Manual de Movimiento de Tierras a Cielo Abierto

1�

Índice

Nota del autor ...................................................................................................................... 7Prólogo .............................................................................................................................. 11Índice ................................................................................................................................. 15Índice de anunciantes ........................................................................................................ 41

1ª Parte - Introducción al estudio de movimientos de tierras a cielo abierto

CapÍtulo 1- IntroduCCIón

1.1- Finalidad de los movimientos de tierras .................................................................... 451.2- Sistemática de los trabajos de movimientos de tierras .............................................. 451.3- Elementos principales que entran en juego ............................................................... 461.4- Importancia de los hombres en los movimientos de tierra ........................................ 471.5- Importancia de las máquinas en los movimientos de tierra ....................................... 481.6- Tipos de movimientos de tierras .....................................................................................481.7- Diversos tipos de movimientos de tierras a cielo abierto .......................................... 491.8- Operaciones típicas en los movimientos de tierras a cielo abierto ..................................... 491.9- Tipos de máquinas utilizadas con más frecuencia .................................................501.10- Alcance del Manual ................................................................................................. 50

01-Indice Movimiento de Tierras 15 15 14/05/2010 13:44:16

16

MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

CapÍtulo 2- EstudIo dE los movImIEntos dE tIErras a CIElo abIErto

2.1- Criterios principales a seguir en el estudio de un movimiento de tierras .................. 512.2- Esquema general del estudio de un movimiento de tierras........................................ 512.3- Examen preliminar .................................................................................................... 52 2.3.1- Análisis preliminar. Datos generales ............................................................ 52 2.3.2- Datos geológicos y geotécnicos ................................................................... 55 2.3.3- Datos topográficos y mediciones ................................................................. 55 2.3.4- Compensación de tierras. Tajos de trabajo .................................................. 58 2.3.5- Datos ambientales. Influencia de la meteorología de la zona ...................... 61 2.3.6- Determinación de objetivos ......................................................................... 61

CapÍtulo 3- EstudIo dE los planEs básICo y gEnEral

3.1- Síntesis de sistemas de construcción de unidades principales ................................... 65 3.1.1- Operaciones a realizar .................................................................................. 65 3.1.2- Selección de la maquinaria y de los métodos de trabajo ............................. 653.2- Estudio de un plan de ejecución de obra ............................................................................ 70 3.2.1- Relación de las operaciones tipo en cada tajo ............................................. 71 3.2.2- Estudio de las operaciones tipo a realizar ................................................. 71 3.2.3- Factores de productividad. Estimación de tiempos de ejecución ................ 72 3.2.4- Resúmenes de productividad y recursos ........................................................................73 3.2.5- Programación de los trabajos ....................................................................... 75 3.2.6- Estimación de recursos necesarios ............................................................... 75 3.2.7- Estimación de los costes directos................................................................. 793.3- Plan básico ................................................................................................................. 793.4- Plan detallado de ejecución de las obras .................................................................................793.5- Organización de la obra para ejecutar con eficacia el programa de trabajos ..................... 793.6- Presupuesto general. Directrices ........................................................................823.7- Plan financiero. Ideas generales ......................................................................................833.8- Ejecución de la obra. Normas generales ................................................................83

CapÍtulo 4- parámEtros gEotéCnICos

4.1- Materiales manejados en los movimientos de tierras ................................................. 854.2- Suelos ... ..................................................................................................................... 854.3- Componentes de los suelos ........................................................................................ 884.4- Granulometría ............................................................................................................ 894.5- Consistencia de los suelos ......................................................................................... 90


1�

ÍNDICE

4.6- Clasificación de los suelos ......................................................................................... 924.7- Parámetros más importantes de los suelos en lo referente a los movimientos de tierras .................................................................................................................... 934.8- Parámetros más importantes de las rocas en lo referente a los movimientos de tierras ... 964.9- Otros parámetros interesantes .................................................................................. 1004.10- Clasificación de los macizos rocosos según Beniawski ........................................ 1014.11- Características interesantes de los materiales utilizados en los terraplenes y pedraplenes ......................................................................................................... 1024.12- Investigación de los suelos ..................................................................................................... 1044.13- Investigación de las cualidades .............................................................................. 107

CapÍtulo 5- otros datos

5.1- Método del M.O.P. (Fomento) para la determinación del tiempo disponible para el trabajo ....................................................................................................... 109 5.1.1- Días aprovechables en la ejecución de las obras ....................................... 109 5.1.1.1- Definiciones .................................................................................. 109 5.1.1.2- Coeficientes de reducción por condiciones climáticas durante los trabajos ................................................................................... 110 5.1.1.3- Cálculo de los días utilizables para cada clase de obra en la fase constructiva .................................................................................. 1105.2- Otro método de estimación de los días utilizables en movimientos de tierras ............1115.3- Datos topográficos del proyecto ...................................................................................1135.4- Trabajos de topografía durante la ejecución del movimiento de tierras .................. 1145.5- Métodos clásicos de topografía en campo ............................................................... 1155.6- Métodos actualizados de topografía ........................................................................ 116

2ª Parte - Estudio de las operaciones principales

CapÍtulo 6- ExCavaCIonEs

6.1- Factores que determinan la facilidad de excavación de los suelos .......................... 1236.2- Clasificaciones de los suelos por su dificultad a la excavación ............................... 1246.3- Procedimientos y útiles de excavación .................................................................... 1246.4- Índices de excavabilidad y de ripabilidad de las rocas .....................................................1276.5- Campos de aplicación de diferentes métodos y útiles de excavación ............................. 1286.6- Campos de aplicación de las diferentes máquinas de excavación ........................... 1306.7- Tipos de excavaciones ............................................................................................. 1306.8- Operaciones más frecuentes en las excavaciones .................................................... 132


1�


6.9- Factores a tener en cuenta al organizar las excavaciones ........................................ 1326.10- Estabilidad de los taludes en las excavaciones abiertas ......................................... 1326.11- Métodos de control de las aguas ............................................................................ 1396.12- Sistemas de refuerzo y de contención de los bordes en excavaciones confinadas 1436.13- Protección de los taludes ....................................................................................... 1446.14- Consideraciones generales ..................................................................................... 144

CapÍtulo 7- mECánICa dE la ExCavaCIón

7.1- Mecánica de la excavación con cuchillas ................................................................ 1477.2- Variación de las componentes de la resistencia con el ángulo de ataque ................ 1497.3- Estimación del valor de la resistencia de un suelo a ser arrancado con cuchilla ..1507.4- Cuchillas con dientes en su borde de ataque ........................................................... 1517.5- Escarificadores ......................................................................................................... 1537.6- Mecánica de la operación de escarificado superficial .............................................. 1547.7- Mecánica de la operación de escarificado desde arriba con excavadora ................. 1577.8- Estimación de la resistencia al escarificado ............................................................. 1587.9- Prevoladuras de resquebrajamiento ......................................................................... 1617.10- Punzones sobre martillos demoledores .................................................................. 1617.11- Fragmentación y arranque de rocas con picas ....................................................... 162

CapÍtulo 8- ExCavaCIón por voladura

8.1- Voladuras ................................................................................................................. 1658.2- Operaciones necesarias para realizar una voladura ................................................. 1658.3- Métodos de perforación ........................................................................................... 1658.4- Disposición de los barrenos ..................................................................................... 1688.5- Datos para la determinación de parámetros de una voladura por bancos ................ 1708.6- Determinación de parámetros de las perforaciones ................................................. 1738.7- Disposición de la carga en los barrenos ................................................................... 1768.8- Secuencia de encendido ........................................................................................... 1798.9- Fragmentación de la roca volada ............................................................................. 1828.10- Voladuras auxiliares ............................................................................................... 184

CapÍtulo 9- rEtIrada dEl matErIal, Carga y transportE

9.1- Retirada del material ................................................................................................ 1859.2- Dificultades de carga y manejo de material ............................................................. 1869.3- Métodos para rebajar la resistencia al llenado de la caja ......................................... 1879.4- Diferentes formas de cargar un vehículo de transporte ........................................... 1889.5- ¿Cuánto se debe llenar el cazo de una máquina de carga? ...................................... 188


