TEMA 8. 1.1. Esponjamiento MOVIMIENTO DE TIERRASnehuenpeuman.edu.ar/gallery/tema 8 - movimiento de...

TEMA 8.TEMA 8.MOVIMIENTO DE MOVIMIENTO DE

TIERRAS TIERRAS

22

PCM/ITOPPCM/ITOP 2010/112010/11

Tema 8. Movimiento de tierrasTema 8. Movimiento de tierras

1.1. Cambios de volumenCambios de volumen

1.1.1.1. EsponjamientoEsponjamiento

1.2.1.2. ConsolidaciConsolidacióón y compactacin y compactacióónn

2.2. EcuaciEcuacióón del movimienton del movimiento

2.1.2.1. Esfuerzo tractorEsfuerzo tractor

2.2.2.2. Resistencia a la tracciResistencia a la traccióónn

3.3. Ciclo de trabajo y producciCiclo de trabajo y produccióón n

4.4. ClasificaciClasificacióón y tipos de mn y tipos de mááquinas en la excavaciquinas en la excavacióónn

5.5. Equipos de excavaciEquipos de excavacióón y empuje: tractoresn y empuje: tractores

33


Tema 8. Movimiento de tierrasTema 8. Movimiento de tierras

6.6. Equipos de excavaciEquipos de excavacióón en posicin en posicióón fija: excavadoras n fija: excavadoras hidrhidrááulicasulicas

7.7. Equipos de excavaciEquipos de excavacióón y carga: cargadorasn y carga: cargadoras

8.8. MMááquinas de excavaciquinas de excavacióón, carga y transporte combinadas: n, carga y transporte combinadas: tratraííllasllas

9.9. DragalinasDragalinas

10.10. Equipos de transporte: camiones y Equipos de transporte: camiones y ddúúmperesmperes

11.11. Extendido y nivelaciExtendido y nivelacióón: motoniveladorasn: motoniveladoras

12.12. CompactaciCompactacióón de tierras: compactadoresn de tierras: compactadores

44


Movimiento de tierrasMovimiento de tierras

Movimiento de tierrasMovimiento de tierras: conjunto de operaciones que se : conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos naturales con el fin de modificar su realizan con los terrenos naturales con el fin de modificar su forma para poder ser aprovechables en la ejecuciforma para poder ser aprovechables en la ejecucióón de obras n de obras ppúúblicas, industriales o de edificaciblicas, industriales o de edificacióón.n.

Las Las fasesfases fundamentales son:fundamentales son:

ExcavaciExcavacióón y arranquen y arranque

CargaCarga

TransporteTransporte

Vertido o descargaVertido o descarga

ExtendidoExtendido

CompactaciCompactacióónn

Refino, saneo, etc.Refino, saneo, etc.


Movimiento de tierrasMovimiento de tierrasMMááquinas mquinas máás utilizadas en el movimiento de tierras:s utilizadas en el movimiento de tierras:

MotoniveladoraMotoniveladoraRefinoRefino

CompactadorCompactadorCompactaciCompactacióónn

MotoniveladoraMotoniveladoraExtendidoExtendido

DescargaDescarga

CamiCamióónnDDúúmpermperTransporte

Transporte

Pala Pala cargadoracargadora

CargaCargaMototraMototraííllalla

ExcavadoraExcavadora

TractorTractorVoladuraVoladuraArranque

Arranque

66


Cambios de volumenCambios de volumen

Los terrenos estLos terrenos estáán constituidos por la agregacin constituidos por la agregacióón de partn de partíículas culas de tamade tamañños variados, entre os variados, entre ééstas quedan huecos ocupados stas quedan huecos ocupados por el aire y por el agua.por el aire y por el agua.

Si mediante acciones mecSi mediante acciones mecáánicas se varnicas se varíía la ordenacia la ordenacióón de las n de las partpartíículas, se estculas, se estáá variando el volumen de huecos. variando el volumen de huecos.

El volumen de una porciEl volumen de una porcióón de material no es constante sino n de material no es constante sino que depende de las acciones mecque depende de las acciones mecáánicas a las que le nicas a las que le sometamos. sometamos.

El cambio de volumen puede ser simplemente un efecto El cambio de volumen puede ser simplemente un efecto secundario (excavacisecundario (excavacióón) o bien ser el resultado de conseguir n) o bien ser el resultado de conseguir una mejora del comportamiento mecuna mejora del comportamiento mecáánico (compactacinico (compactacióón).n).

77



Al volumen que ocupa el material en una situaciAl volumen que ocupa el material en una situacióón n determinada se le llama volumen aparente y al cociente entre determinada se le llama volumen aparente y al cociente entre la masa del material (partla masa del material (partíículas y agua) y el volumen aparente culas y agua) y el volumen aparente se le llama se le llama densidad aparentedensidad aparente..

siendo:siendo:

ddaa densidad aparente,densidad aparente,

MM masa de las partmasa de las partíículas + masa del agua,culas + masa del agua,

VVaa volumen aparente.volumen aparente.

aa

MdV

=

88



Una evoluciUna evolucióón del volumen aparente durante el movimiento n del volumen aparente durante el movimiento de tierras, tomando como referencia el volumen en banco, es:de tierras, tomando como referencia el volumen en banco, es:

ExcavaciExcavacióón en tierrasn en tierras

ExcavaciExcavacióón en rocan en roca

0,95 a 1,000,95 a 1,001,00 a 1,101,00 a 1,101,10 a 1,201,10 a 1,201,20 a 1,301,20 a 1,301,001,00

CompactadaCompactadaPisadaPisadaVertidaVertidaCargada y Cargada y

transportadatransportadaEn bancoEn banco

1,20 a 1,301,20 a 1,301,30 a 1,401,30 a 1,401,25 a 1,501,25 a 1,502,002,001,001,00

TrituradaTriturada(secundario)(secundario)

Machacada Machacada (primario)(primario)

Cargada y Cargada y transportadatransportadaVolada

VoladaEn bancoEn banco

99


Cambios de volumen. EsponjamientoCambios de volumen. Esponjamiento

Factor de esponjamientoFactor de esponjamiento: relaci: relacióón entre el volumen aparente n entre el volumen aparente en banco y excavado.en banco y excavado.

siendo: siendo: FFWW factor de esponjamiento,factor de esponjamiento,VVBB volumen aparente del material en banco,volumen aparente del material en banco,VVSS volumen aparente del material suelto,volumen aparente del material suelto,ddBB densidad aparente del material en banco,densidad aparente del material en banco,ddSS densidad aparente del material suelto.densidad aparente del material suelto.

SBW

S B

dVFV d

= =

El factor de esponjamiento siempre es menor que 1.El factor de esponjamiento siempre es menor que 1. 1010



Porcentaje de esponjamientoPorcentaje de esponjamiento: incremento de volumen que : incremento de volumen que experimenta el material respecto del que tenexperimenta el material respecto del que teníía. a.

siendo:siendo: SSWW porcentaje de esponjamiento.porcentaje de esponjamiento.

