MOVIMIENTO DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

Índice

Nota del autor....................................................................................................................... 7 Prólogo............................................................................................................................... 11 Índice.................................................................................................................................. 15 Índice 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..................................................................... 45 1.2- Sistemática de los trabajos de movimientos de tierras............................................... 45 1.3- Elementos principales que entran en juego................................................................ 46 1.4- Importancia de los hombres en los movimientos de tierra......................................... 47 1.5- Importancia de las máquinas en los movimientos de tierra........................................ 48 1.6- Tipos de movimientos de tierras...................................................................................... 48 1.7- Diversos tipos de movimientos de tierras a cielo abierto........................................... 49 1.8- Operaciones típicas en los movimientos de tierras a cielo abierto...................................... 49 1.9- Tipos de máquinas utilizadas con más frecuencia..................................................50 1.10- Alcance del Manual.................................................................................................. 50

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01-Indice Movimiento de Tierras 15 15

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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................... 51 2.2- Esquema general del estudio de un movimiento de tierras........................................ 51 2.3- 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.............................. 65 3.2- 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................................................................. 79 3.3- Plan básico.................................................................................................................. 79 3.4- Plan detallado de ejecución de las obras..................................................................................79 3.5- Organización de la obra para ejecutar con eficacia el programa de trabajos...................... 79 3.6- Presupuesto general. Directrices.........................................................................82 3.7- Plan financiero. Ideas generales....................................................................................... 83 3.8- Ejecución de la obra. Normas generales.................................................................83

Capítulo 4- Parámetros geotécnicos 4.1- Materiales manejados en los movimientos de tierras.................................................. 85 4.2- Suelos ......................................................................................................................... 85 4.3- Componentes de los suelos......................................................................................... 88 4.4- Granulometría............................................................................................................. 89 4.5- Consistencia de los suelos.......................................................................................... 90 16

01-Indice Movimiento de Tierras 16 16

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Índice

4.6- Clasificación de los suelos.......................................................................................... 92 4.7- Parámetros más importantes de los suelos en lo referente a los movimientos de tierras..................................................................................................................... 93 4.8- Parámetros más importantes de las rocas en lo referente a los movimientos de tierras.... 96 4.9- Otros parámetros interesantes................................................................................... 100 4.10- Clasificación de los macizos rocosos según Beniawski......................................... 101 4.11- Características interesantes de los materiales utilizados en los terraplenes y pedraplenes.......................................................................................................... 102 4.12- Investigación de los suelos...................................................................................................... 104 4.13- 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................................................................................... 110 5.2- Otro método de estimación de los días utilizables en movimientos de tierras.............111 5.3- Datos topográficos del proyecto....................................................................................113 5.4- Trabajos de topografía durante la ejecución del movimiento de tierras................... 114 5.5- Métodos clásicos de topografía en campo................................................................ 115 5.6- 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........................... 123 6.2- Clasificaciones de los suelos por su dificultad a la excavación................................ 124 6.3- Procedimientos y útiles de excavación..................................................................... 124 6.4- Índices de excavabilidad y de ripabilidad de las rocas......................................................127 6.5- Campos de aplicación de diferentes métodos y útiles de excavación.............................. 128 6.6- Campos de aplicación de las diferentes máquinas de excavación............................ 130 6.7- Tipos de excavaciones.............................................................................................. 130 6.8- Operaciones más frecuentes en las excavaciones..................................................... 132 17

01-Indice Movimiento de Tierras 17 17

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6.9- Factores a tener en cuenta al organizar las excavaciones......................................... 132 6.10- Estabilidad de los taludes en las excavaciones abiertas.......................................... 132 6.11- Métodos de control de las aguas............................................................................. 139 6.12- Sistemas de refuerzo y de contención de los bordes en excavaciones confinadas 143 6.13- Protección de los taludes........................................................................................ 144 6.14- Consideraciones generales...................................................................................... 144