1�

ÍNDICE

9.6- Transporte del material ............................................................................................ 1899.7- Factores más importantes en el método de transporte ............................................. 189 9.7.1- Distancia de acarreo ................................................................................... 190 9.7.2- Características del camino de acarreo ........................................................ 191 9.7.3- Material a transportar ................................................................................. 191 9.7.4- Volumen y cadencia de transporte ............................................................. 192 9.7.5- Forma del banco de materiales .................................................................. 1929.8- Estudio del conjunto de las dos operaciones carga-transporte según los diversos casos que pueden presentarse ................................................................................... 192 9.8.1- La cargadora o máquina que ayuda a la carga no está saturada y tiene periodos de inactividad entre ciclos sucesivos ............................... 192 9.8.2- La cargadora está saturada por sobreabundancia de máquinas de transporte ......................................................................... 194

CapÍtulo 10 - mECánICa dE la rEtIrada dEl matErIal, Carga y transportE

10.1- Retirada del material .............................................................................................. 19710.2- Estimación de parámetros para el llenado de grandes cazos o cajas ..................... 19710.3- Curvas de llenado de una gran caja o cazo ............................................................ 19910.4- Métodos para rebajar la resistencia a la carga ....................................................... 20010.5- Dinámica de las máquinas de transporte con ruedas neumáticas .......................... 20110.6- Dinámica de las máquinas sobre cadenas .............................................................. 20410.7- Traficabilidad ........................................................................................................................205 10.7.1- Índice del cono del terreno....................................................................... 207 10.7.2- Cálculo del índice del cono de la máquina .............................................. 207 10.7.3- Determinación del nivel de traficabilidad ................................................ 20810.8- Estimación de la velocidad del vehículo ............................................................... 210

CapÍtulo 11- rEllEnos

11.1- Tipos de rellenos .................................................................................................... 21311.2- Requerimientos para los rellenos ........................................................................... 21511.3- Problemas más frecuentes en la construcción de los rellenos ............................... 21711.4- Requerimientos para la base de apoyo de los rellenos .......................................... 21711.5- Métodos de tratamiento de bases de terraplenes casi planas ................................. 218 11.5.1- Sustitución del material con remoción del suelo inadecuado .................. 220 11.5.2- Sustitución del material inadecuado con desplazamiento del material por voladuras ............................................................ 220


20


11.5.2.1- Voladura bajo relleno en suelos fluyentes .................................. 221 11.5.2.2- Voladura repetida bajo relleno en material no fluyente .............. 221 11.5.3- Refuerzo por formación de columnas resistentes .................................... 222 11.5.3.1- Sustitución parcial dinámica ................................................... 222 11.5.3.2- Columnas de gravas en suelos arcillosos con exceso de humedad ........................................................... 222 11.5.4- Consolidación en profundidad de suelos flojos ....................................... 222 11.5.4.1- Consolidación natural por sobrecarga .................................... 223 11.5.4.2- Consolidación de suelos granulares flojos por vibro-flotación ................................................................... 224 11.5.4.3- Consolidación dinámica .......................................................... 225 11.5.4.4- Drenes verticales. Aplicaciones .............................................. 229 11.5.4.5- Método de vacío ....................................................................... 23111.6- Problemas de bases de terraplenes sobre superficies inclinadas ............................ 23211.7- Tratamientos superficiales y muros de contención ................................................ 234 11.7.1- Tratamiento de taludes contra la erosión ................................................. 235 11.7.2- Muros de contención ................................................................................ 235 11.7.3- Muros de hormigón .................................................................................. 235 11.7.4- Muros de tierra armada con escamas de hormigón .................................. 237 11.7.5- Muros de tierra reforzada con geotextiles ................................................ 237 11.7.6- Muros de tierra reforzada con geomalla y paramento de bloques ........... 238 11.7.7- Muros jaula .............................................................................................. 239 11.7.8- Muros de gaviones de piedra ................................................................... 239

CapÍtulo 12- ExtEndIdo y rEfInos

12.1- Cualidades exigidas a los terraplenes según el tipo constructivo de las estructuras que deben soportar ..................................................................... 24112.2- Exigencias en la formación de terraplenes debidas a las características de los materiales a manejar .................................................................................................... 24312.3- Descarga del material ............................................................................................ 24412.4- Útiles para el extendido y el refino ........................................................................ 24512.5- Extendido ............................................................................................................... 24612.6- Corrección de la humedad ..................................................................................... 24712.7- Refino superficial ................................................................................................... 24912.8- Ayudas a la nivelación y refino .............................................................................. 249 12.8.1- Introducción ............................................................................................. 249 12.8.2- Ayudas a la nivelación y refino. Componentes ........................................ 250 12.8.2.1- Sensores de posición de la cuchilla de la máquina ..................... 250 12.8.2.2- Sistema de accionamiento de los mandos de movimientos de la cuchilla .............................................................................. 250


21

ÍNDICE

12.8.2.3- Receptores de señales externas de referencia ............................. 250 12.8.2.4- Sensor de altura por medio de ultrasonidos ............................... 251 12.8.2.5- Receptores de láser ..................................................................... 252 12.8.2.6- Receptores GPS .......................................................................... 252 12.8.2.7- Señales de referencia para sensores ultrasónicos ....................... 252 12.8.2.8- Emisores láser ............................................................................ 253 12.8.2.9- Aparatos para determinar la posición de la máquina ................. 253 12.8.2.10- Sistemas de radiocomunicaciones ............................................ 253 12.8.2.11- Otros componentes ................................................................... 254 12.8.3- Sistemas de ayuda a la nivelación y refino .............................................. 255 12.8.3.1-Ayudas en trabajos lineales ......................................................... 255

12.8.3.1.1- Estaquillado .................................................................. 255 12.8.3.1.2- Sistema de cable guía de referencia ............................. 255 12.8.3.1.3- Ayuda con sensores de ultrasonidos ............................. 256 12.8.3.1.4- Sistemas que utilizan láser ........................................... 257

12.8.3.2- Ayudas en trabajos en superficies planas ................................... 258 12.8.3.3- Ayudas tridimensionales ............................................................. 258

12.8.3.3.1- Sistemas con estación total robotizada. ........................ 258 12.8.3.3.2- Sistemas con receptores GPS ....................................... 259 12.8.3.3.3- Sistema mixto con estación total y GPS ...................... 262

CapÍtulo 13- fundamEntos dE la CompaCtaCIón supErfICIal

13.1- Fuerzas intergranulares .......................................................................................... 26513.2- Proceso de deformación de los suelos ................................................................... 26613.3- Influencia del contenido de agua y gas y de la permeabilidad en el comportamiento del suelo ...................................................................................... 26713.4- ¿Por qué se compacta? .......................................................................................... 268 13.4.1- Consideraciones generales sobre la compactación .................................. 269 13.4.2- Gráficos representativos del estado de un suelo ...................................... 271 13.4.3- Ensayos Proctor de compactación de un terreno ..................................... 272 13.4.4- Curvas de compactación de suelos con diferentes máquinas de compactación ...................................................................................... 274 13.4.5- Grado de humedad para la compactación ................................................ 274 13.4.5.1- Compactación normal .............................................................. 274 13.4.5.2- Compactación seca ................................................................... 275 13.4.6- Distribución de la compactación en profundidad y criterios para determinar el grado de compactación de una capa de terraplén .............. 27613.5- Ensayos varios ....................................................................................................... 277 13.5.1- Métodos para determinar in situ la densidad y humedad......................... 277


22


13.5.2- Ensayos de resistencia de un suelo, determinación del CBR y ensayo con placa de carga .............................................................277 13.5.3- Ensayo de la placa de carga ................................................................. 279