100 100S B B SWB S

V V d dSV d− −

= ⋅ = ⋅

1111


Cambios de volumen. EsponjamientoCambios de volumen. EsponjamientoDe las dos relaciones anteriores se obtiene: De las dos relaciones anteriores se obtiene:

1100

WB S

Sd d⎛ ⎞= + ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠

1

1100

WW

FS

=⎛ ⎞+⎜ ⎟⎝ ⎠

1

1100

B SW

V VS

= ⋅⎛ ⎞+⎜ ⎟⎝ ⎠



0,690,6944441,371,370,950,95Tierra vegetalTierra vegetal

0,790,790,790,790,810,81

262626262323

1,901,902,022,021,541,54

1,511,511,601,601,251,25

Tierra: secaTierra: secahhúúmedamedabarrobarro

0,700,700,750,750,800,80

424233332525

2,792,792,282,281,961,96

1,961,961,721,721,571,57

Roca alterada:Roca alterada:75% roca y 25% tierra75% roca y 25% tierra50% roca y 50% tierra50% roca y 50% tierra25% roca y 75% tierra25% roca y 75% tierra

0,670,6749492,612,611,751,75Basalto o diabasas Basalto o diabasas fragmfragm..0,600,6067672,522,521,511,51AreniscaArenisca0,570,5775753,173,171,811,81Yeso fragmentadoYeso fragmentado0,610,6164642,732,731,661,66Granito fragmentadoGranito fragmentado0,590,5969692,612,611,541,54CalizaCalizaFFWWSSW W (%)(%)ddBB (t/m(t/m33))ddSS (t/m(t/m33))MaterialMaterial



0,890,890,910,91

12121010

1,931,932,232,23

1,721,722,022,02

Tierra y grava: secaTierra y grava: secahhúúmedameda

0,890,890,890,890,880,88

131312121313

1,601,601,901,902,082,08

1,421,421,691,691,841,84

Arena: secaArena: secahhúúmedamedaempapadaempapada

0,790,7926262,022,021,601,60Arena y arcillaArena y arcilla

0,890,890,890,890,890,89

121212121212

2,172,171,901,902,262,26

1,931,931,691,692,022,02

Grava: estado naturalGrava: estado naturalseca (6seca (6--50 mm)50 mm)hhúúmeda (6meda (6--50 mm)50 mm)

0,860,860,840,84

17172020

1,661,661,841,84

1,421,421,541,54

Arcilla y grava: secaArcilla y grava: secahhúúmedameda

0,820,820,800,800,800,80

222224242525

2,022,021,841,842,082,08

1,661,661,481,481,661,66

Arcilla: estado naturalArcilla: estado naturalsecasecahhúúmedameda

FFWWSSW W (%)(%)ddBB (t/m(t/m33))ddSS (t/m(t/m33))MaterialMaterial

1414


Cambios de volumen.Cambios de volumen.ConsolidaciConsolidacióón y compactacin y compactacióónn

Factor de consolidaciFactor de consolidacióónn: relaci: relacióón entre el volumen aparente n entre el volumen aparente en banco y el volumen una vez compactado.en banco y el volumen una vez compactado.

Si durante la compactaciSi durante la compactacióón no ha habido pn no ha habido péérdida de agua:rdida de agua:

Bh

C

VFV

=

Ch

B

dFd

=

siendo: siendo:

FFhh factor de consolidacifactor de consolidacióón,n,VVCC volumen aparente del material compactado,volumen aparente del material compactado,ddCC densidad aparente del material compactado.densidad aparente del material compactado.

1515



Porcentaje de consolidaciPorcentaje de consolidacióónn: relaci: relacióón entre la variacin entre la variacióón de n de volumen (en banco y compactado) y el volumen en banco. volumen (en banco y compactado) y el volumen en banco.

siendo:siendo: SShh porcentaje de consolidaciporcentaje de consolidacióón.n.

100B ChB

V VSV−

= ⋅

1616



De las relaciones anteriores se obtiene: De las relaciones anteriores se obtiene:

1

1100

B Ch

V VS

= ⋅⎛ ⎞−⎜ ⎟⎝ ⎠

1

1100

hh

FS

=⎛ ⎞−⎜ ⎟⎝ ⎠

1717


EcuaciEcuacióón del movimiento n del movimiento

Con la ecuaciCon la ecuacióón del movimiento se determina la velocidad de n del movimiento se determina la velocidad de traslacitraslacióón a la que pueden trabajar las mn a la que pueden trabajar las mááquinas de quinas de movimientos de tierras.movimientos de tierras.

Para ello, se debe estudiar:Para ello, se debe estudiar:

Esfuerzo tractorEsfuerzo tractor

TracciTraccióón disponible.n disponible.

TracciTraccióón utilizable.n utilizable.

Resistencia a la tracciResistencia a la traccióónn

Resistencia a la rodadura.Resistencia a la rodadura.

Resistencia a la pendiente.Resistencia a la pendiente.

Resistencia a la aceleraciResistencia a la aceleracióón.n.

Resistencia al aire.Resistencia al aire. 1818


EcuaciEcuacióón del movimiento. Esfuerzo tractor n del movimiento. Esfuerzo tractor

La La traccitraccióón disponiblen disponible es la fuerza que un motor, mediante la es la fuerza que un motor, mediante la transmisitransmisióón, puede transmitir al suelo.n, puede transmitir al suelo.

vDPotT ρ⋅=

siendo:siendo: TTDD traccitraccióón disponible,n disponible,PotPot potencia que produce el motor,potencia que produce el motor,vv velocidad,velocidad,ρρ rrendimiento de la transmisiendimiento de la transmisióón: relacin: relacióón entre la n entre la

potencia que produce el motor y la que llega a potencia que produce el motor y la que llega a la rueda motriz.la rueda motriz.

1919


EcuaciEcuacióón del movimiento. Esfuerzo tractorn del movimiento. Esfuerzo tractor

Todo el esfuerzo que puede producir una mTodo el esfuerzo que puede producir una mááquina no se quina no se desarrolla totalmente debido a la falta de adherencia en el desarrolla totalmente debido a la falta de adherencia en el neumneumáático o la oruga.tico o la oruga.

La La traccitraccióón utilizablen utilizable es la parte del esfuerzo que se desarrolla.es la parte del esfuerzo que se desarrolla.

La tracciLa traccióón utilizable depende de:n utilizable depende de:

El peso que gravita sobre las ruedas motrices, que es el El peso que gravita sobre las ruedas motrices, que es el úútil til para empujar o tirar del vehpara empujar o tirar del vehíículo.culo.

Las superficies de contacto: Las superficies de contacto: áárea, textura y rugosidad, tanto rea, textura y rugosidad, tanto de las ruedas motrices como del suelo.de las ruedas motrices como del suelo.

2020



siendo:siendo: TTUU traccitraccióón utilizable,n utilizable,ffTT factor de traccifactor de traccióón o coeficiente de adherencia,n o coeficiente de adherencia,WWDD peso adherente.peso adherente.

En los vehEn los vehíículos sobre orugas, el peso adherente coincide con culos sobre orugas, el peso adherente coincide con el peso total del vehel peso total del vehíículo.culo.

En los vehEn los vehíículos sobre neumculos sobre neumááticos, el peso adherente es el ticos, el peso adherente es el que gravita sobre las ruedas motrices. Normalmente, las que gravita sobre las ruedas motrices. Normalmente, las ruedas motrices soportan entre 1/2 y 2/3 del peso total. ruedas motrices soportan entre 1/2 y 2/3 del peso total.

Si el terreno es inclinado, el peso adherente es la componente Si el terreno es inclinado, el peso adherente es la componente del peso perpendicular al terreno.del peso perpendicular al terreno.

U D TT W f= ⋅


EcuaciEcuacióón del movimiento. Esfuerzo tractorn del movimiento. Esfuerzo tractorFactores de tracciFactores de traccióón habituales:n habituales:

0,120,120,120,12HieloHielo0,270,270,200,20Nieve compactaNieve compacta0,600,600,450,45Tierra sueltaTierra suelta0,900,900,550,55Tierra firmeTierra firme0,500,500,360,36Camino de grava sueltaCamino de grava suelta0,550,550,650,65CanterasCanteras0,500,500,400,40Arena hArena húúmedameda0,300,300,200,20Arena secaArena seca0,700,700,450,45Arcilla hArcilla húúmedameda0,900,900,550,55Arcilla secaArcilla seca0,450,450,900,90HormigHormigóón o asfalton o asfalto

CadenasCadenasNeumNeumááticosticosTipos de terrenoTipos de terreno

2222



Balance entre la tracciBalance entre la traccióón disponible y la utilizablen disponible y la utilizable

Si Si TTDD > T> TUU: se produce deslizamiento, las ruedas patinan y la : se produce deslizamiento, las ruedas patinan y la mmááquina avanza menos e incluso puede detenerse. quina avanza menos e incluso puede detenerse.