Capítulo 7- Mecánica de la excavación 7.1- Mecánica de la excavación con cuchillas................................................................. 147 7.2- Variación de las componentes de la resistencia con el ángulo de ataque................. 149 7.3- Estimación del valor de la resistencia de un suelo a ser arrancado con cuchilla...150 7.4- Cuchillas con dientes en su borde de ataque............................................................ 151 7.5- Escarificadores.......................................................................................................... 153 7.6- Mecánica de la operación de escarificado superficial............................................... 154 7.7- Mecánica de la operación de escarificado desde arriba con excavadora.................. 157 7.8- Estimación de la resistencia al escarificado.............................................................. 158 7.9- Prevoladuras de resquebrajamiento.......................................................................... 161 7.10- Punzones sobre martillos demoledores................................................................... 161 7.11- Fragmentación y arranque de rocas con picas........................................................ 162

Capítulo 8- Excavación por voladura 8.1- Voladuras.................................................................................................................. 165 8.2- Operaciones necesarias para realizar una voladura.................................................. 165 8.3- Métodos de perforación............................................................................................ 165 8.4- Disposición de los barrenos...................................................................................... 168 8.5- Datos para la determinación de parámetros de una voladura por bancos................. 170 8.6- Determinación de parámetros de las perforaciones.................................................. 173 8.7- Disposición de la carga en los barrenos.................................................................... 176 8.8- Secuencia de encendido............................................................................................ 179 8.9- Fragmentación de la roca volada.............................................................................. 182 8.10- Voladuras auxiliares................................................................................................ 184

Capítulo 9- Retirada del material, carga y transporte 9.1- Retirada del material................................................................................................. 185 9.2- Dificultades de carga y manejo de material.............................................................. 186 9.3- Métodos para rebajar la resistencia al llenado de la caja.......................................... 187 9.4- Diferentes formas de cargar un vehículo de transporte............................................ 188 9.5- ¿Cuánto se debe llenar el cazo de una máquina de carga?....................................... 188 18

01-Indice Movimiento de Tierras 18 18

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Índice

9.6- Transporte del material............................................................................................. 189 9.7- 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................................................................... 192 9.8- 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............................................................................................... 197 10.2- Estimación de parámetros para el llenado de grandes cazos o cajas...................... 197 10.3- Curvas de llenado de una gran caja o cazo............................................................. 199 10.4- Métodos para rebajar la resistencia a la carga........................................................ 200 10.5- Dinámica de las máquinas de transporte con ruedas neumáticas........................... 201 10.6- Dinámica de las máquinas sobre cadenas............................................................... 204 10.7- 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................................................. 208 10.8- Estimación de la velocidad del vehículo................................................................ 210

Capítulo 11- Rellenos 11.1- Tipos de rellenos..................................................................................................... 213 11.2- Requerimientos para los rellenos............................................................................ 215 11.3- Problemas más frecuentes en la construcción de los rellenos................................ 217 11.4- Requerimientos para la base de apoyo de los rellenos........................................... 217 11.5- 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 19

01-Indice Movimiento de Tierras 19 19

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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........................................................................ 231 11.6- Problemas de bases de terraplenes sobre superficies inclinadas............................. 232 11.7- 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...................................................................... 241 12.2- Exigencias en la formación de terraplenes debidas a las caracte­rísticas de los materiales a manejar..................................................................................................... 243 12.3- Descarga del material............................................................................................. 244 12.4- Útiles para el extendido y el refino......................................................................... 245 12.5- Extendido................................................................................................................ 246 12.6- Corrección de la humedad...................................................................................... 247 12.7- Refino superficial.................................................................................................... 249 12.8- 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 20

01-Indice Movimiento de Tierras 20 20

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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........................................................................................... 265 13.2- Proceso de deformación de los suelos.................................................................... 266 13.3- Influencia del contenido de agua y gas y de la permeabilidad en el comportamiento del suelo....................................................................................... 267 13.4- ¿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............... 276 13.5- Ensayos varios........................................................................................................ 277

