Introducción

Actualmente, casi todos los productos de la actividad humana se elaboran con ayuda de las máquinas. El empleo de estas incrementa la productividad del trabajo y ellas son imprescindibles hoy día en la producción de bienes materiales.El empleo creciente de mayores y más productivos equipos abren nuevas perspectivas a las técnicas de producción, lo cual constituye dentro de la revolución social, un factor decisivo en el desarrollo humano.

CLASIFICACION DE EQUIPOS

Los equipos según la relación de Peso/volumen es decir según su capacidad se clasifica de la siguiente manera:

– Equipos pesados

– Equipos semipesados

– Equipos liviano

EQUIPOS PESADOS

Maquinaria de grandes proporciones geométricas, tienen peso y volumetría considerada; requiere de un operador capacitado porque varía la operación según la maquinaria; se utiliza en movimientos de tierra de grandes obras de ingeniería civil y en obras de minería a cielo abierto. Ejemplos Grúas, excavadoras, tractor, etc.

EQUIPOS SEMIPESADOS

Son maquinarias de tamaño mediano utilizados generalmente en la construcción por ejemplo: Camión volquete, carros Cisternas o Aguateros, camiones escalera. El peso y volumen de estas unidades es mediano.

EQUIPOS LIVIANOS

Pueden ser máquinas pequeñas o equipos especializados; como: compresoras, bomba de agua, bomba de lodo, vibradoras, ginches, cortadoras de acero, rompe pavimentos, montacargas, etc.

Bomba de agua

SEGÚN LA FUENTE DE ENERGÍA

Se toma como referencia el tipo de motor de la máquina, definiéndose motor como: “Sistema material que transforma una determinada clase de energía (hidráulica, química, eléctrica, etc.) en energía mecánica y produce movimiento.

SEGÚN EL SISTEMA DE TRASLACIÓN

Son clasificados en función al método de transporte, las dimensiones y peso de la maquinaria.

SEGÚN LAS OPERACIONES QUE REALIZAN

Se clasifican según las operaciones comunes que realizan las maquinas.

Tractores

Las características principales del tractor: fuerza, velocidad y posibilidad de admitir herramientas de trabajo, hace que sea punto de partida para la creación de los mas variados y especializados tipos de maquinas para la construcción.

Tractores

Clasificación.- Los tractores pueden clasificarse atendiendo los siguientes aspectos:

– Tren de rodaje.- Se clasifican en tractores sobre orugas y tractores sobre neumáticos.

– Propósito o destino.- Se clasifican en tractores agrícolas, tractores industriales, y tractores de obra de construcción.

Tractores

Tractor sobre orugas

Se emplean cuando se necesita una mayor fuerza en el gancho o en otra herramienta de trabajo (para una misma potencia de motor), y cuando se trabaja en terrenos blandos y con arbustos. También son muy indicados en trabajos de montaña.A causa de la gran superficie de apoyo que ofrecen sus orugas, las presión sobre el suelo es muy baja (0.35 – 0.65 Kg/cm2).Las distancias de transporte para el tractor sobre oruga debe ser cortas, entre 200 y 400m, más allá de lo cual puede resultar no económico su empleo.

Tractor sobre neumáticos

Estos se utilizan cuando, además de fuerza, interesa la velocidad de traslación, pero requieren para desplazarse suelos con un mínimo de poder soportante, para evitar hundimientos.

Aplicaciones

Aparte de las ya citadas, el tractor sobre orugas puede desempeñar diversas actividades, como son: •Impulsar otros equipos•Remolcar una gran variedad de equipos arrastrados•Excavar, regar, y realizar muchos trabajos en materiales y condiciones topográficas diversos.•Cargar

Topadoras

Las máquinas topadoras (Dozer) tiene hoy día un bastísimo empleo en las obras de construcción. Son imprescindibles, en obras viales constituyen los equipos de choques en las actividades iniciales, tanto en la construcción de carreteras como terraplenes; en obras hidráulicas, para la construcción de canales, presas de tierras; y en cantera, para la excavación, transporte y apilado de materiales.Los dozer pueden trabajar en todo tipo de terreno, excepto en los muy duros o en los pantanosos, donde el nivel de agua supere la altura de las orugas. Trabajan bien en materiales cohesivos, pero no así en materiales sueltos.