Si Si TTDD ≤≤ TTUU:: hay adherencia entre ruedas y suelo, la mhay adherencia entre ruedas y suelo, la mááquina quina avanza correctamente.avanza correctamente.

Por lo tanto, de nada sirve una mPor lo tanto, de nada sirve una mááquina con un grupo quina con un grupo propulsor muy potente si no tiene el peso suficiente como para propulsor muy potente si no tiene el peso suficiente como para garantizar la adherencia.garantizar la adherencia.

2323


EcuaciEcuacióón del n del movimmovim. Resistencia a la tracci. Resistencia a la traccióónn

La La resistencia a la rodaduraresistencia a la rodadura es el esfuerzo que hay que vencer es el esfuerzo que hay que vencer para mantener una velocidad constante del vehpara mantener una velocidad constante del vehíículo sobre un culo sobre un tipo de terreno dado. tipo de terreno dado.

Para vehPara vehíículos sobre culos sobre neumneumááticos, la resistencia a la ticos, la resistencia a la rodadura se compone de un rodadura se compone de un ttéérmino para vencer las rmino para vencer las resistencias internas y de otro resistencias internas y de otro que es proporcional a la que es proporcional a la penetracipenetracióón de los neumn de los neumááticos ticos en el terreno. en el terreno.

2424


EcuaciEcuacióón del n del movimmovim. Resistencia a la tracci. Resistencia a la traccióón n

Los vehLos vehíículos sobre orugas llevan su propio camino de culos sobre orugas llevan su propio camino de rodadura, que no ofrece resistencia al desplazamiento, por lo rodadura, que no ofrece resistencia al desplazamiento, por lo que la resistencia a la rodadura es causada que la resistencia a la rodadura es causada úúnicamente por la nicamente por la friccifriccióón interior.n interior.

La resistencia a la rodadura depende de:La resistencia a la rodadura depende de:

El peso total del vehEl peso total del vehíículo.culo.

El tipo de terreno.El tipo de terreno.

El tipo de tren de rodaje (neumEl tipo de tren de rodaje (neumááticos o cadenas).ticos o cadenas).

La velocidad de desplazamiento: en movimiento de tierras La velocidad de desplazamiento: en movimiento de tierras puede considerarse que no afecta.puede considerarse que no afecta.

La presiLa presióón de inflado, para neumn de inflado, para neumááticos.ticos.

2525


EcuaciEcuacióón del n del movimmovim. Resistencia a la tracci. Resistencia a la traccióónnLa resistencia a la rodadura se calcula:La resistencia a la rodadura se calcula:

R RR f W= ⋅

siendo:siendo: RRRR resistencia a la rodadura,resistencia a la rodadura,ffRR factor de resistencia a la rodadura,factor de resistencia a la rodadura,WW peso total de la mpeso total de la mááquina.quina.


EcuaciEcuacióón del n del movimmovim. Resistencia a la tracci. Resistencia a la traccióónnFactores de resistencia a la rodadura (Factores de resistencia a la rodadura (kpkp/t):/t):

80 80 –– 100100110 110 –– 130130130 130 –– 145145Arena sueltaArena suelta

140 140 -- 170170

75 75 –– 100100

35 35 –– 5050

25 25 –– 3535

25 25 –– 30302222

Baja presiBaja presióónn

100 100 -- 120120150 150 -- 200200Camino fangoso irregular y Camino fangoso irregular y penetracipenetracióón de mn de máás de 15 cms de 15 cm

70 70 –– 909090 90 –– 110110Camino muy blando de tierra, Camino muy blando de tierra, superficie irregular y penetracisuperficie irregular y penetracióón n de 10 de 10 óó 15 cm15 cm

40 40 –– 454550 50 –– 7070Camino blando de tierra, Camino blando de tierra, superficie irregular y penetracisuperficie irregular y penetracióón n de 2 de 2 óó 3 cm3 cm

30 30 –– 404020 20 –– 3535Camino firme, superficie plana y Camino firme, superficie plana y ligera flexiligera flexióón bajo cargan bajo carga

30 30 –– 353520 20 –– 3232Asfalto en buen estadoAsfalto en buen estado27271717HormigHormigóón lison liso

Alta presiAlta presióónnCadenasCadenas

NeumNeumááticosticosTipos de terrenoTipos de terreno

2727



La La resistencia a la pendienteresistencia a la pendiente es la componente del peso es la componente del peso paralela al plano de rodadura.paralela al plano de rodadura.

senPR W α= ⋅

siendo: siendo: RRPP resistencia a la pendiente,resistencia a la pendiente,WW peso total de la mpeso total de la mááquina,quina,aa áángulo que forman el terreno ngulo que forman el terreno

y el plano horizontal.y el plano horizontal.

2828


EcuaciEcuacióón del n del movimmovim. Resistencia a la tracci. Resistencia a la traccióónnPara pendientes pequePara pendientes pequeññas (hasta el 20%) se cumple: as (hasta el 20%) se cumple:

sen tg 100iα α= =

Si el vehSi el vehíículo sube la resistencia a la pendiente es positiva y si culo sube la resistencia a la pendiente es positiva y si baja es negativa.baja es negativa.

siendo: i pendiente en %.siendo: i pendiente en %.

( ) 10 ( ) (%)PR kp W t i= ⋅ ⋅

Por lo tanto, la resistencia a la pendiente aproximadamente Por lo tanto, la resistencia a la pendiente aproximadamente es:es:

2929



La La resistencia a la aceleraciresistencia a la aceleracióónn es la fuerza de inercia, es la fuerza de inercia, supuesta una aceleracisupuesta una aceleracióón constante para pasar de vn constante para pasar de v11 a va v22 en en un tiempo t. un tiempo t.

2 22 1 2 1v v v v

2.AW W WR ag g t g d

− −= ⋅ = ⋅ = ⋅

En el movimiento de tierras, esta aceleraciEn el movimiento de tierras, esta aceleracióón es pequen es pequeñña.a.

En el caso de frenado es muy importante porque nos da la En el caso de frenado es muy importante porque nos da la distancia de frenado.distancia de frenado.

3030


EcuaciEcuacióón del n del movimmovim. Resistencia a la tracci. Resistencia a la traccióónnLa La resistencia al aireresistencia al aire es:es:

2aire vR K S= ⋅ ⋅

siendo:siendo: KK coeficiente que depende de la forma coeficiente que depende de la forma aerodinaerodináámica, comprendido entre 0,02 y 0,08mica, comprendido entre 0,02 y 0,08

SS superficie desplazada normal a la direccisuperficie desplazada normal a la direccióón del n del movimiento,movimiento,

vv velocidad relativa entre el aire y el vehvelocidad relativa entre el aire y el vehíículo.culo.

Para bajas velocidades y vientos moderados (velocidad Para bajas velocidades y vientos moderados (velocidad relativa menor de 80 relativa menor de 80 kmkm/h), la resistencia al aire es /h), la resistencia al aire es despreciable.despreciable.