CapÍtulo 14- métodos dE CompaCtaCIón supErfICIal

14.1- Factores más importantes y métodos de compactación ......................................... 28114.2- Método de repetición de ciclos de carga – descarga .............................................. 28214.3- Influencia de la velocidad de aplicación de la carga en la deflexión obtenida ...... 282 14.3.1- Diagrama carga-deflexión de un suelo bajo un compactador de carga estática .28414.4- Distribución de la compactación a través del espesor de una capa ....................... 28614.5- Influencia de la forma de aplicar la carga .............................................................. 28714.6- Compactación por impactos .................................................................................. 28714.7- Efectos de una capa previamente compactada sobre la compactación por impactos de una nueva capa............................................................................. 28814.8- Compactación de un suelo sometido a vibración .................................................. 28814.9- Estudio de las condiciones de funcionamiento de los rodillos vibratorios ............ 29214.10- Recomendaciones para el trabajo de un rodillo con posibilidad de utilizar dos amplitudes libres ........................................................................................... 29414.11- Compactación oscilatoria .................................................................................... 29614.12- Compactación por impactos de intensidad media ............................................... 29614.13- Tipos de compactadores . .....................................................................................29914.14- Selección del compactador, espesor de tongada y número de pases ................... 30314.15- Determinación del espesor de tongada y número de pases óptimos .................... 30314.16- Velocidad óptima de trabajo ........................................................................304 14.16.1- Compactadores de neumáticos............................................................... 304 14.16.2- Compactadores de pata de cabra ............................................................ 304 14.16.3- Rodillos vibratorios................................................................................ 30514.17- Práctica de la compactación superficial ............................................................... 30614.18- Espesores óptimos y número de pases necesarios ............................................... 307

3ª PARTE - Las máquinas más utilizadas

CapÍtulo 15- máquInas dE ExCavaCIón y Carga

15.1- Generalidades ........................................................................................................ 31915.2- Equipos auxiliares de excavación .......................................................................... 319 15.2.1- Martillos demoledores en excavaciones .......................................................320 15.2.2- Métodos de trabajo................................................................................... 323 15.2.3- Producciones ........................................................................................... 324


23

ÍNDICE

15.3- Máquinas de carga ................................................................................................. 324 15.3.1- Cargadoras estáticas de carga continua .................................................... 324 15.3.1.1- Métodos de trabajo ..................................................................... 325 15.3.1.2- Producciones .............................................................................. 326 15.3.2- Cargadoras de acopios y caballones ........................................................ 326 15.3.2.1- Métodos de trabajo ..................................................................... 326 15.3.3- Retomadores de acopios ...................................................................32715.4- Maquinaria de excavación y carga combinadas .............................................32715.5- Maquinaria de excavación y carga por ciclos ................................................330 15.5.1- Excavadoras de cables con equipo frontal ............................................... 330 15.5.1.1- Métodos de trabajo ..................................................................... 331 15.5.1.2- Características más señaladas y rendimientos ............................ 332 15.5.2- Excavadora de cables con dragalina ........................................................ 333 15.5.2.1- Forma de trabajo ......................................................................... 333 15.5.2.2- Producciones .............................................................................. 334 15.5.3- Dragas y robaderas de arrastre ................................................................. 334 15.5.3.1- Equipo de trabajo ...................................................................... 334 15.5.3.2- Forma de trabajo ......................................................................... 336 15.5.3.3- Trabajos más adecuados. Producciones ............................................. 336 15.5.4- Excavadoras de noria de cangilones sobre pluma .................................... 336 15.5.4.1- Método de trabajo ...................................................................... 337 15.5.4.2- Tablas de producciones .............................................................. 339 15.5.5- Cargadoras ............................................................................................... 339 15.5.5.1- Métodos de trabajo ..................................................................... 340 15.5.5.2- Producciones ................................................................... 34415.6- Maquinaria de excavación y carga continua .......................................................... 346 15.6.1- Excavadoras de ruedas de cangilones de avance continuo ...................... 346 15.6.1.1- Forma de trabajo ......................................................................... 346 15.6.1.2- Producciones .............................................................................. 347 15.6.2- Excavadoras de tierras de cuchilla horizontal y cinta elevadora ............. 347 15.6.2.1- Forma de trabajo ......................................................................... 348 15.6.2.2- Producciones .............................................................................. 348 15.6.3- Excavadora de cuchilla vertical y avance continuo ................................. 348 15.6.3.1- Forma de trabajo ......................................................................... 349 15.6.3.2- Producciones .............................................................................. 350 15.6.4- Cargador de cinta con cuchilla circular ................................................... 350 15.6.4.1- Forma de trabajo ......................................................................... 350 15.6.4.2- Producciones .............................................................................. 351


24


CapÍtulo 16- máquInas dE transportE

16.1- Máquinas de transporte .......................................................................................... 35316.2- Sistemas de transporte sobre ruedas con neumáticos ............................................ 354 16.2.1- Camiones volquete de chasis rígido ......................................................... 354 16.2.2- Tractocamión con semirremolque ............................................................ 359 16.2.3- Aplicaciones más típicas y forma de trabajo ........................................... 360 16.2.4- Dúmperes ................................................................................................. 360 16.2.5- Vagones semirremolque pesados ............................................................. 36316.3- Sistemas de transporte de vagonetas sobre vías .................................................... 36416.4- Sistemas de transporte fluvial .....................................................................................364 16.4.1- Gabarras ................................................................................................... 364 16.4.2- Gánguiles ................................................................................................. 365 16.4.3- Remolcadores........................................................................................... 36516.5- Sistemas de transporte continuo por cables ........................................................... 366 16.5.1- Monocable continuo ............................................................................... 366 16.5.2- Tricable .................................................................................................... 368 16.5.2.1- Métodos de trabajo y aplicaciones ............................................. 36916.6- Sistemas de transporte continuo por tuberías ....................................................369 16.6.1- Estimación de producciones ................................................................... 370 16.6.2- Aplicación en obras públicas .................................................................. 37016.7- Sistemas de transporte continuo por bandas flexibles ........................................... 371 16.7.1- Elementos de un gran transportador ........................................................ 371 16.7.1.1- Banda de transporte .................................................................... 371 16.7.1.2- Estación de accionamiento ......................................................... 371 16.7.1.3- Estación de rodillos de sustentación y retorno ........................... 371 16.7.1.4- Estructura general ....................................................................... 371 16.7.1.5- Aparatos auxiliares ..................................................................... 374 16.7.1.6- Aplicaciones, métodos y gama de rendimientos ........................ 374

CapÍtulo 17- máquInas dE ExCavaCIón y transportE

17.1- Máquinas de excavación, carga y transporte combinadas ..................................... 37717.2- Traíllas sobre cadenas ............................................................................................ 378 17.2.1- Componentes ........................................................................................... 379 17.2.2- Forma de trabajo ...................................................................................... 379 17.2.2.1- Trabajos más adecuados ............................................................ 379 17.2.3- Producciones horarias .............................................................................. 38017.3- Mototraíllas ............................................................................................................ 380 17.3.1- Componentes principales ......................................................................... 380 17.3.2- Mototraíllas convencionales .................................................................... 383


2�

ÍNDICE

17.3.3- Métodos de trabajo. Normas generales .................................................... 384 17.3.4- Métodos particulares de excavación, carga, transporte y extendido de tierras de los diversos tipos de mototraíllas ........................................ 386 17.3.4.1- Mototraíllas convencionales ...................................................... 386 17.3.4.2- Mototraíllas emparejadas en la carga (Push-Pull) .................... 387 17.3.4.3- Mototraíllas autocargables ........................................................ 387 17.3.5- Campos de aplicación de las mototraíllas ................................................ 387 17.3.6- Producciones horarias .............................................................................. 39117.4- Factores a considerar en la selección de una de estas máquinas ........................... 391