13.5.1- Métodos para determinar in situ la densidad y humedad......................... 277 21

01-Indice Movimiento de Tierras 21 21

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MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

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.......................................... 281 14.2- Método de repetición de ciclos de carga – descarga............................................... 282 14.3- 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.. 284 14.4- Distribución de la compactación a través del espesor de una capa........................ 286 14.5- Influencia de la forma de aplicar la carga............................................................... 287 14.6- Compactación por impactos................................................................................... 287 14.7- Efectos de una capa previamente compactada sobre la compactación por impactos de una nueva capa............................................................................. 288 14.8- Compactación de un suelo sometido a vibración................................................... 288 14.9- Estudio de las condiciones de funcionamiento de los rodillos vibratorios............. 292 14.10- Recomendaciones para el trabajo de un rodillo con posibilidad de utilizar dos amplitudes libres............................................................................................ 294 14.11- Compactación oscilatoria..................................................................................... 296 14.12- Compactación por impactos de intensidad media................................................ 296 14.13- Tipos de compactadores.. .....................................................................................299 14.14- Selección del compactador, espesor de tongada y número de pases.................... 303 14.15- Determinación del espesor de tongada y número de pases óptimos..................... 303 14.16- 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................................................................................ 305 14.17- Práctica de la compactación superficial................................................................ 306 14.18- Espesores óptimos y número de pases necesarios................................................ 307

3ª PARTE - Las máquinas más utilizadas Capítulo 15- Máquinas de excavación y carga 15.1- Generalidades......................................................................................................... 319 15.2- 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 22

01-Indice Movimiento de Tierras 22 22

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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....................................................................327 15.4- Maquinaria de excavación y carga combinadas..............................................327 15.5- 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.................................................................... 344 15.6- 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

23

01-Indice Movimiento de Tierras 23 23

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MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

Capítulo 16- Máquinas de transporte 16.1- Máquinas de transporte........................................................................................... 353 16.2- 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.............................................................. 363 16.3- Sistemas de transporte de vagonetas sobre vías..................................................... 364 16.4- Sistemas de transporte fluvial......................................................................................364

16.4.1- Gabarras.................................................................................................... 364

16.4.2- Gánguiles.................................................................................................. 365

16.4.3- Remolcadores........................................................................................... 365 16.5- 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.............................................. 369 16.6- Sistemas de transporte continuo por tuberías.....................................................369

16.6.1- Estimación de producciones .................................................................... 370

16.6.2- Aplicación en obras públicas ................................................................... 370 16.7- 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...................................... 377 17.2- 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............................................................................... 380 17.3- Mototraíllas............................................................................................................. 380

17.3.1- Componentes principales.......................................................................... 380

17.3.2- Mototraíllas convencionales..................................................................... 383 24

01-Indice Movimiento de Tierras 24 24

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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............................................................................... 391 17.4- 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............................................ 403 18.2- 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.......................................... 409 18.3- 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?............................................................................417 19.2- Tipos de excavadoras hidráulicas........................................................................... 417 19.3- Equipos de trabajo.................................................................................................. 417 25

01-Indice Movimiento de Tierras 25 25

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MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

19.4- Parámetros fundamentales...................................................................................... 419 19.5- Gamas de tamaños y tipos en el mercado............................................................... 419 19.6- Arquitectura general............................................................................................... 419 19.7- Sistema de generación y transmisión de potencia.................................................. 422 19.8- Relaciones entre el maquinista y su máquina......................................................... 426 19.9- 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...................................... 432 19.10- Sistemas de servomandos..................................................................................... 432 19.11- Automatismos....................................................................................................... 436 19.12- 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........................................................ 439 19.13- 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 ........ 441 19.14- Instrumentos de control........................................................................................ 442 19.15- 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.... 447 20.2- Recomendaciones generales para la utilización de la excavadora.......................... 447 20.3- 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 26