3131


EcuaciEcuacióón del n del movimmovim. Resistencia a la tracci. Resistencia a la traccióónnLa La resistencia total a la tracciresistencia total a la traccióónn es la suma de las cuatro es la suma de las cuatro anteriores. anteriores.

total aireR P AR R R R R= + + +

Si se desprecian la resistencia a la aceleraciSi se desprecian la resistencia a la aceleracióón y al aire, la n y al aire, la resistencia total queda:resistencia total queda:

total 10R P RR R R f W i W= + = ⋅ ± ⋅ ⋅

total ( 10 )RR f i W= ± ⋅ ⋅3232


EcuaciEcuacióón del movimienton del movimiento

La resistencia total debe ser menor que la tracciLa resistencia total debe ser menor que la traccióón disponible n disponible y que la tracciy que la traccióón utilizable. n utilizable.

total DR T≤

total UR T≤

Recordar que para que la mRecordar que para que la mááquina no deslice:. quina no deslice:.

D UT T≤

3333


EcuaciEcuacióón del movimienton del movimiento

vv11:: TTDD > T> TUU la mla mááquina deslizaquina deslizavv22:: TTDD = T= TUU > R> RTT vv2 2 es ves váálida lida vv33:: TTDD = R= RTT < T< TUU vv3 3 es ves váálida lida vv44:: TTDD < R< RTT falta potenciafalta potencia

Rango de velocidades: Rango de velocidades: vv22 ≤≤ v v ≤≤ vv33

TD

TU

RT

V1 V2 V3 V4Velocidades

Trac

cion

es

El El rango rango óóptimo de velocidadesptimo de velocidades serseráá::

3434


Ciclo de trabajo y producciCiclo de trabajo y produccióónn

El El ciclociclo es el conjunto de operaciones necesarias que se es el conjunto de operaciones necesarias que se repiten una y otra vez, para llevar a cabo un trabajo.repiten una y otra vez, para llevar a cabo un trabajo.

El El tiempo de ciclotiempo de ciclo es el tiempo invertido en realizar un ciclo es el tiempo invertido en realizar un ciclo completo. Se compone de una componente fija (tiempos de completo. Se compone de una componente fija (tiempos de carga, de descarga, etc.) y de una variable (tiempo de carga, de descarga, etc.) y de una variable (tiempo de acarreo, de retorno, etc.)acarreo, de retorno, etc.)

La La producciproduccióónn es el nes el núúmero de unidades de trabajo que se mero de unidades de trabajo que se realiza en la unidad de tiempo.realiza en la unidad de tiempo.

En movimiento de tierras, las unidades de trabajo mEn movimiento de tierras, las unidades de trabajo máás s empleadas son el metro cempleadas son el metro cúúbico y la tonelada y para el tiempo bico y la tonelada y para el tiempo la hora o el dla hora o el díía.a.

3535


Ciclo de trabajo y producciCiclo de trabajo y produccióónnLa producciLa produccióón depende de:n depende de:

La eficiencia horaria.La eficiencia horaria.

Las condiciones de trabajo.Las condiciones de trabajo.Naturaleza, disposiciNaturaleza, disposicióón y grado de humedad del terreno.n y grado de humedad del terreno.Accesos: pendiente, estado del firme, etc.Accesos: pendiente, estado del firme, etc.ClimatologClimatologíía.a.Altitud, puede reducir la potencia de las mAltitud, puede reducir la potencia de las mááquinas.quinas.

OrganizaciOrganizacióón de la obra.n de la obra.PlanificaciPlanificacióón: esperas, maniobras,...n: esperas, maniobras,...Incentivos a la producciIncentivos a la produccióónn

Habilidad y experiencia del operador.Habilidad y experiencia del operador.

3636


Ciclo de trabajo y producciCiclo de trabajo y produccióónn

La producciLa produccióón horaria ten horaria teóórica (t rica (t óó mm3 3 por hora) es el producto por hora) es el producto de la capacidad por ciclo (t de la capacidad por ciclo (t óó mm3 3 por ciclo) por el npor ciclo) por el núúmero de mero de ciclos por hora (ciclos por hora).ciclos por hora (ciclos por hora).

La producciLa produccióón horaria real es la anterior multiplicada por los n horaria real es la anterior multiplicada por los factores correctores, como la eficiencia horaria, el factor de factores correctores, como la eficiencia horaria, el factor de disponibilidad de la mdisponibilidad de la mááquina, etc.quina, etc.

3737


Tipos de excavaciTipos de excavacióónn

Los tipos de excavaciLos tipos de excavacióón se pueden dividir en tres grupos: n se pueden dividir en tres grupos:

A cielo abiertoA cielo abierto

SubterrSubterrááneanea

SubacuSubacuáática. tica.

Dependiendo del tipo de terreno y del material excavado, se Dependiendo del tipo de terreno y del material excavado, se tendrtendráán que usar unos medios de excavacin que usar unos medios de excavacióón u otros.n u otros.


ExcavaciExcavacióón a cielo abierton a cielo abierto

En este caso, los trabajos se realizan en seco o con muy poca En este caso, los trabajos se realizan en seco o con muy poca agua.agua.

El mEl méétodo de excavacitodo de excavacióón sern seráá::

Medios de transporte especiales o desecaciMedios de transporte especiales o desecacióónnFangosFangos

A manoA manoTierrasTierras

Medios mecMedios mecáánicosnicosTerreno en trTerreno en tráánsitonsito

Explosivos o Explosivos o ripadoripadoTerreno duroTerreno duro

ExplosivosExplosivosRocaRoca

MMéétodo de excavacitodo de excavacióónnTipo de terrenoTipo de terreno

3939


ExcavaciExcavacióón subterrn subterráánea nea Puede ser:Puede ser:

En tEn túúnel y galernel y galeríías: normalmente es necesario el uso de as: normalmente es necesario el uso de explosivos o de topos. Tambiexplosivos o de topos. Tambiéén pueden usarse rozadoras o n pueden usarse rozadoras o martillos de percusimartillos de percusióón. Si los terrenos son inestables suelen n. Si los terrenos son inestables suelen utilizarse los escudos. La secciutilizarse los escudos. La seccióón debe ser suficiente para n debe ser suficiente para permitir el uso de medios mecpermitir el uso de medios mecáánicos de excavacinicos de excavacióón, carga n, carga y acarreo.y acarreo.

En pozos: la excavaciEn pozos: la excavacióón es vertical o casi vertical, por lo n es vertical o casi vertical, por lo que los materiales tienen que ser extraque los materiales tienen que ser extraíídos por elevacidos por elevacióón.n.

Estas excavaciones estEstas excavaciones estáán fuertemente condicionadas por:n fuertemente condicionadas por:

la distancia de los frentes de ataque a los accesos y bocas la distancia de los frentes de ataque a los accesos y bocas de entrada.de entrada.

la presencia de agua.la presencia de agua. 4040


ExcavaciExcavacióón subacun subacuáática tica

Son aquellas en las que no es posible realizar la excavaciSon aquellas en las que no es posible realizar la excavacióón n desde tierra siendo necesario utilizar material flotante o desde tierra siendo necesario utilizar material flotante o medios anmedios anáálogos.logos.

SegSegúún la naturaleza del fondo se pueden clasificar en:n la naturaleza del fondo se pueden clasificar en:

Arenas y fangos: los productos de excavaciArenas y fangos: los productos de excavacióón se pueden n se pueden transportar por tubertransportar por tuberíías mediante bombas y dragas de as mediante bombas y dragas de succisuccióón.n.

Arenas consolidadas y rocas blandas (moderadamente Arenas consolidadas y rocas blandas (moderadamente duras): se utilizan dragas de succiduras): se utilizan dragas de succióón con cabezal cortador.n con cabezal cortador.

Fondos duros: mediante dragas de arranque de rosario.Fondos duros: mediante dragas de arranque de rosario.

Rocas: mediante martillos rompedores o explosivos Rocas: mediante martillos rompedores o explosivos subacusubacuááticos.ticos.

4141


ClasificaciClasificacióón de las mn de las mááquinas dequinas deexcavaciexcavacióón a cielo abierton a cielo abierto

Atendiendo a su traslaciAtendiendo a su traslacióón, se pueden clasificar en:n, se pueden clasificar en:

MMááquinas que excavan al trasladarse: quinas que excavan al trasladarse:

Tractores con hoja empujadora.Tractores con hoja empujadora.