Topadoras

Bulldozer

Llamado así por su hoja, es el equipo de la familia dozer para grandes movimientos de tierra a base de excavaciones fuertes y arrastre de los materiales.Su hoja ancha y doblemente curvada le permite mantener delante de ella, durante el trabajo, un buen volumen de material, con menores fugas que si la hoja fuera recta. La concavidad de la hoja hace que durante la excavación, las tierras se deslicen por su superficie, de abajo hacia arriba, describiendo un arco que las hace caer delante de la hoja.

Bulldozers

Partes principales de un bulldozer

Angledozer

Puede considerarse como una excavadora universal, pues su hoja, además de los desplazamientos de la bulldozer es capaz de inclinarse 25 – 30º con respecto al eje geométrico del equipo, en el plano horizontal.El angledózer es el indicado para trabajos a media ladera y para el extendido de materiales en recorridos relativamente largosCuando este equipo excava o arrastra materiales con su hoja inclinada, estos se deslizan a lo largo de la hoja y forman cordones paralelos a la marcha del equipo.Su funcionamiento, unido a más altas velocidades de trabajo, determina, para ciertas actividades, rendimientos más altos que el bulldozer.Las principales diferencias del bulldozer y el angledozer residen en la hoja, así como de los elementos corta hoja.

TIPO DE HOJA DENOMINACIÓN

Hoja recta Bulldozer

Hoja angulable Angledozer

Hoja inclinable Tiltdozer

c/ tope Tractor empujador

OPERACIONES Y APLICACIONES

Operaciones:• Excavar (a cielo abierto en grandes

dimensiones).• Acarreo en grandes dimensiones.Aplicaciones:• Grandes excavaciones a cielo abierto• Excavación en banco de préstamo• Limpieza y desbroce• Apertura de vías

Videos• VIDEO 1 • VIDEO 2

EjemploPara llenar un barranco, se emplea un bulldozer mod. D493. La tierra para llenar es un mejoramiento de calidad media que fue vertido por camiones a 90m del barranco y a un nivel de 3.6m por encima de éste. El volumen de relleno compactado calculado para cubrir el barranco es 4874m3.a)¿Cuál es el rendimiento del equipo?b)¿En que tiempo se llenará el barranco?c)¿Cuánto bulldozer del mismo modelo será necesario para terminar el trabajo en 10 días?Datos complementarios:•Largo de la hoja 3.90m, alto 1.10m.•Velocidad de ida, vi= 2.4km/h, velocidad de regreso, vr=2.8 km/h•Ángulo de reposo del material: 45º•Diez horas de trabajo por día

Traíllas

• La Trailla consta, en principio, de un bastidor o chasis que lleva una caja o recipiente de transporte y debe ser remolcada.

Mototrailla

•Una Mototraílla debe tener la potencia, tracción y velocidad para una producción alta y continua con una amplia gama de materiales, condiciones y aplicaciones. •Las Mototraíllas cortan y cargan rápidamente, tienen altas velocidades de desplazamiento, extienden en operación y eventualmente compactan por peso propio durante la operación.

Operaciones

• Corte del suelo

• Carga de Material removido

• Transporte del material

• Vaciado o descarga y su conjunta compactación

Aplicaciones

• Ciclo completo de movimiento de tierras• Acarreo de bancos de préstamo• Velación de plataformas• Excavación en bancos de préstamo amplios y la

descarga o extendido para terraplenes ó grandes rellenos.

• Se aplica en construcción de carreteras donde la calidad de los terrenos es relativamente homogéneo.

• Movimiento de tierras

Esquema

Ejemplo

Una traílla marca TAINO de 10m3 de capacidad tirada por un tractor sobre orugas, está realizando una compensación entre dos puntos separados entre sí 300m. El material es tierra común y como “chivo” se emplea un bulldozer mod. BD 18. El viaje cargado lo hace en 2da. Velocidad (3,7km/h) y el regreso, en 3ra.* (5,8km/h).El cronometraje en los puntos de carga y descarga arrojó los siguientes tiempos: tc = 1min; td = 0.8min; tg = 0,5min (ambos); ta=0,2min. Por último, la eficacia general se ha fijado en un 70%.Determine el rendimiento horario de la traílla.