CapÍtulo 18- máquInas varIas

18.1- Máquinas de excavación de zanjas y canales ........................................................ 393 18.1.1- Máquinas de excavación general en trabajos de zanjas y canales ........... 393 18.1.2- Máquinas especiales de zanjas y canales ................................................ 396 18.1.2.1- Arados remolcados especiales .................................................... 396 18.1.2.2- Zanjadoras de norias de cangilones ............................................ 397 18.1.2.3- Zanjadoras de rosario de cangilones .......................................... 399 18.1.2.4- Zanjadoras de corte estrecho para drenes y cables ..................... 400 18.1.2.5- Zanjadoras para sección trapecial o circular .............................. 401 18.1.2.6- Zanjadoras de rocas .................................................................... 402 18.1.3- Excavadoras de canales de corte transversal ........................................... 40318.2- Máquinas refinadoras ............................................................................................. 403 18.2.1- Máquinas para refino de superficies horizontales .................................... 404 18.2.2- Refinadoras .............................................................................................. 405 18.2.2.1- Componentes principales .......................................................... 405 18.2.2.2- Métodos de trabajo .................................................................... 406 18.2.2.3- Características más destacadas y trabajos más adecuados ......... 407 18.2.3- Máquinas para refino de taludes .............................................................. 407 18.2.4- Máquinas para refino de secciones especiales ......................................... 40918.3- Máquinas extendedoras ......................................................................................... 411 18.3.1- Máquinas extendedoras de precisión media ............................................ 412 18.3.2- Máquinas extendedoras de gran precisión .............................................. 414 18.3.2.1- Métodos de trabajo ..................................................................... 415

CapÍtulo 19- ExCavadoras hIdráulICas

19.1- ¿Qué es una excavadora hidráulica? ...........................................................................41719.2- Tipos de excavadoras hidráulicas .......................................................................... 41719.3- Equipos de trabajo ................................................................................................. 417


26


19.4- Parámetros fundamentales ..................................................................................... 41919.5- Gamas de tamaños y tipos en el mercado .............................................................. 41919.6- Arquitectura general .............................................................................................. 41919.7- Sistema de generación y transmisión de potencia ................................................. 42219.8- Relaciones entre el maquinista y su máquina ........................................................ 42619.9- Sistema de mandos ................................................................................................ 428 19.9.1- Mandos del motor ................................................................................... 428 19.9.2- Mandos de traslación y dirección ........................................................... 429 19.9.3- Mandos para el control de los grupos de trabajo .................................... 430 19.9.3.1- Mando de giro del cuerpo superior .......................................... 430 19.9.3.2- Mando del brazo de excavación .............................................. 432 19.9.3.3- Mando de la pluma .................................................................. 432 19.9.3.4- Mando del vuelco o recogida del cazo ..................................... 43219.10- Sistemas de servomandos .................................................................................... 43219.11- Automatismos ...................................................................................................... 43619.12- Automatismos para control de la potencia y el consumo .................................... 436 19.12.1- Decelarador automático ........................................................................ 436 19.12.2- Dispositivo de control automático de la potencia y velocidad de giro de las bombas de caudal variable ........................................................... 437 19.12.3- Selección del régimen de trabajo del motor .......................................... 437 19.12.4- Recuperación de energía hidráulica ....................................................... 43919.13- Automatismos que sirven para aliviar el trabajo del maquinista ......................... 439 19.13.1- Amortiguación de los movimientos en los extremos de los cilindros hidráulicos ............................................................................................. 440 19.13.2- Corrector de la posición final de giro de la superestructura y elevación del equipo ........................................................................... 440 19.13.3- Avisador de profundidad máxima .......................................................... 440 19.13.3.1- Conservación del ángulo de ataque ........................................ 441 19.13.3.2- Automatismo del ángulo del talud.......................................... 441 19.13.3.3- Automatismos de operaciones repetitivas en un trabajo ........ 44119.14- Instrumentos de control ....................................................................................... 44219.15- Objetivos a considerar en la selección de una excavadora y cualidades que deben tener sus componentes ........................................................................ 444

CapÍtulo 20- métodos y aplICaCIonEs dE las ExCavadoras hIdráulICas

20.1- Principales operaciones que se pueden realizar con una excavadora hidráulica ... 44720.2- Recomendaciones generales para la utilización de la excavadora ......................... 44720.3- Ciclo de excavación y carga con equipo de retroexcavación ................................. 450 20.3.1- Ciclo básico.............................................................................................. 450 20.3.2- Movimientos auxiliares ............................................................................ 451 20.3.3- Altura óptima del frente de excavación .................................................... 451


2�

ÍNDICE

20.4- Métodos de trabajo con equipo de retroexcavación ............................................... 45220.5- Ciclo de excavación y carga con equipo frontal .................................................... 454 20.5.1- Ciclo básico.............................................................................................. 454 20.5.2- Movimientos auxiliares ............................................................................ 45520.6- Métodos de trabajo con el equipo de empuje ........................................................ 45620.7- Equipos de almeja y garfios. Ciclo básico ............................................................. 45920.8- Excavación de zanjas y colocación de tuberías ..................................................... 45920.9- Excavaciones bajo agua ......................................................................................... 460 20.9.1- Trabajos sobre el propio tren de rodaje .................................................... 460 20.9.2- Trabajos sobre pontonas ......................................................................... 46120.10- Excavaciones subterráneas .................................................................................. 46220.11- Manejo y carga de materiales sueltos .................................................................. 46220.12- Trabajos de refino y limpieza ............................................................................... 46320.13- Demoliciones ........................................................................................................................ 46420.14- Trabajos especiales .............................................................................................. 46420.15- Aplicaciones .......................................................................................................................... 46520.16- Ayudas a la excavación ........................................................................................ 465

CapÍtulo 21- motonIvEladoras

21.1- ¿Qué es una motoniveladora? ................................................................................ 46721.2- Fundamento del trabajo de la motoniveladora ....................................................... 46721.3- Arquitectura general .............................................................................................. 468 21.3.1- Bastidor .................................................................................................... 468 21.3.2- Grupo motopropulsor ............................................................................... 470 21.3.2.1- Transmisión hidrostática ........................................................... 472 21.3.3- Tren de rodaje .......................................................................................... 473 21.3.3.1- Sistema de frenos ...................................................................... 473 21.3.4- Cabina de mandos .................................................................................... 474 21.3.5- Controles .................................................................................................. 475 21.3.5.1- Sensores diversos ....................................................................... 476 21.3.6- Equipos de trabajo .................................................................................. 47721.4- Métodos de trabajo. Consideraciones generales .................................................... 479 21.4.1- Maniobra al final de una pasada ........................................................................... 479 21.4.2- Salida de atascos .................................................................................................... 479 21.4.3- Métodos de trabajo en operaciones auxiliares. Preparación del tajo ................ 480 21.4.4- Métodos de trabajo sin ayudas electrónicas ........................................................ 480 21.4.4.1- Extendido de montones .......................................................................... 480 21.4.4.2- Nivelación y refino de superficies horizontales o casi horizontales. Método de franjas paralelas por pasadas sucesivas ............................. 481 21.4.4.3- Cuchilla centrada ....................................................................... 481 21.4.4.4- Mezcla de materiales ................................................................. 482 21.4.4.5- Apertura de zanjas o cunetas en v y refino de las mismas .......... 483


2�


21.4.4.6- Limpieza de zanjas .................................................................... 483 21.4.4.7- Corte de un talud - Refino de taludes: Taludes por encima del piso 484 21.4.4.8- Taludes por debajo del piso ........................................................ 484 21.4.4.9- Retirada y carga de materiales .................................................... 484 21.4.5- Control automático de nivelación ............................................................ 485 21.4.5.1- Nivelación con control por cable o superficie de referencia ....... 485 21.4.5.2- Nivelación de control automático por barrido de rayo láser ....... 485 21.4.5.3- Nivelación con control por medio de estación total robotizada.. 485 21.4.5.4- Otros sistemas avanzados de control automático de nivelación . 48521.5- Aplicaciones típicas ............................................................................................... 48521.6- Ventajas de trabajar con el bastidor articulado ...................................................... 486