Tractores con escarificador.Tractores con escarificador.

MototraMototraííllas.llas.

MMááquinas que excavan manteniquinas que excavan manteniééndose fijas:ndose fijas: cuando la cuando la excavaciexcavacióón sale del alcance de la mn sale del alcance de la mááquina, se traslada a la quina, se traslada a la nueva posicinueva posicióón pero no excava durante ese movimiento.n pero no excava durante ese movimiento.

Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas de empuje frontal.ulicas de empuje frontal.

Retroexcavadoras.Retroexcavadoras.

Dragalinas.Dragalinas.4242


Tractores Tractores

Los tractores son equipos diseLos tractores son equipos diseññados para acciones de ados para acciones de excavaciexcavacióón y empuje. n y empuje.

Existen dos tipos: sobre ruedas y sobre cadenas. Existen dos tipos: sobre ruedas y sobre cadenas.


Tractores Tractores En las obras pEn las obras púúblicas el uso de los tractores sobre cadenas es blicas el uso de los tractores sobre cadenas es mmáás ventajoso que los de neums ventajoso que los de neumááticos porque:ticos porque:

La superficie de apoyo es mayor y por lo tanto la presiLa superficie de apoyo es mayor y por lo tanto la presióón n transmitida al terreno es menor, teniendo mtransmitida al terreno es menor, teniendo máás dificultades s dificultades para hundirse (terrenos blandos o con agua).para hundirse (terrenos blandos o con agua).

La tracciLa traccióón utilizable es mayor (se considera todo el peso n utilizable es mayor (se considera todo el peso del vehdel vehíículo) por lo que es mculo) por lo que es máás fs fáácil evitar el deslizamiento cil evitar el deslizamiento (terrenos accidentados o con cierta pendiente). (terrenos accidentados o con cierta pendiente).

Tiene gran capacidad de maniobra (espacios pequeTiene gran capacidad de maniobra (espacios pequeñños).os).

En terrenos rocosos, el desgaste de los neumEn terrenos rocosos, el desgaste de los neumááticos es muy ticos es muy importante incidiendo significativamente en el coste del importante incidiendo significativamente en el coste del trabajo.trabajo.

En actividades agrEn actividades agríícola e industriales normalmente se utilizan cola e industriales normalmente se utilizan los tractores de neumlos tractores de neumááticos.ticos. 4444


Tractores Tractores

Las aplicaciones de los tractores son:Las aplicaciones de los tractores son:

Como Como elemento de tiroelemento de tiro ((pullpull): remolcando m): remolcando mááquinas que quinas que no tengan suficiente traccino tengan suficiente traccióón o potencia (tran o potencia (traííllas, llas, compactadores de neumcompactadores de neumááticos, rodillos vibratorios). ticos, rodillos vibratorios). Actualmente, con este fin se utilizan menos ya que existe Actualmente, con este fin se utilizan menos ya que existe una tendencia a muna tendencia a mááquinas autopropulsadas.quinas autopropulsadas.

Como Como elemento de empujeelemento de empuje ((pushpush): empujando a las ): empujando a las mototramototraííllas en la fase de carga.llas en la fase de carga.

Como Como equipo de trabajoequipo de trabajo

hoja de empuje recta (bulldozer), hoja de empuje recta (bulldozer),

hoja de empuje orientable (hoja de empuje orientable (angledozerangledozer) )

escarificador (escarificador (ripperripper). ).

4545


Tractores. Bulldozer Tractores. Bulldozer

La La hoja de empuje frontalhoja de empuje frontal se utiliza para empujar el material se utiliza para empujar el material excavado superficialmente a pequeexcavado superficialmente a pequeññas distancias (20 a 60 m). as distancias (20 a 60 m).

En el movimiento de tierras, se utilizan mucho las cargadoras En el movimiento de tierras, se utilizan mucho las cargadoras y los camiones, por lo que el bulldozer es la my los camiones, por lo que el bulldozer es la mááquina de quina de excavaciexcavacióón superficial que excava, transporta y amontona el n superficial que excava, transporta y amontona el material en los radios de accimaterial en los radios de accióón de las cargadoras y camiones. n de las cargadoras y camiones.

Las principales Las principales aplicacionesaplicaciones son:son:

Explanaciones de carreterasExplanaciones de carreteras

Limpieza del pie de cantera despuLimpieza del pie de cantera despuéés de las voladurass de las voladuras

Limpieza y desbroce de tierras, incluyendo arrastre de Limpieza y desbroce de tierras, incluyendo arrastre de bolos, eliminacibolos, eliminacióón de tocones, apertura de caminos, derribo n de tocones, apertura de caminos, derribo de de áárboles, etc.rboles, etc.


Tractores. BulldozerTractores. Bulldozer

La hoja de empuje recta (1) permanece perpendicular al eje La hoja de empuje recta (1) permanece perpendicular al eje longitudinal de la mlongitudinal de la mááquina. Estquina. Estáá acoplada al tractor con dos acoplada al tractor con dos brazos de empuje (2) articulados a los largueros del bastidor brazos de empuje (2) articulados a los largueros del bastidor del tren de rodaje en un extremo y a la parte inferior de la del tren de rodaje en un extremo y a la parte inferior de la hoja en el otro extremo. Una pareja de cilindros (3) suben y hoja en el otro extremo. Una pareja de cilindros (3) suben y bajan la hoja (bajan la hoja (movimiento de elevacimovimiento de elevacióón y descenson y descenso).).

11 22

33

44

4747



Con la ayuda de los tirantes (4), se pueden realizar dos Con la ayuda de los tirantes (4), se pueden realizar dos movimientos mmovimientos máás:s:

InclinaciInclinacióón transversal de la hojan transversal de la hoja((tilttilt), actuando s), actuando sóólo en uno de los lo en uno de los lados. lados.

InclinaciInclinacióón de la incidencia de la n de la incidencia de la hojahoja ((tiptip), acortando o alargando en ), acortando o alargando en la misma cantidad los dos tirantes.la misma cantidad los dos tirantes.


Tractores. BulldozerTractores. BulldozerLas hojas mLas hojas máás coms comúúnmente utilizadas son:nmente utilizadas son:

Hoja universal o en UHoja universal o en U: sus extremos forman un : sus extremos forman un áángulo de ngulo de 2525ºº con la parte central, lo que permite reducir los con la parte central, lo que permite reducir los derrames laterales, ya que al avanzar el tractor los derrames laterales, ya que al avanzar el tractor los extremos recogen el material que tiende a perderse por los extremos recogen el material que tiende a perderse por los laterales. Es la de mayor capacidad por lo que es la mlaterales. Es la de mayor capacidad por lo que es la máás s usada para empujar materiales que no ofrezcan especiales usada para empujar materiales que no ofrezcan especiales dificultades.dificultades.

Hoja rectaHoja recta: carece de los extremos en : carece de los extremos en áángulos por lo que ngulos por lo que su capacidad para recoger material es menor, sin embargo, su capacidad para recoger material es menor, sin embargo, da mejores resultados al excavar en terrenos difda mejores resultados al excavar en terrenos difííciles o ciles o rocas y en la apertura de caminos. Es de menor tamarocas y en la apertura de caminos. Es de menor tamañño.o.

Hoja Hoja semiuniversalsemiuniversal: se encuentra entre las dos anteriores. : se encuentra entre las dos anteriores. Hay una tendencia a ella en los grandes tractores.Hay una tendencia a ella en los grandes tractores.