Traílla RemolcadaVideo

Cargadoras

Las funciones principales son la carga de materiales previamente excavados o disgregados y su descarga sobre los medios de transporte o formando pilas.Estos equipos también pueden en caso necesario, excavar materiales de los suelos tipo I.Se clasifican:

– Por el tren de rodaje; pueden ser sobre orugas o sobre neumáticos.

– Forma de vaciado; la mayoría de las cargadoras que se construyen vacían su cargas por delante; existen modelos sobre orugas que pasa la carga sobre el equipo y la descarga por detrás.

Cargador sobre orugas

• La cargadora frontal sobre oruga es un equipo para condiciones de trabajo duras.

Cargador sobre neumáticos

El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o en ruedas, que tiene un cucharón de gran tamaño en su extremo frontal.Los cargadores son equipos de carga, acarreo y eventualmente excavación, en el caso de acarreo solo se recomienda realizarlo en distancias cortas. El uso de cargadores da soluciones modernas a un problema de acarreo y carga de materiales, con la finalidad de reducir los costos y aumentar la producción.Los cucharones del cargador frontal varían en tamaño, desde 0.19 m3 hasta más de 19.1 m3 de capacidad, colmado. El tamaño del cucharón está estrictamente relacionado con el tamaño de la máquina.

Partes y vistas del Cargador

Operaciones y Aplicaciones

Operaciones:– Excavar– Cargar– Descargar– Acarrear o transportar

Aplicaciones:– Carguío de materiales– Mezcla de materiales– Excavación de terreno suelto ó blando– Apilado de material y carguío de material suelto– Deposita el material suelto, ya sea en una planta

(chancadora, de hormigón, asfalto, recicladora, etc) o en un lugar de desecho

Cargador Frontal TrabajandoVideo

Retrocargadoras

Este tipo de cargadora, va montado sobre orugas y se caracteriza por su vertido que comúnmente realiza sin efectuar giros, pues el cucharón, después de cargado pasa sobre el equipo y descarga en la zona trasera de esta, ya sea sobre el suelo formando pilas, o usualmente sobre transporte.

Retrocargadoras

Rendimiento

La determinación de los rendimientos en las maquinas cargadoras es muy simple. Deben tenerse en cuenta como factores fundamentales la capacidad en m3, del cubo y el tiempo, en minutos, del ciclo completo, es decir:

Dct = 60 x C x f x E (m3/h)Tc

•Donde:– Dct es el rendimiento de la máquina cargadora, en m3/h;– C, la capacidad del cucharón, en m3;– f, el coeficiente de esponjamiento del material;– E, la eficacia del cargador y– Tc, el tiempo del ciclo, en min.

Ejemplo

Se desea conocer el rendimiento de una cargadora sobre neumáticos de 1.30 m3 que carga tierra arenosa sobre camiones. El tiempo del ciclo fue 0.8 minutos y la eficacia del trabajo se estimo en un 80%.

Dato complementario: f=1.00

Solución:

hmxxx

TcxCxfxE

Dcr 3788.0

8.00.13.16060

RetroexcavadoraLa retroexcavadora es una maquina en la cual la pluma baja y sube en cada operación; la cuchara, unida a ella, excava tirando hacia el carretón, es decir hacia atrás como se ve en la figura , en vez de empujar hacia delante, como lo hace la excavadora normal .

Esquema de una Retroexcavadora

Operaciones

• Excavar• Es la mejor maquina para excavar taludes

verticales por debajo del plano de sustentación de la maquina.

• Cargar• Realizando giros según su eje vertical hacia el

volquete que se encuentra detrás de el• Girar• Desplazar• Movilizar y desmovilizar

Aplicaciones

• Excavación de zanjas con taludes verticales; roca dura disgregada previamente. La excavación se realiza por debajo del nivel de sustentación de la excavadora sin importar el nivel freático.

• Excavaciones de cimientos• Excavación de canales• Limpieza y nivelación• Desmonte, carga y descarga de materiales• Relleno de cimientos y zanjas• Escarificar (proceso de remover la estructura de un

pavimento existente, y desgarra, remover terreno rocoso (Ripper).

Excavadora

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

Esquema de la Excavadora

Excavadora sobre Ruedas

Excavadora sobre orugas

Operaciones y AplicacionesOperaciones:

– Excavar– Cargar– Girar– Desplazar– Movilizar y desmovilizar

Aplicaciones:– Excavación de zanjas– Excavación de zanjas de gran tamaño– Peinado de taludes encima del plano de sustentación

de la máquina.– Excavación para estructuras.– Excavación en bancos de préstamo ó excavación de

materiales.