CapÍtulo 22- Cargadoras

22.1- ¿Qué es una cargadora de ruedas? ......................................................................... 48722.2- Tipos de cargadoras de ruedas ....................................................................................48822.3- Campos de aplicación de las cargadoras de diverso tamaño ................................. 48922.4- Parámetros más importantes de las cargadoras de ruedas ..................................... 49022.5- Mercado de las cargadoras de ruedas .................................................................... 49022.6- Arquitectura general y nomenclatura de los componentes de una cargadora ....... 490 22.6.1- Bastidor del cuerpo principal ................................................................... 490 22.6.2- Sistema motopropulsor ............................................................................ 494 22.6.2.1- Componentes de las transmisiones ............................................. 497 22.6.2.2- Eje motriz ................................................................................... 499 22.6.2.3- Transmisión hidrostática ............................................................ 50122.7- Automatismos en el grupo motopropulsor ............................................................ 50122.8- Sistema hidráulico de una cargadora ..................................................................... 50422.9- Sistema de rodaje de una cargadora ....................................................................... 50722.10- Sistemas de dirección y frenos ............................................................................ 51022.11- Cabinas ................................................................................................................ 51122.12- Equipos de trabajo principal y accesorios ........................................................... 512 22.12.1- Cucharas................................................................................................. 51422.13- Mandos principales de una cargadora .................................................................. 514 22.13.1- Mandos del equipo de trabajo .............................................................................. 515 22.13.2- Mandos de la transmisión ..................................................................................517 22.13.3- Mandos por una sola palanca ................................................................. 519 22.13.4- Mandos de dirección y frenos ................................................................ 519 22.13.5- Otros mandos ......................................................................................... 52222.14- Aparatos de aviso e indicadores ........................................................................... 52222.15- Amortiguación del movimiento de balanceo del cazo ....................................... 52322-16- Cinemática de los equipos de excavación y carga ............................................... 52322.17- Automatismos ...................................................................................................... 527


2�

ÍNDICE

CapÍtulo 23- métodos y aplICaCIonEs dE las Cargadoras

23.1- Campos de aplicación de las cargadoras ............................................................... 52923.2- Métodos de trabajo en excavación de suelos y rocas ............................................. 52923.3- Fase de excavación y llenado del cazo .................................................................. 53123.4- Desplazamiento hasta el punto de descarga ........................................................... 53423.5- Descarga de la cuchara sobre el camión .....................................................................53623.6- Regreso al frente de excavación o carga ................................................................ 53723.7- Recomendaciones para conseguir un ciclo de trabajo óptimo ............................... 53823.8- Acoplamiento cargadora-camiones ....................................................................................... 540

CapÍtulo 24- traCtorEs dE CadEnas

24.1- ¿Qué es un tractor de cadenas? .............................................................................. 54324.2- Tipos de tractores de cadenas ................................................................................ 54424.3- Nomenclatura de los componentes ........................................................................ 54424.4- Parámetros principales ........................................................................................... 54424.5- Importancia de los tractores en el mercado de la maquinaria ................................ 54524.6- Arquitectura general .............................................................................................................545 24.6.1- Bastidor principal ..................................................................................... 547 24.6.2- Grupo motor. Disposición general ......................................................................... 548 24.6.2.1- Grupo motor. Sistemas avanzados .............................................. 550 24.6.2.1.1- Control electrónico de la inyección ...................................... 550 24.6.2.1.2- Sistema de recirculación de gases de escape (EGR) ........... 551 24.6.2.2- Características de las actuaciones del motor de un tractor ......... 551 24.6.3- Transmisión ............................................................................................................ 554 24.6.3.1- Disposición general .................................................................... 554 24.6.3.2- Características de los diferentes tipos de transmisiones. ............ 556 24.6.3.3- Transmisiones mixtas mecánico-hidrostáticas ........................... 561 24.6.4- Sistema hidráulico.................................................................................... 562 24.6.5- Cabina del maquinista .............................................................................. 562 24.6.6- Sistema de rodaje ..................................................................................... 563 24.6.7- Equipos de trabajo ................................................................................... 564 24.6.8- Mandos y controles .................................................................................. 567 24.6.9- Automatización del funcionamiento del tractor ....................................... 568 24.6.10- Ayudas en los trabajos de excavación .................................................... 570

CapÍtulo 25- traCtorEs dE CadEnas. métodos dE trabajo

25.1- Principales operaciones que se realizan con un tractor ......................................... 57325.2- Observaciones importantes a tener en cuenta en todos los trabajos con tractores de cadenas ......................................................................................... 574


30


25.3- Métodos de excavación y arrastre de materiales. Explanaciones .......................... 574 25.3.1- Explanaciones ......................................................................................574 25.3.2- Excavación a media ladera y en trinchera ................................................ 576 25.3.3- Extendido de montones ............................................................................ 578 25.3.4- Apertura de cunetas ................................................................................. 578 25.3.5- Rellenos de zanjas .................................................................................... 578 25.3.6- Excavación de canales y fosos ................................................................. 57825.4- Métodos de trabajo en operaciones de escarificado ............................................... 57825.5- Métodos de trabajo en despeje y desbroce. Derribo de árboles ............................. 58225.6- Demoliciones ......................................................................................................... 58325.7- Empuje de mototraíllas .......................................................................................... 58325.8- Métodos de trabajo con traíllas remolcadas .......................................................... 584 25.8.1- Fase de excavación .................................................................................. 585 25.8.2- Fase de transporte ................................................................................... 585 25.8.3- Fase de descarga ..................................................................................... 585 25.8.4- Fase de maniobra y regreso al tajo de excavación .................................. 58625.9- Trabajos con el equipo de tiendetubos ................................................................... 586

CapÍtulo 26- máquInas dE CompaCtaCIón

26.1- Tipos de máquinas de compactación ..................................................................... 58926.2- Compactadores de acción por cargas estáticas ...................................................... 589 26.2.1- Apisonadoras autopropulsadas de rodillos lisos ...................................... 589 26.2.2- Compactadores de patas de cabra remolcados ......................................... 592 26.2.3- Compactadores de ruedas remolcados. Supercompactadores .................. 595 26.2.3.1- Campos y método de aplicación ................................................. 595 26.2.4- Compactadores de ruedas autopropulsados ............................................. 596 26.2.4.1- Componentes principales ........................................................... 596 26.2.4.1.1- Bastidor .................................................................... 596 26.2.4.1.2- Tren de rodaje ......................................................... 596 26.2.4.1.3- Suspensión ............................................................... 598 26.2.4.1.4- Valoración de la presión de inflado de las ruedas ... 599 26.2.4.1.5- Sistema de transmisión ............................................ 599 26.2.4.1.6- Lastrado ................................................................... 599 26.2.4.1.7- Puesto de conducción .............................................. 600 26.2.4.2- Aplicaciones de los compactadores de ruedas ........................... 60026.3- Compactadores por acción mixta estática-impacto ............................................... 600 26.3.1- Compactadores de tacos de alta velocidad .............................................. 600 26.3.2- Aplicaciones ............................................................................................. 60026.4- Compactadores por acción mixta vibración-impactos ........................................... 602 26.4.1- Arquitectura general de los compactadores de cilindros vibrantes .......... 602 26.4.1.1- Componentes principales. Bastidores ............................................602 26.4.1.2- Mecanismos de dirección ................................................. 602


31

ÍNDICE

26.4.1.3- Mecanismos de vibración ........................................................... 604 26.4.1.4- Producciones y métodos de trabajo ......................................607 26.4.2- Compactadores de cilindro vibrante remolcados ..................................... 608 26.4.3- Compactadores vibrantes autopropulsados monocilindros...................... 608 26.4.4- Compactadores vibrantes de dos cilindros en tándem ............................. 609 26.4.5- Bandejas vibrantes ................................................................................... 61226.5- Por acción mixta vibración-estática. Compactadores mixtos ................................ 61426.6- Compactación por impactos de intensidad media ................................................. 61726.7- Compactacion por impactos de pequeña intensidad .............................................. 61926.8- Sistemas de comprobación continua de las cualidades del terraplén durante su compactación ......................................................................................................... 619