4949



Hoja amortiguadaHoja amortiguada: dise: diseññada para ada para empujar las mototraempujar las mototraííllas. Suele llas. Suele ser mser máás peques pequeñña que los otros a que los otros tipos y esttipos y estáá equipada con un equipada con un refuerzo. La amortiguacirefuerzo. La amortiguacióón es tal n es tal que el tractor puede acoplarse a que el tractor puede acoplarse a la mototrala mototraíílla estando ambas en lla estando ambas en movimiento.movimiento.

5050


Tractores. Tractores. AngledozerAngledozer

La La hoja orientablehoja orientable puede adoptar distintas posiciones a la puede adoptar distintas posiciones a la transversal con transversal con áángulos fijos de derecha a izquierda de 25ngulos fijos de derecha a izquierda de 25ºº. .

Su acoplamiento a la mSu acoplamiento a la mááquina es similar al del bulldozer y quina es similar al del bulldozer y tambitambiéén posee los movimientos n posee los movimientos tilttilt y y tiptip..

En este equipo la hoja En este equipo la hoja utilizada es la recta y utilizada es la recta y presenta una posicipresenta una posicióón muy n muy adelantada por lo que su adelantada por lo que su esfuerzo tractor es menor esfuerzo tractor es menor que para los bulldozer.que para los bulldozer.


Tractores. RipperTractores. Ripper

El El escarificadorescarificador sirve para fragmentar las rocas y preparar el sirve para fragmentar las rocas y preparar el terreno para su arranque con la hoja empujadora.terreno para su arranque con la hoja empujadora.

EstEstáá formado por un bastidor situado en la parte trasera del formado por un bastidor situado en la parte trasera del tractor en el cual se fijan 1, 2 tractor en el cual se fijan 1, 2 óó 3 v3 váástagos con dientes con un stagos con dientes con un acoplamiento que permite cambiar su longitud.acoplamiento que permite cambiar su longitud.

5252



Mediante cilindros hidrMediante cilindros hidrááulicos (1) que ulicos (1) que actactúúan sobre el bastidor, los dientes an sobre el bastidor, los dientes descienden clavdescienden claváándose sobre el terreno y ndose sobre el terreno y al ser arrastrados por el tractor producen al ser arrastrados por el tractor producen profundos surcos quebrantprofundos surcos quebrantáándolo y ndolo y aflojaflojáándolo cuando es excesivamente ndolo cuando es excesivamente duro o cohesivo para poder ser removido duro o cohesivo para poder ser removido por la hoja frontal. por la hoja frontal. El El áángulo de corte se varngulo de corte se varíía durante la penetracia durante la penetracióón mediante n mediante un cilindro hidrun cilindro hidrááulico (2). El vulico (2). El váástago varstago varíía su longitud de a su longitud de voladizo cambiando los taladros de posicivoladizo cambiando los taladros de posicióón (3).n (3).

Deben evitarse esfuerzos transversales que lo pueden daDeben evitarse esfuerzos transversales que lo pueden daññar, ar, por lo que cuando el vpor lo que cuando el váástago eststago estáá introducido el tractor sintroducido el tractor sóólo lo debe avanzar en ldebe avanzar en líínea recta.nea recta.

22

11

33

5353



Para seleccionar el equipo escarificador deben estudiarse tres Para seleccionar el equipo escarificador deben estudiarse tres factores:factores:

PresiPresióón descendenten descendente que se puede obtener en la punta de que se puede obtener en la punta de su escarificador, ya que determina su penetracisu escarificador, ya que determina su penetracióón.n.

PotenciaPotencia al volante del tractor, pues determina si el tractor al volante del tractor, pues determina si el tractor tiene potencia suficiente para avanzar con los dientes tiene potencia suficiente para avanzar con los dientes clavados en el suelo.clavados en el suelo.

Peso del tractorPeso del tractor, ya que indica si el tractor tendr, ya que indica si el tractor tendráá suficiente suficiente traccitraccióón para desarrollar su potencia.n para desarrollar su potencia.

5454


Tractores. Ciclo de trabajo como empujadorTractores. Ciclo de trabajo como empujador

El trabajo del tractor con su hoja empujadora consta de tres El trabajo del tractor con su hoja empujadora consta de tres fases:fases:

11ªª Fase:Fase: ExcavaciExcavacióón o arranquen o arranque. El tractor baja la hoja . El tractor baja la hoja hasta que empiece a clavarse en el terreno y continhasta que empiece a clavarse en el terreno y continúúa a avanzando disminuyendo su velocidad y aumentando su avanzando disminuyendo su velocidad y aumentando su empuje.empuje.

22ªª Fase:Fase: Acarreo y apiladoAcarreo y apilado. El tractor contin. El tractor continúúa avanzando y a avanzando y el operador levanta la hoja para empujar y transportar el el operador levanta la hoja para empujar y transportar el material ya excavado. A continuacimaterial ya excavado. A continuacióón apila el material.n apila el material.

33ªª Fase:Fase: Retorno.Retorno. El tractor se detiene, invierte la marcha y El tractor se detiene, invierte la marcha y retrocede a mayor velocidad con la hoja levantada.retrocede a mayor velocidad con la hoja levantada.

5555


Tractores. Ciclo de trabajo como empujadorTractores. Ciclo de trabajo como empujadorPCM/ITOPPCM/ITOP 2010/112010/11

Tractores. Capacidad de la hoja de empujeTractores. Capacidad de la hoja de empuje

La hoja empujadora transporta el material y para ello es La hoja empujadora transporta el material y para ello es necesario un esfuerzo que crece a medida que aumenta el necesario un esfuerzo que crece a medida que aumenta el tamatamañño de la hoja empleada, por ello debe limitarse el o de la hoja empleada, por ello debe limitarse el tamatamañño de la hoja.o de la hoja.

La capacidad de la hoja no se puede determinar exactamente. La capacidad de la hoja no se puede determinar exactamente. Si se asimila a una cuSi se asimila a una cuñña, su capacidad sera, su capacidad seráá::

21 12 tg 2 tg

HC H L H Lα α

= ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅⋅

siendo:siendo: CC capacidad de la hoja,capacidad de la hoja,HH altura de la hoja,altura de la hoja,LL longitud de la hoja,longitud de la hoja,aa áángulo de talud en reposongulo de talud en reposo..

5757


Tractores. Capacidad de la hoja de empujeTractores. Capacidad de la hoja de empuje

En la realidad muchas veces el material apilado no se parece En la realidad muchas veces el material apilado no se parece a una cua una cuñña, su ca, su cáálculo se puede hacer:lculo se puede hacer:

2· ·C K H L= siendo:siendo: KK coeficiente que depende del tipo coeficiente que depende del tipo de hoja y del tipo de material.de hoja y del tipo de material.

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Tractores. Distancia de llenado y empuje Tractores. Distancia de llenado y empuje

Para optimizar el rendimiento del bulldozer, debe conseguirse Para optimizar el rendimiento del bulldozer, debe conseguirse llenos totales de la hoja, con el mllenos totales de la hoja, con el mááximo esfuerzo de la ximo esfuerzo de la mmááquina y el mquina y el míínimo tiempo posible. Por ello, deben nimo tiempo posible. Por ello, deben arrancarse capas tan gruesas como sea posible.arrancarse capas tan gruesas como sea posible.

Distancia de llenadoDistancia de llenado: distancia necesaria para llenar : distancia necesaria para llenar totalmente la hoja, depende del grosor de la capa.totalmente la hoja, depende del grosor de la capa.

2S

B S W LL

C V K H LV V F d h L⎧ ⎫= = ⋅ ⋅

⇒⎨ ⎬= ⋅ = ⋅ ⋅⎩ ⎭

2W W

LLF K H F Cd

h L h⋅ ⋅ ⋅

⇒ = =⋅

5959


Tractores. Distancia de llenado y empuje Tractores. Distancia de llenado y empuje

Distancia de empujeDistancia de empuje: distancia de excavaci: distancia de excavacióón mn máás la que s la que recorre transportando el material sin excavar. recorre transportando el material sin excavar.