Excavadora TrabajandoVideo

Excavadora de Pala frontalSon equipos para excavar por encima del nivel de la plataforma y realizar el trabajo de excavación y carga a los camiones

Aplicaciones

• Excavar cimientos• Excavar zanjas• Excavar y cargar en

canteras• Excavar a media

ladera• Realizar carga de

transportes.

Draga

Las dragas son maquinas especialmente diseñadas para realizar excavaciones acuáticas y extraer los residuos de estas obras. En el mercado se dispone de variados diseños, las dragas se pueden clasificar según su función u operación, de acuerdo a su función se tienen dragas para lagunas, residuos peligrosos, bombeo de flujos viscosos y construcciones marinas y según el modo de operación se dispone de dragas eléctricas, diesel, a control remoto, tripuladas ó propulsión automática.

Dragalinas

La dragalina, llamada también draga de arrastre, es el equipo indicado para realizar excavaciones bajo su nivel de sustentación en terrenos blandos, fangosos o sumergidos. Esto es posible por su gran alcance, que le permite excavar un gran área sin desplazarse o desplazándose por terreno firme. Este mismo alcance le posibilita descargar lejos del sitio de excavación y formar montones altos con el material extraído.

Esquema de la Draga

Esquema de la Dragalina

Operaciones

Una operación de dragado consiste en excavar material terroso cubierto por agua. A menudo, se provoca la suspensión del material en el agua, para transportarlo al lugar de depósito. Tales trabajos pueden tener por objetivo la excavación general submarina de una bahía, de una playa, de un río o de un lago.•Excavar.- Por arrastre de material.•Cargar .- Carguío de material suelto

Aplicaciones

• Limpieza del fondo de los puertos y costas.• Aumento de la profundidad de calado necesaria para el

transito de ciertas embarcaciones.• Dragado de ríos y presas• Excavación de áridos del fondo del lecho de los ríos• Aumento de la profundidad de calado necesaria para el

transito de ciertas embarcaciones.• Técnica de trasbordo de material• Remoción del estéril para mostrar las vetas de carbón• Demolición• Construcción de oleoductos• Dragado de ríos y presas

Motoniveladoras

Máquina muy versátil usada para mover tierra u otro material suelto.Su función principal es nivelar, modelar o dar la pendiente necesaria al material en que trabaja. Se considera como una máquina de terminación superficial.

Operaciones

• Excavar o Corte• Cargar• Acarreo• Descarga o Extendido• Retorno• Nivelación y Excavación Pequeña.• Peinado de Taludes.• Construcción de Cunetas.• Extendido del Material.• Mezclado del Material In-situ• Escaridicado

Aplicaciones de la motoniveladora

• Nivelar• Esparcir el material descargado

por los camiones y posterior nivelación

• Conformar• Refino de explanadas• Mezclar material.• Excavación, reperfilado y

conservación de las cunetas en la tierra

• Perfilado taludes• Mantener vías de tierra ó grava

Esquema de la Motoniveladora

MotoniveladoraVideos

Vehículos de Transporte

Los vehículos de transporte son, a pesar de su definida función de transporte, posiblemente los equipos de diseños más diverso. Esta diversidad constructiva no está dada, como en otros equipos de construcción por su versatilidad, o sea, por la variedad de trabajos que pueda a realizar, sino por la gran diversidad de objetos a transportar de características físicas y químicas muy variadas.De acuerdo con los propósitos de este curso, nos ocuparemos fundamentalmente del estudio del tipo de transporte automóvil usado en movimientos de tierra.

Camión Volquete

Ejemplo

Se va ha trasladar grava suelta en camiones de volteo mod. GLM 10m3 de capacidad hacia una obra que dista aproximadamente 10km del punto de carga. Mediante un viaje de prueba se obtuvo 37,4min como tiempo total del ciclo. El equipo de carga es una pala frontal sobre orugas mod. E10011 uqe, en condiciones óptimas, arrojó un rendimiento de 190m3/h, realizando la carga de cada camión en 3,2min aproximadamente. Haga los cálculos necesarios para determinar el número de camiones.