CapÍtulo 27- máquInas dE pErforaCIón

27.1- Útiles de perforación por percusión y rotación ..................................................... 623 27.1.1- Adaptadores de culata .............................................................................. 625 27.1.2- Tipos de roscas ......................................................................................... 625 27.1.3- Barrenas o barras de perforación ............................................................. 625 27.1.4- Manguitos de unión ................................................................................. 626 27.1.5- Bocas de perforación ............................................................................... 626 27.1.6- Útiles para el método O.D. de perforación .............................................. 62927.2- Triconos de perforación por rotación ..................................................................... 63027.3- Útiles de perforación rotativa por corte ................................................................. 63127.4- Máquinas de perforación ....................................................................................... 631 27.4.1- Martillos neumáticos................................................................................ 633 27.4.2- Martillos perforadores de accionamiento hidráulico ............................... 635 27.4.3- Mecanismos de avance y alimentación de barrenas ................................ 636 27.4.3.1- Alimentadores de barrenas ......................................................... 637 27.4.4- Vagones de perforación ............................................................................ 637 27.4.5- Carros neumáticos de perforación ........................................................639 27.4.6- Carros hidráulicos de perforación ............................................................ 64127.5- Equipos auxiliares de las máquinas de perforación ............................................... 645 27.5.1- Métodos de barrido de los detritus ........................................................... 645 27.5.2- Colectores de polvo ................................................................................ 647 27.5.3- Silenciadores ........................................................................................... 64727.6- Ayudas para el manejo de los carros perforadores ............................................. ...64927.7- Compresores portátiles ......................................................................................... .650


32


4ª PARTE - Utilización de la maquinaria y productividad de la misma

CapÍtulo 28- opEraCIonEs dE ConsErvaCIón y rEparaCIón dE la maquInarIa

28.1- Tipos de operaciones de conservación o reparación .............................................. 65528.2- Mantenimiento operativo. ¿Por qué es necesario?................................................. 65528.3- Fundamentos de los mantenimientos preventivo y correctivo ...................................656 28.3.1- Causas más frecuentes de averías ..................................................................... 657 38.3.2- Fiabilidad. Curvas de averías ................................................................... 658 28.3.3- Fiabilidad de mecanismos ................................................................660 28.3.4- Procedimientos seguidos en el mantenimiento preventivo ................66428.4- Práctica del mantenimiento ................................................................................... 665 28.4.1- Escalones para realizar el mantenimiento ................................................ 665 28.4.2- Operaciones de mantenimiento. Frecuencia con que se realizan ............. 66628.5- Ayudas al mantenimiento operativo ....................................................................... 66828.6- Ayudas al mantenimiento preventivo ..................................................................... 67028.7- Ayudas al mantenimiento correctivo y preventivo ................................................. 67128.8- Servicios de maquinaria en obra y en la empresa .................................................. 673 28.8.1- Sección de aprovisionamiento de combustibles y lubricantes ................. 674 28.8.2- Servicio de engrase y mantenimiento rutinario ....................................... 674 28.8.3- Servicio de raparaciones en obra ............................................................. 674 28.8.4- Servicio de almacén de repuestos ............................................................ 675

CapÍtulo 29- produCtIvIdad dE la maquInarIa

29.1- Términos utilizados en el análisis de la productividad .......................................... 67729.2- Distribución del tiempo de permanencia en obra de una máquina ........................ 67829.3- Observaciones sobre los tiempos invertidos en diversas circunstancias ................ 67929.4- Factores que determinan la productividad de una máquina ................................... 68229.5- Control de los factores anteriores .......................................................................... 682 29.5.1- Control de factores de disponibilidad y de utilización ............................ 683 29.5.2- Control del factor eficacia ........................................................................ 68329.6- Ayudas al control y mejora de la productividad .................................................... 684 29.6.1- Control instantáneo o flash ...................................................................... 684 29.6.2- Aparatos registradores sobre máquinas .................................................... 684 29.6.3- Aparatos electrónicos de tomas de datos continuos ................................. 684 29.6.4- Aparatos de control continuo de tipo tomavistas ..................................... 684


33

ÍNDICE

29.7- Valoración de los factores de disponibilidad, utilización y eficacia conseguidos .....685 29.7.1- Factor de disponibilidad ........................................................................... 685 29.7.2- Factor de utilización ................................................................................. 68629.8- Control de producción de la maquinaria en obra ................................................... 68729.9- Diferentes métodos de medir la producción .......................................................... 68829.10- Ayudas al control de la productividad y mantenimiento de las máquinas ...............689

CapÍtulo 30- dIsponIbIlIdad dE una máquIna

30.1- Paralizaciones por operaciones periódicas ............................................................ 69330.2- Paralizaciones por averías fortuitas ....................................................................... 69530.3- Fiabilidad y promedio de horas entre averías ........................................................ 69630.4- Distribución de tiempos de paralización de la máquina que afectan a la marcha de la obra ............................................................................................................... 69730.5- Tipos de distribuciones de paralizaciones debidas a las averías fortuitas y a las operaciones del mantenimiento ................................................................. 69830.6- Distribuciones tipo de paralizaciones para otros valores del factor de la disponibilidad en obra .................................................................................. 70330.7- Observaciones sobre los valores de la disponibilidad y los P.H.A. ....................... 711

CapÍtulo 31- dIsponIbIlIdad dE los EquIpos dE máquInas

31.1- Disponibilidad de un equipo de máquinas en cadena ............................................ 71331.2- Disponibilidad de los equipos de máquinas en cadena con acopios intermedios .....71431.3- Disponibilidad de los equipos de máquinas iguales trabajando en paralelo .......... 71531.4- Disponibilidad de un equipo formado por una máquina principal abasteciendo n auxiliares iguales .......................................................................71631.5- Caso general. Equipo de varias máquinas principales trabajando en cadena con un equipo de máquinas auxiliares .................................................................. 717

CapÍtulo 32- EstImaCIón dE la produCCIón tIpo dE una máquIna

32.1- Definición de producción tipo y factores más influyentes en la definición de la misma ............................................................................................................ 72532.2- Modos de estimar la producción tipo de una máquina .......................................... 72532.3- Método por comparación ....................................................................................... 72632.4- Método por tablas y gráficos ................................................................................. 726 32.4.1- Tablas de producción tipo de excavadoras de accionamiento mecánico por cables .......................... ...................................................... 727 32.4.1.1- Excavadoras de cables con equipo de excavación frontal .......... 727 32.4.1.2- Excavadoras de cables con equipo de dragalina ......................... 727


34


32.4.2- Excavadoras con dragalinas ..................................................................... 729 32.4.3- Tablas de producción tipo de excavadoras de accionamiento hidráulico ................................................................................................. 729 32.4.3.1- Excavadoras hidráulicas con equipo de retroexcavación ......... 729 32.4.3.2- Excavadoras hidráulicas con equipo de excavación frontal ..... 730 32.4.4- Gráficos de producción tipo de tractor de cadenas con equipo de empuje ................................................................................................. 732 32.4.5- Gráficos de producción de escarificadores hidráulicos sobre tractores de cadenas ................................................................................. 733 32.4.6- Excavadoras de noria de cangilones sobre pluma .................................... 736 32.4.7- Cargadoras de ruedas y de cadenas .......................................................... 737 32.4.7.1- Cargadoras sobre ruedas ........................................................... 737 32.4.7.2- Cargadoras sobre rodaje de cadenas ......................................... 738 32.4.8- Producción tipo de tractores de cadenas en trabajos de desarbolado ...... 738 32.4.9- Gráficos de cargador continuo alimentado por varios tractores ............... 738 32.4.10- Producciones de traíllas remolcadas por tractor de cadenas .................. 740 32.4.11- Producción tipo de perforadoras de accionamiento neumático e hidráulico ............................................................................................ 740 32.4.12- Capacidades de cintas transportadoras .................................................. 741 32.4.13- Producción tipo de dragas de arrastre trabajando con arena y grava suelta ..... 742 32.4.14- Producciones tipo de traíllas autopropulsadas sobre cadenas ................ 742 32.4.15- Producción tipo de algunas dragas de succión ....................................... 742 32.4.16- Gráfico de producción de martillos hidráulicos sobre excavadoras ....... 74332.5- Estudio de ciclos de trabajo ................................................................................... 743 32.5.1- Estimación de la duración de las distintas fases en que se divide el ciclo de trabajo ..................................................................................... 744 32.5.1.1- Tiempo de excavación y carga ................................................. 744 32.5.1.2- Tiempo empleado en maniobras auxiliares del ciclo................ 746 32.5.1.3- Tiempo empleado en fase variable del ciclo ............................. 747 32.5.2- Cálculo de tiempo variable de ciclos de transporte ................................ 748 32.5.3- Ciclos de trabajo de los carros de perforación ........................................ 75032.6- Estimación de la producción tipo por experimentación in situ .................... ..751