01-Indice Movimiento de Tierras 26 26

14/05/2010 13:44:18

Índice

20.4- Métodos de trabajo con equipo de retroexcavación................................................ 452 20.5- Ciclo de excavación y carga con equipo frontal..................................................... 454

20.5.1- Ciclo básico.............................................................................................. 454

20.5.2- Movimientos auxiliares............................................................................. 455 20.6- Métodos de trabajo con el equipo de empuje......................................................... 456 20.7- Equipos de almeja y garfios. Ciclo básico.............................................................. 459 20.8- Excavación de zanjas y colocación de tuberías...................................................... 459 20.9- Excavaciones bajo agua.......................................................................................... 460

20.9.1- Trabajos sobre el propio tren de rodaje..................................................... 460

20.9.2- Trabajos sobre pontonas .......................................................................... 461 20.10- Excavaciones subterráneas................................................................................... 462 20.11- Manejo y carga de materiales sueltos................................................................... 462 20.12- Trabajos de refino y limpieza................................................................................ 463 20.13- Demoliciones......................................................................................................................... 464 20.14- Trabajos especiales............................................................................................... 464 20.15- Aplicaciones........................................................................................................................... 465 20.16- Ayudas a la excavación......................................................................................... 465

Capítulo 21- Motoniveladoras 21.1- ¿Qué es una motoniveladora?................................................................................. 467 21.2- Fundamento del trabajo de la motoniveladora........................................................ 467 21.3- 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 ................................................................................... 477 21.4- 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 27

01-Indice Movimiento de Tierras 27 27

14/05/2010 13:44:18

MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

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.. 485 21.5- Aplicaciones típicas................................................................................................ 485 21.6- Ventajas de trabajar con el bastidor articulado....................................................... 486

Capítulo 22- Cargadoras 22.1- ¿Qué es una cargadora de ruedas?.......................................................................... 487 22.2- Tipos de cargadoras de ruedas.....................................................................................488 22.3- Campos de aplicación de las cargadoras de diverso tamaño.................................. 489 22.4- Parámetros más importantes de las cargadoras de ruedas...................................... 490 22.5- Mercado de las cargadoras de ruedas..................................................................... 490 22.6- 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............................................................. 501 22.7- Automatismos en el grupo motopropulsor............................................................. 501 22.8- Sistema hidráulico de una cargadora...................................................................... 504 22.9- Sistema de rodaje de una cargadora........................................................................ 507 22.10- Sistemas de dirección y frenos............................................................................. 510 22.11- Cabinas................................................................................................................. 511 22.12- Equipos de trabajo principal y accesorios............................................................ 512

22.12.1- Cucharas................................................................................................. 514 22.13- 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.......................................................................................... 522 22.14- Aparatos de aviso e indicadores............................................................................ 522 22.15- Amortiguación del movimiento de balanceo del cazo........................................ 523 22-16- Cinemática de los equipos de excavación y carga................................................ 523 22.17- Automatismos....................................................................................................... 527 28

01-Indice Movimiento de Tierras 28 28

14/05/2010 13:44:18

Índice

Capítulo 23- Métodos y aplicaciones de las cargadoras 23.1- Campos de aplicación de las cargadoras................................................................ 529 23.2- Métodos de trabajo en excavación de suelos y rocas.............................................. 529 23.3- Fase de excavación y llenado del cazo................................................................... 531 23.4- Desplazamiento hasta el punto de descarga............................................................ 534 23.5- Descarga de la cuchara sobre el camión......................................................................536 23.6- Regreso al frente de excavación o carga................................................................. 537 23.7- Recomendaciones para conseguir un ciclo de trabajo óptimo................................ 538 23.8- Acoplamiento cargadora-camiones........................................................................................ 540

