potencia, balance y estabilidad.

lampn (Hoja topadora) es un accesorio que se acopla a los tractores para realizar trabajos de corte, empujar y extender el material.

SELECCION DE HOJASPara obtener una buena produccin se requiere adecuada relacin entre la hoja empujadora y el tractor.Considere primero la clase de trabajo que har el tractor la mayor parte del tiempo. Luego, halle lo siguiente:Materiales que se van a mover.Limitaciones de los tractores.Materiales que se van a mover:Tamao y forma de las partculas: Cuanto ms grandes sean las partculas, ms difcil es la penetracin de la cuchillaVacos: Cuando no hay vacos, o son muy pocos, la mayor parte de la superficie de cada partcula est en contacto con otras. Esto constituye una ligazn que debe romperse. Un material bien nivelado carece de vacos y es generalmente muy denso, de modo que es difcil extraerlo del banco o tajo.Limitaciones de los tractoresEl peso y la potencia disponible de la mquina determinan su capacidad de empuje. Ningn tractor puede aplicar ms empuje en kg que el peso de la mquina y que la fuerza mxima que suministre el tren de fuerzaHoja U (Universal): se usan para el empuje de grandes cargas a largas distancias

Hoja S (recta) La hoja recta es la ms adaptable de todas. Como es ms pequena que la hoja U o SU, es ms fcil de maniobrar, y puede empujar una gran variedad de materiales

Hoja SU: combina las mejores caractersticas de las hojas S y U. Tiene mayor capacidad por habrsele aadido alas cortas que incluyen slo las cantoneras. Las alas mejoran la retencin de la carga y permiten conservar la capacidad de penetrar y cargar con rapidez en materiales muy compactados y de trabajar con una gran variedad de materiales en aplicaciones de produccin. Un cilindro de inclinacin aumenta la productividad y versatilidad de esta hoja. Equipada con una plancha de empuje.

Escarificador (Ripper): es un accesorio que se acopla a los tractores, que descienden clavndose en el terreno y al ser arrastrado produce profundos surcos, quebrantndolo y aflojndolo cuando sea demasiado duro el terreno para fragmentar las rocas y preparar el terreno para su arranque mediante la hoja empujadora.

17Usos de los tractoresExcavaciones a cielo abierto excavando, transportando y amontonando dentro del radio de accin de cargadoras y caminos, siendo las distancias pequeas (20m. 100m.).Aproximar y extender materiales en la construccin de terraplenesMantenimiento de las vas de accesoExtraccin de derrumbesRecolectar fragmentos de roca producto de voladuras o materiales previamente fragmentados.Extender materiales rocosos para el mejoramiento de la subrasante.

TrallasLas trallas son, en esencia, cajones metlicos de diversas capacidades que, montados sobre ruedas con llantas, y accionados mediante sistemas mecnicos pueden cargar, transportar y extender materiales sueltos.

Las trallas son en general de dos tipos:remolcadas por tractorTienen su propio motor (mototrallas)

MOTOTRAILLA

De un motorExcavadoraMquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una superestructura capaz de efectuar una rotacin de 360, que excava, carga, eleva, gira y descarga materiales por la accin de una cuchara fijada a un conjunto de pluma y balancn, sin que se el chasis o la estructura portante se desplace.

Las Excavadoras son equipos que se utilizan en una amplia variedad de trabajos de excavacin, donde el material a excavar se encuentra bajo el nivel del piso en el que se apoya la mquina.Las Excavadoras ms grandes gracias a su alcance, profundidad y productividad se han abierto paso a nuevas aplicaciones en excavaciones en general, trabajos de canteras y manejo de materiales.Excavacin y carga de grandes volmenes de tierraDiferentes tipos de cucharones segn el tipo de uso

ModeloPotenciaCapacidades del Cucharn (colmado)320138 hp1.5m3 330222hp2.2m3365385hp3.50m3

Ventajas de las excavadoras sobre orugas:Mayor TraccinMejor maniobrabilidad para terrenos muy difcilesCargador Fronatluna mquina autopropulsada con una gran capacidad de carga y potencia, idnea para labores de extraccin y movimiento de tierras.