Al transportar pierde algo de material, por lo que lo mAl transportar pierde algo de material, por lo que lo máás s rentable es que excave durante toda la distancia de empuje.rentable es que excave durante toda la distancia de empuje.

La La profundidad profundidad óóptimaptima serseráá::

2W WF K H F Ch

d L d⋅ ⋅ ⋅

= =⋅

6060


Tractores. Ciclo de trabajo combinando Tractores. Ciclo de trabajo combinando escarificaciescarificacióón y empujen y empuje

Consiste en que parte del tiempo de trabajo el tractor lo Consiste en que parte del tiempo de trabajo el tractor lo dedica a escarificar de forma continua, y una vez que tiene dedica a escarificar de forma continua, y una vez que tiene todo el material escarificado lo empuja como bulldozer. todo el material escarificado lo empuja como bulldozer.

El ciclo como escarificador consta de dos etapas:El ciclo como escarificador consta de dos etapas:

11ªª Fase: EscarificaciFase: Escarificacióónn. El tractor baja el . El tractor baja el ripperripper clavclaváándolo ndolo en el terreno y avanza lentamente. en el terreno y avanza lentamente.

22ªª Fase: RetornoFase: Retorno. El tractor se detiene, invierte la marcha y . El tractor se detiene, invierte la marcha y retrocede a mayor velocidad con el retrocede a mayor velocidad con el ripperripper levantado.levantado.

El ciclo como empujador se calcula como se indicEl ciclo como empujador se calcula como se indicóóanteriormente. anteriormente.

6161


Tractores. ProducciTractores. Produccióónn

Las producciones tanto como empujador como escarificador Las producciones tanto como empujador como escarificador se pueden calcular:se pueden calcular:

Con grCon grááficas de producciones mficas de producciones mááximas teximas teóóricas ricas proporcionadas por los fabricantes, deben ser corregidas proporcionadas por los fabricantes, deben ser corregidas con diversos factores como eficiencia horaria, coeficiente con diversos factores como eficiencia horaria, coeficiente de llenado, factor de pendiente del terreno, etc..de llenado, factor de pendiente del terreno, etc..

Mediante la duraciMediante la duracióón y produccin y produccióón de los ciclos.n de los ciclos.

Si el tractor trabaja como empujador, la producciSi el tractor trabaja como empujador, la produccióón de un n de un ciclo es la capacidad de la hoja.ciclo es la capacidad de la hoja.

Si el tractor trabaja combinadamente como escarificador y Si el tractor trabaja combinadamente como escarificador y como empujador, la produccicomo empujador, la produccióón n óóptima se hallarptima se hallaráá de la de la siguiente manera:siguiente manera:

6262


Tractores. ProducciTractores. Produccióónn

PPbb producciproduccióón horaria como empujador,n horaria como empujador,PPee producciproduccióón horaria como escarificador,n horaria como escarificador,ttbb tiempo dedicado al empuje en cada hora,tiempo dedicado al empuje en cada hora,ttee tiempo dedicado al escarificado en cada hora,tiempo dedicado al escarificado en cada hora,XXbb producciproduccióón como empujador en el tiempo n como empujador en el tiempo ttbb ,,XXee producciproduccióón como escarificador en el tiempo n como escarificador en el tiempo ttee ,,XX producciproduccióón combinada.n combinada.Para optimizar el rendimiento:Para optimizar el rendimiento:

( )1b e b b e e e bX X X X P t P t P t= = ⇒ = ⋅ = ⋅ = ⋅ −b e

b e

P PXP P

⋅=

+b

eb e

PtP P

=+

eb

b e

PtP P

=+

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Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicasulicas

Las excavadoras hidrLas excavadoras hidrááulicas son mulicas son mááquinas disequinas diseññadas para adas para excavar terrenos, se llaman hidrexcavar terrenos, se llaman hidrááulicas porque su equipo de ulicas porque su equipo de trabajo se mueve mediante cilindros hidrtrabajo se mueve mediante cilindros hidrááulicos. ulicos.

Se diferencian de otras mSe diferencian de otras mááquinas porque trabajan fijas, squinas porque trabajan fijas, sóólo lo mueven la superestructura. Cuando la excavacimueven la superestructura. Cuando la excavacióón sale de su n sale de su alcance la malcance la mááquina se mueve pero durante este quina se mueve pero durante este desplazamiento la mdesplazamiento la mááquina no excava.quina no excava.

Las grandes dimensiones de sus equipos de trabajo les Las grandes dimensiones de sus equipos de trabajo les permiten tener una capacidad de carga superior a la de las permiten tener una capacidad de carga superior a la de las cargadoras, en cuanto a alcance y altura y al evitarse cargadoras, en cuanto a alcance y altura y al evitarse desplazamientos se disminuyen los tiempos de ciclo desplazamientos se disminuyen los tiempos de ciclo alcanzalcanzáándose mayores producciones.ndose mayores producciones.

6464



Las excavadoras hidrLas excavadoras hidrááulicas pueden ser:ulicas pueden ser:

Sobre ruedasSobre ruedas: con velocidades comprendidas entre 0 y 20 : con velocidades comprendidas entre 0 y 20 kmkm/h. /h. ÚÚnicamente existe el tipo retroexcavadora con poca nicamente existe el tipo retroexcavadora con poca capacidad. Ademcapacidad. Ademáás necesitan apoyos estabilizadores para s necesitan apoyos estabilizadores para no moverse durante la excavacino moverse durante la excavacióón. Constan de dos ejes de n. Constan de dos ejes de ruedas neumruedas neumááticas y de un bastidor con corona dentada en ticas y de un bastidor con corona dentada en el que se acopla la superestructura permitiendo su giro.el que se acopla la superestructura permitiendo su giro.

Sobre cadenasSobre cadenas: con velocidades comprendidas entre 0 y 3 : con velocidades comprendidas entre 0 y 3 kmkm/h. Es el tren de rodaje m/h. Es el tren de rodaje máás utilizado porque tiene s utilizado porque tiene mayor adherencia y por la poca presimayor adherencia y por la poca presióón que transmiten los n que transmiten los trenes al terreno. Constan de dos trenes de rodaje y de un trenes al terreno. Constan de dos trenes de rodaje y de un bastidor con corona dentada en el que se acopla la bastidor con corona dentada en el que se acopla la superestructura permitiendo su giro.superestructura permitiendo su giro.

6565



El equipo de trabajo consta de:El equipo de trabajo consta de:

PlumaPluma (1): su elevaci(1): su elevacióón y descenso se realiza con ayuda de n y descenso se realiza con ayuda de unos cilindros hidrunos cilindros hidrááulicos (2). ulicos (2).

BrazoBrazo (3): es el elemento de uni(3): es el elemento de unióón entre la pluma y el cazo n entre la pluma y el cazo articulado en ambos elementos. Su movimiento de produce articulado en ambos elementos. Su movimiento de produce mediante la accimediante la accióón de un cilindro hidrn de un cilindro hidrááulico (4).ulico (4).

Cazo Cazo (5): su movimiento tambi(5): su movimiento tambiéén se acciona con un n se acciona con un cilindro hidrcilindro hidrááulico (6). ulico (6).

11

33

55

22

66

44

6666



La pluma puede ser de dos tipos:La pluma puede ser de dos tipos:

Monobloque: formada por una sola pieza, posee tres Monobloque: formada por una sola pieza, posee tres conjuntos de cilindros hidrconjuntos de cilindros hidrááulicos en total. ulicos en total.

Formada por dos piezas unidas por una articulaciFormada por dos piezas unidas por una articulacióón, posee n, posee cuatro conjuntos de cilindros hidrcuatro conjuntos de cilindros hidrááulicos en total.ulicos en total.