Solución: Cargadando el camión a ras y no considerando abundamieto (f=1: esponjado a esponjando) y admitiendo también condiciones óptimas en el transporte, resulta un rendimiento:

hmm

T

EfCD

Ctr

tr /16min4,37

1106060 33

Con lo que el número de camiones será:

9,11/16

/1903

3

hm

hm

D

Dn

tr

Cr

Es decir, 12 camiones. Si tenemos en cuenta el tiempo de carga, el número de vehículos es:

7,11min2,3

min4,37

C

Ctr

t

Tn

Es decir, 12 camiones, por lo cual en este trabajo deben mantenerse 12 camiones transportando la grava y 2 de reserva.

Compactadores

Consiste fundamentalmente en el proceso artificial que se sigue para lograr el aumento en la densidad de un suelo natural o de relleno, a fin de obtener la mayor estabilidad de él. Este proceso se realiza mediante el empleo de equipos mecánicos o manuales (energía) y la adición de agua que fuere necesaria.

Factores para la Compactación

Cuatro factores inciden en el logro de una buena compactación, y son estos:

– Tipo de material que se va a compactar (comportamiento físico – mecánico).

– Contenido óptimo de humedad del material (ensayo Proctor).

– Correcta elección de los equipos que se van a utilizar.

– Técnicas que se van a emplear.

Rodillo Liso

Los rodillos lisos provienen del diseño original romano que consistía en un cilindro de piedra halado por tracción animal. El rodillo liso consiste en un cilindro de acero con un determinado peso que compacta el material por presión. Inicialmente, el cilindro era llevado por un tractor ú otro equipo automotriz, hasta que se diseñó el actual modelo autopropulsado.

Compactadora de Rodillo Liso

Rodillos especiales con salientes

Los rodillos especiales con salientes son compactadores que consisten en un gran tambor de acero, provistos de salientes que justamente le dan su nombre. La dimensión de las salientes varía según el fabricante así como su forma.Originalmente, los primeros rodillos tenían salientes con forma de pata de cabra posteriormente se desarrollaron salientes con otras formas cónicas o de tronco de cono que dieron origen a los compactadores de pisones.

Rodillo pata de cabra Compactador de pisones

Rodillo liso vibratorio

El rodillo liso vibratorio es un rodillo liso provisto de un movimiento excéntrico en el interior del cilindro que le proporciona un movimiento vibratorio.

Usos del Rodillo liso vibratorio

• Pueden usarse para la compactación de suelos granulares con tamaños de partículas que van desde grandes fracciones rocosas hasta arena fina.

• Pueden usarse en suelos semicohesivos, siempre y cuando más del 10% del material tenga un IP de 5.

• Los rodillos más grandes pueden ser muy eficientes en capas de roca de hasta 90 cm.

• También se usan para las operaciones de acabado o sellado de capas, pero con la vibración desconectada.

Rodillo neumático

Estos rodillos son superficiales que aplican el principio de amasado al efecto de la compactación debajo de la superficie. Pueden ser autopropulsados o montados

Compactador neumático de dos ejes

Plancha Compactadora

Se usan para compactar suelos y concreto asfáltico en ubicaciones donde no pueden llegar las unidades grandes. Pueden ser autopropulsadas, tanto con diesel o gasolina. Estas unidades son clasificadas por la fuerza centrífuga, las revoluciones por minutos, la profundidad de penetración de la vibración (o espesor de capa), avance en m/s y cobertura de área por hora.

Martillos compactadores

Estos martillos se usan para compactar suelos cohesivos o mezclas de suelos en áreas confinadas. Estas unidades tienen un rango de impacto entre 40 a 1200 m-kg por segundo, con impactos de hasta 85 golpes por minuto, dependiendo del modelo especificado.

Ejemplos1. Determine el rendimiento aproximado de un

compactador de placa vibrante compactando gravilla. Los datos son los siguientes:

a) Velocidad de Compactación: 25m/minb) Ancho de la placa: 0,3mc) Número de pasadas: 2d) Eficacia del trabajo: 90%

Solución:

2. Se quiere conocer el rendimiento aproximado de un compactador sobre rodillos lisos vibrantes de 1,5m de ancho que compacta a 100m/min en terreno arenoso y en capas de 25cm. Se dan 4 pasadas y la eficacia se estima en un 90%

Solución:

hmn

EebvD /200

2

9,03,0256060 2

hmn

EebvD /505

4

9,025,05,11006060 2

Rescatando a un Volquete