RetroexcavadorasMquina autopropulsada que se caracteriza por su versatilidad y la ventaja para trabajar en espacios reducidos

MotoniveladoraSon maquinas muy verstiles de terminacin superficial se usan para mover tierra u otro material suelto.La funcin principal de la motoniveladora es nivelar, modelar o dar la pendiente necesaria al material en que trabaja

Aplicaciones:Mantenimiento de caminosNivelacin y escarificacin de superficieExcavacin de cunetasNivelacin de taludes

CompactadoresSon maquinas autopropulsadas utilizadas posterior al extendido de los materiales granulares que permiten obtener las densidades necesarias para que el suelo adquiera la resistencia requerida

Rodillo liso vibratorioRodillo liso vibratorio tndem para asfalto

Rodillo NeumticoRodillo de pata de cabraEquipos de Riego (Imprimadores)

Pavimentadora o ExtendedoraSon maquinas autopropulsadas diseadas para colocar mezclas asflticas con espesor, alineamientos, pendientes y anchos especificados.

Fresadora de Asfalto

Otros equipos

RENDIMIENTORendimiento de EquiposEl rendimiento es la capacidad de trabajo en un tiempo determinado.Formas de medir el rendimiento:Tablas histricas.Informacin del fabricanteSeguimiento insitu.

Factores que influyen en el rendimiento de los equipos:Factores Primarios:Factores humanos.Factores geogrficos.Naturaleza del terreno.Factores Secundarios:Proporciones del equipo: para determinar el volumen del equipo a emplear.Metas por alcanzar: para establecer rendimientos aproximados y tipos de maquinas a utilizar, de acuerdo a la misin y plazosDistancia a la que los materiales deben transportarse o moverse ,para establecer el tipo y cantidad de maquinas a utilizar.

EficienciaLa eficiencia de un equipo es el trabajo, la energia y/o la potencia.La eficiencia de un equipo depende de la antigedad del equipo, el estado y el desgaste de su partes mecnicas, la habilidad del operador.

El factor de conversin f se debe a que los materiales al ser arrancados o movidos de su estado natural sufren primero un esponjamiento, o sea que aumentan de volumen, se vuelven as materiales sueltos, posteriormente, debido a la compactacin, ese volumen se reduce a un menor volumen del que, tuvo el material antes de ser movido.Clase de suelosCondicin ActualEstado de materialEstado NaturalEstado SueltoEstado CompactadoArenaEstado Natural1.001.110.95Estado Suelto0.901.000.86Estado Compactado1.051.171.00Tierra ComnEstado Natural1.001.250.90Estado Suelto0.801.000.72Estado Compactado1.111.391.00Clase de suelosCondicin ActualEstado de materialEstado NaturalEstado SueltoEstado CompactadoArcillaEstado Natural1.001.430.90Estado Suelto0.701.000.63Estado Compactado1.111.591.00Roca FracturadaEstado Natural1.001.501.30Estado Suelto0.671.000.87Estado Compactado0.771.151.00Grava Estado Natural1.001.120.95Estado Suelto0.901.000.85Estado Compactado1.051.181.00Tiempo o duracin del cicloEl tiempo necesario para hacer de ida y vuelta se denomina tiempo de ciclo. En cualquier trabajo, las mquinas se adaptan a un ciclo de trabajo determinado. En este ciclo estn incluidas las operaciones de carga, acarreo, descarga y retorno al lugar original.Tiempo Fijo: es el tiempo que tomar la maquina durante un ciclo, en todo aquello que no sea acarreo y retorno. Incluye el tiempo para cargar, descargar y maniobrar en el curso del trabajo. Tiempo Variable: Es el tiempo necesario para transportar el material y regresar vaco.Tractor

Calcular el Rendimiento de un Tractor D6 en tierra comn siendo la distancia de transporte es de 30.00 m.

Q= 3.18m3E= 80%f= 1.25Cm:Tiempo fijo: en una ida y vuelta hay dos veces de cambio de marcha: 10seg. *2=20seg.=0.33 minTiempo Variable:Tiempo de ida: la velocidad =3.54Km/hr30*60/(3.54*1000) = 0.51 min.