CapÍtulo 33- EstudIo dE los CIClos dE trabajo dE las ExCavadoras hIdráulICas

33.1- Fases del ciclo básico de la excavación con equipo retro y factores que más influyen en ellas .............................................................................................. 753 33.1.1- Excavación y llenado del cazo ................................................................. 753 33.1.2- Maniobra hasta poner el cazo en posición de descarga ........................... 753 33.1.3- Vaciado del cazo ...................................................................................... 754 33.1.4- Maniobra de puesta en la posición de excavación ................................... 75433.2- Mecánica de la excavación y llenado del cazo de las retroexcavadoras .............. ..754


3�

ÍNDICE

33.3- Estimación del tiempo empleado en la excavación y llenado del cazo ................ .75633.4- Fases de elevación del equipo y giro hacia el punto de descarga y de bajada del equipo y giro después de la descarga .................................. 757 33.4.1- Duración de la fase de giro del equipo ............................................ 75933.5- Fase de descarga del cazo ................................................................................................ 75933.6- Movimientos auxiliares de la excavadora durante los trabajos de excavación .................. 75933.7- Duración media de los ciclos de trabajo y producción horaria media ................... 76133.8- Nomenclatura de los términos utilizados en el estudio ......................................... 76133.9- Fases del ciclo básico de la excavación con equipo frontal y factores que más influyen en ellas ............................................................................................. 762 33.9.1- Excavación y llenado del cazo ................................................................. 762 33.9.2- Maniobra hasta poner el cazo en posición de descarga ........................... 763 33.9.3- Vaciado del cazo ...................................................................................... 763 33.9.4- Maniobra de puesta en la posición de excavación ................................... 76333.10- Mecánica de las fases del ciclo de trabajo de la excavadora frontal .................... 76433.11- Estimación del tiempo empleado en la excavación y llenado del cazo ............... 76533.12- Duración media de los ciclos de trabajo y producción horaria media .....................76733.13- Factores que más influyen en la productividad .................................................... 76733.14- Representación de un ciclo de trabajo ................................................................. 76733.15- Factores que más influyen en la fase de excavación ............................................ 76833.16- Influencia del espesor de corte ............................................................................. 76933.17- Influencia del tamaño de la máquina ................................................................... 77033.18- Influencia del material excavado ......................................................................... 77133.19- Influencia de la posición del vehículo que se carga en la duración de la fase de puesta en descarga .......................................................................................... 77133.20- Influencia de la altura del frente de excavación ................................................... 77233.21- Comparación de las producciones tipo de excavadoras de diverso tamaño trabajando con equipo retro con camiones en fondo o en el mismo nivel y las mismas máquinas con equipo frontal .......................................................................77233.22- Trabajos con equipos de camiones ...................................................................... 77333.23- Tipo de camiones más interesante ....................................................................... 774

CapÍtulo 34- EstudIo dE los CIClos dE trabajo dE los traCtorEs sobrE CadEnas

34.1- Fases del ciclo de trabajo en excavación y arrastre de tierras ................................ 775 34.1.1- Mecánica de la fase de excavación ............................................................ 776 34.1.1.1- Componente normal alsuelo del peso de la máquina ................. 776 34.1.1.2- Componente normal del peso de material acumulado en la hoja .... 776 34.1.1.3- Reacción del suelo normal a la superficie del mismo bajo las cadenas y bajo el material acumulado en la hoja ................. 776 34.1.1.4- Resistencia a la rodadura del tren de rodaje ............................... 777 34.1.1.5- Resistencia del terreno a la excavación y carga ......................... 777


36


34.1.2- Espesores máximo y óptimo de la capa arrancada .................................... 778 34.1.3- Mecánica de la fase de acarreo.................................................................. 779 34.1.3.1- Fuerza de rozamiento del material acumulado en la hoja sobre el piso del camino de acarreo ........................................... 779 34.1.3.2- Resistencia a la rodadura del tren de cadenas del tractor ........... 779 34.1.3.3- Resistencia debida a la pendiente del camino de acarreo ........... 779 34.1.3.4- Reacción tangencial del suelo sobre el tractor ........................... 779 34.1.4- Mecánica de la fase de extendido o apilado .............................................. 780 34.1.5- Fase de regreso a la zona de excavación ................................................... 780 34.1.6- Estimación de la producción tipo y representación del ciclo de trabajo ................................................................................................. 78134.2- Ciclo de trabajo del tractor con escarificador ........................................................ 782 34.2.1- Fase de escarificado ........................................................................................ 782 34.2.2- Profundidades máxima y óptima de escarificado ...................................... 783 34.2.3- Fase de regreso a la línea de partida .............................................................. 784 34.2.4- Ciclo de escarificado ...................................................................................... 78434.3- Influencia de los parámetros más importantes que intervienen en los trabajos del tractor con hoja de empuje ............................................................................... 784 34.3.1- Variación del tiempo de excavación y llenado de la hoja en función del espesor de la capa excavada ............................................................... 785 34.3.2- Variación de los espesores máximo y óptimo con la resistencia del terreno ............................................................................................................ 785 34.3.3- Influencia de la pendiente de la zona de excavación en los espesores óptimo y máximo y en el tiempo de excavación ..................................... 786 34.3.4- Variación de la producción tipo con la distancia de acarreo para diversos tipos de tractores ...................................................................................... 786 34.3.5- Influencia de la resistencia del terreno excavado en la producción tipo .... 787 34.3.6- Influencia de la pendiente de las zonas de excavación y acarreo en la producción tipo ............................................................................... 78734.4- Influencia de los principales parámetros que intervienen en el ciclo de trabajo de la traílla remolcada por tractor de cadenas ....................................................................788 34.4.1- Influencia de la pendiente de la zona de excavación en los espesores, velocidad y tiempo de la fase de excavación ........................................... 788 34.4.2- Influencia de la pendiente de la zona de excavación en los espesores, velocidad y tiempo de la fase de excavación ........................................... 789 34.4.3- Influencia de la resistencia y de la viscosidad aparente del suelo en el valor del espesor máximo ............................................................... 789 34.4.4- Variación de la producción tipo con la distancia de acarreo y la resistencia del suelo ...............................................................................790 34.4.5- Influencia de la pendiente de las zonas de acarreo en la producción tipo ........................................................................................ 791 34.4.6- Consideraciones sobre la ayuda en la carga de la traílla ...............................79234.5- Influencia de la profundidad de trabajo del escarificador en la velocidad, la duración de la fase de escarificado y la producción tipo ...............................................793


3�

ÍNDICE

34.5.1- Influencia de la resistencia y estado del terreno escarificado en el valor de la profundidad máxima de trabajo .................................................................794 34.5.2- Variación de la producción tipo con la resistencia y estado del macizo del terreno ...........................................................................................794 34.5.3- Variación de la producción tipo con la pendiente .................................................795