Capítulo 24- Tractores de cadenas 24.1- ¿Qué es un tractor de cadenas?............................................................................... 543 24.2- Tipos de tractores de cadenas................................................................................. 544 24.3- Nomenclatura de los componentes......................................................................... 544 24.4- Parámetros principales............................................................................................ 544 24.5- Importancia de los tractores en el mercado de la maquinaria................................. 545 24.6- 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.......................................... 573 25.2- Observaciones importantes a tener en cuenta en todos los trabajos con tractores de cadenas.......................................................................................... 574 29

01-Indice Movimiento de Tierras 29 29

14/05/2010 13:44:18

MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

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.................................................................. 578 25.4- Métodos de trabajo en operaciones de escarificado................................................ 578 25.5- Métodos de trabajo en despeje y desbroce. Derribo de árboles.............................. 582 25.6- Demoliciones.......................................................................................................... 583 25.7- Empuje de mototraíllas........................................................................................... 583 25.8- 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 ................................... 586 25.9- Trabajos con el equipo de tiendetubos.................................................................... 586

Capítulo 26- Máquinas de compactación 26.1- Tipos de máquinas de compactación...................................................................... 589 26.2- 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............................ 600 26.3- Compactadores por acción mixta estática-impacto................................................ 600

26.3.1- Compactadores de tacos de alta velocidad............................................... 600

26.3.2- Aplicaciones.............................................................................................. 600 26.4- 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 30

01-Indice Movimiento de Tierras 30 30

14/05/2010 13:44:19

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.................................................................................... 612 26.5- Por acción mixta vibración-estática. Compactadores mixtos................................. 614 26.6- Compactación por impactos de intensidad media.................................................. 617 26.7- Compactacion por impactos de pequeña intensidad............................................... 619 26.8- 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............................................... 629 27.2- Triconos de perforación por rotación...................................................................... 630 27.3- Útiles de perforación rotativa por corte.................................................................. 631 27.4- 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............................................................. 641 27.5- 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 . .......................................................................................... 647 27.6- Ayudas para el manejo de los carros perforadores.............................................. ...649 27.7- Compresores portátiles.......................................................................................... .650

31

01-Indice Movimiento de Tierras 31 31

14/05/2010 13:44:19

MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

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............................................... 655 28.2- Mantenimiento operativo. ¿Por qué es necesario?................................................. 655 28.3- 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.................664 28.4- Práctica del mantenimiento.................................................................................... 665

28.4.1- Escalones para realizar el mantenimiento................................................. 665

28.4.2- Operaciones de mantenimiento. Frecuencia con que se realizan.............. 666 28.5- Ayudas al mantenimiento operativo........................................................................ 668 28.6- Ayudas al mantenimiento preventivo...................................................................... 670 28.7- Ayudas al mantenimiento correctivo y preventivo.................................................. 671 28.8- 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........................................... 677 29.2- Distribución del tiempo de permanencia en obra de una máquina......................... 678 29.3- Observaciones sobre los tiempos invertidos en diversas circunstancias................. 679 29.4- Factores que determinan la productividad de una máquina.................................... 682 29.5- 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......................................................................... 683 29.6- 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 32

01-Indice Movimiento de Tierras 32 32

14/05/2010 13:44:19

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.................................................................................. 686 29.8- Control de producción de la maquinaria en obra.................................................... 687 29.9- Diferentes métodos de medir la producción........................................................... 688 29.10- Ayudas al control de la productividad y mantenimiento de las máquinas................689