Tralla

Calcular el Rendimiento de una tralla con capacidad al ras de 6.9 m3 remolquada por un tractor D6 en tierra comn (suelta a compactada) siendo la distancia de transporte es de 180.00 m en cada sentido y la velocidad es de 6.40 Km./hr

SolucinDeterminar el valor de Cm:Tiempo Fijo: Carga: 1minEsparcido: 0.50min.Vueltas: 0.50min.Cambio de marcha 0.50min.Total tiempo fijo = 2.50min.Tiempo Variable:(360*60)/(6.4*1000) = 3.40min.Cm = 2.50min + 3.40min = 5.90min.Palas Mecnicas (Escavadoras)

Capacidad del cucharon Q.- La capacidad de un cucharn es su capacidad de carga cantidad de metros cbicos que el cucharn carga cuando el material est a nivel.

Factor de conversin de los sueltos f.- La capacidad del cucharn se expresa en metros cbicos de material en sitio o compactado debe de usarse el factor de conversin apropiado, segn tabla.

Factor de eficiencia de la pala E.- La estimacin del factor de eficiencia de la pala se hace tomando en cuanta que el trabajo durante los 60 minutos de la hora, se obtienen muy raras veces. Se pierde algo del tiempo til mientras la mquina se desplaza en el trabajo, se sube o baja la pluma innecesariamente a consecuencia del trabajo mismo, se provee de combustible a la mquina y por ltimo en pequeos descansos del operador. La experiencia demuestra que con un operador de eficiencia promedio E es de 0.80 puede usarse pero se recomienda mejor controlar en cada trabajo.

Eficiencia del cucharn K.- El factor K tiene distintos valores para diferentes capacidades Q de los cucharones y para diferentes tipos y condiciones de suelos.

Pala con Cuchara (Shovel)

Cucharon de almeja (Clamshell)

Cucharon de arrastre (Dragalinas)

Ciclo de excavacin de la excavadora El ciclo de excavacin de la excavadora consta de cuatro partes:Carga del cucharnGiro con cargaDescarga del cucharnGiro sin cargaEl tiempo total del ciclo de la excavadora depende del:Tamao de la mquina (las mquinas pequeas tienen ciclos ms rpidos que las mquinas grandes).Las condiciones de la obra. A medida que stas se hacen ms difciles (se dificulta ms la excavacin, la zanja es ms profunda, hay ms obstculos, etc.), baja el rendimiento de la excavadora. A medida que se endurece el suelo y se dificulta su excavacin, se tarda ms en llenar el cucharn. A medida que la zanja se hace ms profunda y la pila del material que se saca crece, el cucharn tiene que viajar ms lejos y la superestructura tiene que hacer mayores giros con cada ciclo de trabajo.

Calcular el nmero de metros cbicos movidos por hora, en esas condiciones:Pala con cucharn de puntas, (Shovel).Capacidad del cucharn (Q) 0.57 m3, (3/4 yardas cbicas).Material que se excava: arcilla suelta.Tipo de excavacin: Liviana.Factor de Conversin f : 1.43 (Tabla - Natural a suelto)Factor de Eficiencia E = 0.80Factor de Eficiencia K = 0.95 (Tabla).Cm = 18 segundos (Tabla).

COMO AUMENTAR AL MAXIMO LA PRODUCCION CON UNA EXCAVADORA DE GRAN VOLUMENAltura del banco y distancia al camin ideales: El material es estable, la altura del banco debe ser aproximadamente igual a la longitud del brazo. El material es inestable, la altura del banco debe ser menor. La posicin ideal del camin es con la pared cercana de la caja del camin situada debajo del pasador de articulacin de la pluma con el brazo.

Zona de trabajo y ngulo de giro ptimos: Para obtener la mxima produccin, la zona de trabajo debe estar limitada a 15 a cada lado del centro de la mquina o aproximadamente igual al ancho del tren de rodaje. Los camiones deben colocarse tan cerca como sea posible de la lina central de la mquina. La ilustracin muestra dos alternativas posibles.