CapÍtulo 35- EstudIo dE los CIClos dE trabajo dE las traÍllas

35.1- Fases del ciclo de trabajo de una traílla ................................................................. 79735.2- Parámetros utilizados en el análisis del ciclo de trabajo............................................. 79835.3- Mecánica de la fase de excavación y llenado .............................................................. 798 35.3.1- Resistencia a la rodadura y pendiente ....................................................... 799 35.3.2- Resistencia a la excavación ....................................................................... 799 35.3.3- Resistencia a la carga en la caja de la traílla ............................................. 799 35.3.4- Tracción necesaria ..................................................................................... 80035.4- Tracción disponible y velocidad de carga ................................................................... 80035.5- Curvas de llenado con espesor de corte fijo ........................................................... 80435.6- Puntos importantes de las curvas de llenado ......................................................... 80535.7- Mecánica de la fase de acarreo del material ......................................................80935.8- Fase de descarga y extendido del material ............................................................. 81035.9- Fase de regreso a la zona de excavación ................................................................ 81135.10- Maniobras entre las fases ..................................................................................... 81135.11- Variación de la producción según espesor de corte .................................. 81135.12- Representación del ciclo de trabajo ......................................................... 81335.13- Influencia del tamaño del empujador en la producción de la mototraílla ................ 81335.14- Influencia del tamaño del tractor empujador en el espesor de corte máximo posible y el grado de llenado límite correspondiente ......................................81335.15- Influencia del suelo excavado en la producción tipo........................................81335.16- Influencia de la longitud y la pendiente equivalente del camino de acarreo ............ 815

CapÍtulo 36- EstudIo dE los CIClos dE trabajo dE las Cargadoras

36.1- Ciclo de trabajo de las cargadoras de ruedas ......................................................... 81936.2- Mecánica de la fase de excavación y llenado del cazo .......................................... 81936.3- Fase de acarreo hasta el lugar de descarga ............................................................ 82236.4- Fase de descarga del material ................................................................................................ 82436.5- Fase de regreso al frente de excavación ................................................................. 82536.6- Duración del ciclo completo .................................................................................. 82536.7- Diagrama del ciclo de trabajo ................................................................................ 825


3�


36.8- Parámetros de cargadoras Tipo .............................................................................. 826 36.8.1- Comparación de ciclos de cargadoras en diversas condiciones ............... 826 36.8.2- Influencia del tamaño de la cargadora en los tiempos de las fases del ciclo de trabajo ................................................................................... 826 36.8.3- Espesores máximo y mínimo de la capa excavada .................................. 828 36.8.4- Variación de los espesores máximo, óptimo y mínimo en diversos casos ......................................................................................................... 829 36.8.5- Variación de la producción tipo con la resistencia del material ............... 830 36.8.6- Comparación de producciones entre el material excavado en su yacimiento y cargado desde pilas formadas por otras máquinas .... 830 36.8.7- Variación de la producción tipo con la distancia de acarreo .................... 832 36.8.8- Variación de la producción y del coste unitario con la distancia de acarreo y la resistencia del terreno a excavar ...................................... 832 36.8.9- Influencia de la altura del frente de excavación en la producción tipo ................................................................................ 832

CapÍtulo 37- EstImaCIón dE la produCCIón horarIa rEal dE las máquInas

37.1- Estimación de la producción horaria real de una máquina .................................... 83737.2- Determinación de las horas de utilización y del número de máquinas necesarias para la realización de un trabajo ............................................................................ 83837.3- Estimación de la producción horaria de un equipo de máquinas en cadena .......... 83837.4- Estimación de la producción horaria de equipos de máquinas en paralelo. Caso general ........................................................................................................... 83937.5- Ciclos teóricos de un equipo de máquinas auxiliares iguales trabajando con una principal en serie con ellas ....................................................................... 84037.6- Consideraciones sobre los ciclos de equipos de máquinas .................................... 84237.7- Cálculo de la producción tipo por la teoría de las colas ........................................ 84337.8- Ejemplos de aplicación de los gráficos .................................................................. 84537.9- Aplicación al caso de una máquina principal con un equipo de máquinas auxiliares........................................................................................................................... 84637.10- Observaciones sobre la aplicación práctica de las fórmulas de los apartados anteriores .............................................................................................................. 847

CapÍtulo 38- datos y fórmulas

38.1- Cubicación de cazos y cajas de máquinas según diferentes normas ..................... 851 38.1.1- Capacidad de las cucharas retro ...................................................................851 38.1.2- Capacidad de las cucharas caragadoras ........................................................851 38.1.3- Capacidad de las bivalvas .............................................................................85138.2- Datos varios de materiales ..................................................................................... 853 38.2.1- Relación de factores de equivalencia de diversos tipos de medición ..........853 38.2.2- Información general sobre pesos de materiales ...................................... 85338.3- Estadillos de datos de maquinaria ......................................................................... 853 38.3.1- Recopilación de los datos para realizar los controles de las máquinas .... 853


3�

ÍNDICE

5ª PARTE - Costes de la maquinaria

CapÍtulo 39- valoraCIón téCnICa dE la maquInarIa

39.1- Depreciación .......................................................................................................... 86339.2- Estimación práctica del valor potencial y residual ................................................ 86739.3- Estimación de las revalorizaciones obtenidas en cada operación de mantenimiento ............................................................................................................. 87039.4- Variación de los valores potencial, técnico y remanente ....................................... 87039.5- Modelo para obtener los cuadros y figuras anteriores ........................................... 870

CapÍtulo 40- CostEs quE orIgIna una máquIna

40.1- Importancia de la estimación de los costes ............................................................ 87340.2- Introducción al análisis de los costes ..................................................................... 87440.3- Origen de los diversos capítulos de costes ............................................................ 87440.4- Costes directos ....................................................................................................... 876 40.4.1- Variación de los costes directos durante la vida de una máquina ............ 877 40.4.2- Depreciación ............................................................................................ 880 40.4.3- Costes de mantenimiento ......................................................................... 881 40.4.4- Costes de intereses y tasas ............................................................. 882 40.4.5- Costes energéticos .................................................................................... 883 40.4.6- Resumen de costes directos ..................................................................... 88340.5- Coste medio por hora de utilización ...................................................................... 88440.6- Variación de los gastos en efectivo ........................................................................ 884 40.6.1- Variación de los gastos directos en efectivo en el caso de compra directa .............................................................................................. 885 40.6.2- Variación de los gastos en efectivo en el caso de compra por leasing o alquiler con opción a compra ................................................... 88540.7- Gráficos de variación de los índices de costos horarios ........................................ 885

CapÍtulo 41- EstImaCIón y Control dE los CostEs dE las máquInas

41.1- Justificación ........................................................................................................... 88941.2- Modo en que suelen expresarse los costes de la maquinaria ................................. 89041.3- Términos utilizados en el análisis de los costes directos ....................................... 89041.4- Cuantificación de los costes directos ..................................................................... 891 41.4.1- Costes fijos ............................................................................................... 891 41.4.2- Costesvariables ........................................................................................ 892


40


41.5- Datos estadísticos .................................................................................................. 89241.6- Cálculo directo del coste de la hora de utilización ................................................ 89341.7- Estimación de los costes auxiliares ....................................................................... 89341.8- Programa para la estimación de los costes directos ............................................... 89441.9- Control de los costes de las máquinas ................................................................... 89841.10- Estudio de la competitividad de una máquina ..................................................... 90341.11- Costes de la unidad de producción ...................................................................... 90741.12- Criterios para decidir el momento más conveniente de retirar una máquina del trabajo ............................................................................................................ 907

CapItulo 42- EstImaCIón y Control dE las unIdadEs dE obra

42.1- Estimación de los costos de las unidades de obra ................................................. 91142.2- Control de la producción de las unidades de obra ................................................. 913 42.2.1- Control de recursos y de la producción ................................................... 913 42.2.2- Controles en oficina de obra .................................................................... 914 42.2.3- Control de costos de cada unidad de obra................................................ 91442.3- Control de marcha de cada unidad de obra ............................................................ 914

bIblIografÍa .............................................................................................................. 921


Manual de Movimiento de Tierras a Cielo Abierto

Documents

Transcript of Manual de Movimiento de Tierras a Cielo Abierto