Capítulo 30- Disponibilidad de una máquina 30.1- Paralizaciones por operaciones periódicas............................................................. 693 30.2- Paralizaciones por averías fortuitas........................................................................ 695 30.3- Fiabilidad y promedio de horas entre averías......................................................... 696 30.4- Distribución de tiempos de paralización de la máquina que afectan a la marcha de la obra................................................................................................................ 697 30.5- Tipos de distribuciones de paralizaciones debidas a las averías fortuitas y a las operaciones del mantenimiento.................................................................. 698 30.6- Distribuciones tipo de paralizaciones para otros valores del factor de la disponibilidad en obra................................................................................... 703 30.7- 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............................................. 713 31.2- Disponibilidad de los equipos de máquinas en cadena con acopios intermedios......714 31.3- Disponibilidad de los equipos de máquinas iguales trabajando en paralelo........... 715 31.4- Disponibilidad de un equipo formado por una máquina principal abasteciendo n auxiliares iguales........................................................................716 31.5- 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............................................................................................................. 725 32.2- Modos de estimar la producción tipo de una máquina........................................... 725 32.3- Método por comparación........................................................................................ 726 32.4- 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 33

01-Indice Movimiento de Tierras 33 33

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MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

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........ 743 32.5- 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 . ....................................... 750 32.6- 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.................................... 754 33.2- Mecánica de la excavación y llenado del cazo de las retroexcavadoras............... ..754 34

01-Indice Movimiento de Tierras 34 34

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Índice

33.3- Estimación del tiempo empleado en la excavación y llenado del cazo................. .756 33.4- 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............................................. 759 33.5- Fase de descarga del cazo................................................................................................. 759 33.6- Movimientos auxiliares de la excavadora durante los trabajos de excavación................... 759 33.7- Duración media de los ciclos de trabajo y producción horaria media.................... 761 33.8- Nomenclatura de los términos utilizados en el estudio.......................................... 761 33.9- 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.................................... 763 33.10- Mecánica de las fases del ciclo de trabajo de la excavadora frontal..................... 764 33.11- Estimación del tiempo empleado en la excavación y llenado del cazo................ 765 33.12- Duración media de los ciclos de trabajo y producción horaria media......................767 33.13- Factores que más influyen en la productividad..................................................... 767 33.14- Representación de un ciclo de trabajo.................................................................. 767 33.15- Factores que más influyen en la fase de excavación............................................. 768 33.16- Influencia del espesor de corte.............................................................................. 769 33.17- Influencia del tamaño de la máquina.................................................................... 770 33.18- Influencia del material excavado.......................................................................... 771 33.19- Influencia de la posición del vehículo que se carga en la duración de la fase

de puesta en descarga........................................................................................... 771 33.20- Influencia de la altura del frente de excavación.................................................... 772 33.21- 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........................................................................772 33.22- Trabajos con equipos de camiones....................................................................... 773 33.23- 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 35

01-Indice Movimiento de Tierras 35 35

14/05/2010 13:44:20

MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

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.................................................................................................. 781 34.2- 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....................................................................................... 784 34.3- 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................................................................................ 787 34.4- 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................................792 34.5- Influencia de la profundidad de trabajo del escarificador en la velocidad, la duración de la fase de escarificado y la producción tipo................................................793 36

01-Indice Movimiento de Tierras 36 36

14/05/2010 13:44:20

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.................................................................. 797 35.2- Parámetros utilizados en el análisis del ciclo de trabajo............................................. 798 35.3- 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...................................................................................... 800 35.4- Tracción disponible y velocidad de carga.................................................................... 800 35.5- Curvas de llenado con espesor de corte fijo............................................................ 804 35.6- Puntos importantes de las curvas de llenado.......................................................... 805 35.7- Mecánica de la fase de acarreo del material.......................................................809 35.8- Fase de descarga y extendido del material.............................................................. 810 35.9- Fase de regreso a la zona de excavación................................................................. 811 35.10- Maniobras entre las fases...................................................................................... 811 35.11- Variación de la producción según espesor de corte................................... 811 35.12- Representación del ciclo de trabajo.......................................................... 813 35.13- Influencia del tamaño del empujador en la producción de la mototraílla................. 813 35.14- Influencia del tamaño del tractor empujador en el espesor de corte máximo