Distancia ideal del borde: La mquina debe colocarse de forma que el brazo est vertical cuando el cucharn alcanza su carga mxima.Si la mquina se encuentra a una distancia mayor, se reduce la fuerza de desprendimiento.Si se encuentra ms cerca del borde, se perder tiempo al sacar el brazo.El operador debe comenzar a levantar la pluma cuando el cucharn haya recorrido el 75% de su arco de plegado. En ese momento el brazo estar muy cerca de la vertical.

Calcular el nmero de metros cbicos movidos por hora de un cargador frontal (938G) capacidad del cucharon es 2.5m3 (3.25 yr3), en tierra comn siendo la distancia de transporte es de 30.00 m.

Q= 2.50m3E= 80%f= 1.25K= 0.95Cm:Tiempo fijo (de la tabla): =0.5 minTiempo Variable: la velocidad =4.00 Km/hr.30*60/(4.00*1000) = 0.45 min.R= (2.5*1.25*0.80*0.95)*60/0.45 = 316.66 m3/hr.

Numero de unidades de transporet

Calcular el numero de volquetes necesarios para transportar el material de excavacin de una excavadora con una pala de 0.57m3 (excavacin mediana). siendo la distancia de transporte es de 2000m. Y la capacidad del camin es de 2.28m3.La velocidad de ida = 30 Km./hr.La velocidad de vuelta = 60 Km./hr.

Solucin:El nmero de ciclos requeridos para llenar un camin n= 2.28/0.57 = 4 ciclos.T1 (Tiempo de vaciado) = 0.5min.T2 ( Tiempo de cuadrar el camin) = 2min.V1 = 30*1000/60= 500 m/min.V2 = 60*1000/60= 1000m/min.Cm (excavadora) = 20 seg. (segn tabla)Calcular el numero de camiones necesarios para mover 229.5m3/hr. producidas por un tractor,Capacidad de cada camin = 1.91m3Velocidad de ida del camin = 16Km/hr.Velocidad de vuelta del camin = 32Km/hr. Tiempo de carga = 2min.Tiempo de descarga = 1min Factor de eficiencia = 0.80Distancia recorrida = 800m.1 camin transporta 1.91m3 en 9.37min1 camin realizara 6.4 viajes en 1hr.1 camin transportara 12.23m3 1hr.Numero de camiones = 229.5/12.23= 19camiones

MotoniveladorasSe tiene 8 Km. de camino con material de grava que debe de ser nivelado y perfilado con una motoniveladora. Se requiere 5 pasadas para hacer la nivelacin y perfilado. La clase del material de grava permite las siguientes velocidades: Para la primera y segunda pasada: 2.06km/h Para la tercera y cuarta pasada: 4km/h Para la quinta pasada: 4.83km/h Factor Eficiencia= 0.80

Calcular el rendimiento de una motoniveladora 120G tomando en cuenta lo siguiente:Longitud por perfilar en metros 312m. Ancho de la calzada mas bermas 6.00m.Motoniveladora modelo 120GNumero de pasadas 6Velocidad en primera pasada 2Km/hr.Velocidad en segunda pasada 2Km/hr.Velocidad en tercera pasada 4Km/hr.Velocidad en cuarta pasada 4Km/hr.Velocidad en quinta pasada 5Km/hr.Velocidad en sexta pasada 5Km/hr.Eficiencia 0.75

Una motoniveladora 140H con una vertedera de 3,66 m (12 pies) est haciendo trabajo de mantenimiento de una carretera de segundo orden. La mquina trabaja a una velocidad media de 13 km/hr con un ngulo de transporte de la vertedera de 30 grados. Cul es la produccin de la motoniveladora en funcin del rea cubierta?A = S * (Le - Lo) * 1000 * EDonde:A: rea de operacin horaria (m2/hr)S: Velocidad de operacin (km/hr)Le: Longitud efectiva de la hoja (m)Lo: Ancho de superposicin (m)E: Eficiencia del trabajo

Para otras longitudes de hoja y otros ngulos:Longitud efectiva = Longitud de la hoja x cos (ngulo)Ancho de superposicin:El ancho de superposicin es generalmente 0,6 m (2,0 pies). Esta superposicin es para mantener los neumticos fuera de los camellones en la pasada de retorno.