posible y el grado de llenado límite correspondiente.......................................813 35.15- Influencia del suelo excavado en la producción tipo........................................813 35.16- 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.......................................................... 819 36.2- Mecánica de la fase de excavación y llenado del cazo........................................... 819 36.3- Fase de acarreo hasta el lugar de descarga............................................................. 822 36.4- Fase de descarga del material................................................................................................. 824 36.5- Fase de regreso al frente de excavación.................................................................. 825 36.6- Duración del ciclo completo................................................................................... 825 36.7- Diagrama del ciclo de trabajo................................................................................. 825 37

01-Indice Movimiento de Tierras 37 37

14/05/2010 13:44:20

MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

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..................................... 837 37.2- Determinación de las horas de utilización y del número de máquinas necesarias para la realización de un trabajo............................................................................. 838 37.3- Estimación de la producción horaria de un equipo de máquinas en cadena........... 838 37.4- Estimación de la producción horaria de equipos de máquinas en paralelo.

Caso general............................................................................................................ 839 37.5- Ciclos teóricos de un equipo de máquinas auxiliares iguales trabajando con una principal en serie con ellas........................................................................ 840 37.6- Consideraciones sobre los ciclos de equipos de máquinas..................................... 842 37.7- Cálculo de la producción tipo por la teoría de las colas......................................... 843 37.8- Ejemplos de aplicación de los gráficos................................................................... 845 37.9- Aplicación al caso de una máquina principal con un equipo de máquinas auxiliares........................................................................................................................... 846 37.10- 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..............................................................................851 38.2- 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....................................... 853 38.3- Estadillos de datos de maquinaria.......................................................................... 853

38.3.1- Recopilación de los datos para realizar los controles de las máquinas..... 853 38

01-Indice Movimiento de Tierras 38 38

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Índice

5ª PARTE - Costes de la maquinaria Capítulo 39- Valoración técnica de la maquinaria 39.1- Depreciación........................................................................................................... 863 39.2- Estimación práctica del valor potencial y residual................................................. 867 39.3- Estimación de las revalorizaciones obtenidas en cada operación de mantenimiento.............................................................................................................. 870 39.4- Variación de los valores potencial, técnico y remanente........................................ 870 39.5- 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............................................................. 873 40.2- Introducción al análisis de los costes...................................................................... 874 40.3- Origen de los diversos capítulos de costes............................................................. 874 40.4- 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...................................................................... 883 40.5- Coste medio por hora de utilización....................................................................... 884 40.6- 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.................................................... 885 40.7- Gráficos de variación de los índices de costos horarios......................................... 885

capítulo 41- Estimación y control de los costEs de las máquinas 41.1- Justificación............................................................................................................ 889 41.2- Modo en que suelen expresarse los costes de la maquinaria.................................. 890 41.3- Términos utilizados en el análisis de los costes directos........................................ 890 41.4- Cuantificación de los costes directos...................................................................... 891

41.4.1- Costes fijos................................................................................................ 891

41.4.2- Costesvariables......................................................................................... 892 39

01-Indice Movimiento de Tierras 39 39

14/05/2010 13:44:21

MANUAL DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS A CIELO ABIERTO

41.5- Datos estadísticos................................................................................................... 892 41.6- Cálculo directo del coste de la hora de utilización................................................. 893 41.7- Estimación de los costes auxiliares........................................................................ 893 41.8- Programa para la estimación de los costes directos................................................ 894 41.9- Control de los costes de las máquinas.................................................................... 898 41.10- Estudio de la competitividad de una máquina...................................................... 903 41.11- Costes de la unidad de producción....................................................................... 907 41.12- 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.................................................. 911 42.2- 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................................................ 914 42.3- Control de marcha de cada unidad de obra............................................................. 914

BIBLIOGRAFíA . ............................................................................................................. 921

40

01-Indice Movimiento de Tierras 40 40

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