El cazo puede ser de varios tipos:El cazo puede ser de varios tipos:

Cazo convencionalCazo convencional: para la descarga bascula por el giro : para la descarga bascula por el giro producido por un cilindro hidrproducido por un cilindro hidrááulico, que tambiulico, que tambiéén produce n produce la fuerza de arranque. la fuerza de arranque.

Cazo de descarga por el fondoCazo de descarga por el fondo óó 4 en 1: es el m4 en 1: es el máás s moderno y smoderno y sóólo se usa en excavadoras de empuje frontal. lo se usa en excavadoras de empuje frontal. Para la descarga se abre por el fondo mediante unos Para la descarga se abre por el fondo mediante unos cilindros hidrcilindros hidrááulicos colocados en el propio cazo. Da ciclos ulicos colocados en el propio cazo. Da ciclos mmáás rs ráápidos pero es mpidos pero es máás pesado, complicado y costoso.s pesado, complicado y costoso.

Equipo bivalvoEquipo bivalvo: se trata de una cuchara prensil compuesta : se trata de una cuchara prensil compuesta por dos mandpor dos mandííbulas de acero que se articulan entre sbulas de acero que se articulan entre sííaccionadas por dos cilindros hidraccionadas por dos cilindros hidrááulicos y que pueden ulicos y que pueden cerrarse para cargar materiales y abrirse para descargarlos.cerrarse para cargar materiales y abrirse para descargarlos.

6868



6969



SegSegúún sea el equipo de trabajo recibe los siguientes nombres:n sea el equipo de trabajo recibe los siguientes nombres:

Excavadora de empuje frontalExcavadora de empuje frontal

RetroexcavadoraRetroexcavadora

Excavadora bivalvaExcavadora bivalva

7070


Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas de empuje frontalulicas de empuje frontal

El cazo estEl cazo estáá colocado con los dientes orientados hacia el colocado con los dientes orientados hacia el exterior. Para el arranque se mueve alejexterior. Para el arranque se mueve alejáándose de la mndose de la mááquina quina eleveleváándose en un plano superior. ndose en un plano superior.

Sus aplicaciones son:Sus aplicaciones son:

ExcavaciExcavacióón en bancos de n en bancos de altura, por encima del plano de altura, por encima del plano de apoyo de la mapoyo de la mááquina.quina.

Frentes de canteras despuFrentes de canteras despuéés de s de las voladuras.las voladuras.

7171


Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas retroexcavadoras ulicas retroexcavadoras

El cazo estEl cazo estáá colocado con los dientes orientados hacia la colocado con los dientes orientados hacia la mmááquina. El arranque se produce acercquina. El arranque se produce acercáándose a la mndose a la mááquina, quina, si estsi estáá en un plano inferior de abajo hacia arriba y si esten un plano inferior de abajo hacia arriba y si estáá en en un plano superior de arriba a abajo.un plano superior de arriba a abajo.

Sus aplicaciones son:Sus aplicaciones son:Excavaciones por debajo del plano de Excavaciones por debajo del plano de apoyo de la mapoyo de la mááquina.quina.ExcavaciExcavacióón de paredes verticales n de paredes verticales estables.estables.Trincheras y zanjas para tuberTrincheras y zanjas para tuberíías, as, cables, etc.cables, etc.ExcavaciExcavacióón de la cimentacin de la cimentacióón de n de edificios.edificios.Refino de taludes.Refino de taludes. 7272


Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas con equipo bivalvoulicas con equipo bivalvo

Son de gran utilidad cuando existe poco espacio de maniobra Son de gran utilidad cuando existe poco espacio de maniobra o cuando se deben alcanzar grandes profundidades.o cuando se deben alcanzar grandes profundidades.

Sus aplicaciones son:Sus aplicaciones son:

pozos, pozos,

zanjas profundas, zanjas profundas,

pilotes, pilotes,

pantallas continuas.pantallas continuas.

7373



A veces, se les acopla otros accesorios como:A veces, se les acopla otros accesorios como:

MandMandííbulas hidrbulas hidrááulicasulicas

TrituraciTrituracióón del hormign del hormigóónn

PulverizaciPulverizacióón del hormign del hormigóón n

Cazos estrechos para zanjas.Cazos estrechos para zanjas.

Martillo rompedor hidrMartillo rompedor hidrááulico.ulico.

DemoliciDemolicióón de estructuras y losas de hormign de estructuras y losas de hormigóón.n.

DemoliciDemolicióón de pavimentos asfn de pavimentos asfáálticos.lticos.

Apertura de zanjas.Apertura de zanjas.

Alternativa de la voladura.Alternativa de la voladura.

TTúúneles calizos.neles calizos.

Pinza para bloques de escollera.Pinza para bloques de escollera.

Escarificador o Escarificador o ripperripper

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Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Cazosulicas. Cazos

Los cazos llevan el labio inferior cortante reforzado con Los cazos llevan el labio inferior cortante reforzado con robustos dientes cambiables. Para aumentar la fuerza de robustos dientes cambiables. Para aumentar la fuerza de arranque, los dientes deben apoyar en el suelo pero no el arranque, los dientes deben apoyar en el suelo pero no el cazo.cazo.

La capacidad del cazo pueden ser a ras o colmada.La capacidad del cazo pueden ser a ras o colmada.

Las pendientes para la capacidad colmada son:Las pendientes para la capacidad colmada son:

Empuje frontal 1:2Empuje frontal 1:2

Equipo retro 1:1 a 1:2Equipo retro 1:1 a 1:2

7575


Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Fuerza de excavaciulicas. Fuerza de excavacióónn

La fuerza de excavaciLa fuerza de excavacióón es la n es la fuerza de penetracifuerza de penetracióón del cazo n del cazo en el terreno, se produce por la en el terreno, se produce por la acciaccióón combinada de las n combinada de las siguientes fuerzas:siguientes fuerzas:

Fuerza de empuje del brazo Fuerza de empuje del brazo o fuerza de penetracio fuerza de penetracióón (Fn (FBB).).

Fuerza de excavaciFuerza de excavacióón del n del cazo o giro del cazo (Fcazo o giro del cazo (FGG).).

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Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Fuerza de excavaciulicas. Fuerza de excavacióónn

Como la Como la fuerza de empuje del brazofuerza de empuje del brazo es inversamente es inversamente proporcional a la longitud del brazo, cuanto mayor sea proporcional a la longitud del brazo, cuanto mayor sea éésta sta menor sermenor seráá la fuerza de empuje. Los fabricantes suelen la fuerza de empuje. Los fabricantes suelen ofrecer distintas longitudes de brazo:ofrecer distintas longitudes de brazo:

Brazo corto: para trabajos duros.Brazo corto: para trabajos duros.

Brazo normal: para trabajos normales.Brazo normal: para trabajos normales.

Brazo largo: para excavaciones a gran profundidad.Brazo largo: para excavaciones a gran profundidad.

La La fuerza de excavacifuerza de excavacióón o giro del cazon o giro del cazo es inversamente es inversamente proporcional al radio del cazo, por eso cuando el material proporcional al radio del cazo, por eso cuando el material tiene gran tamatiene gran tamañño o el trabajo es duro deben emplearse cazos o o el trabajo es duro deben emplearse cazos cortos.cortos.

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Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Fuerza de excavaciulicas. Fuerza de excavacióónnPara que durante la excavaciPara que durante la excavacióón la mn la mááquina no se desplace, se quina no se desplace, se debe cumplir: debe cumplir:

siendo:siendo: FFHH componente horizontal de la fuerza de excavacicomponente horizontal de la fuerza de excavacióón,n,WW peso de la excavadora,peso de la excavadora,μμ coeficiente de rozamiento de las cadenas con el coeficiente de rozamiento de las cadenas con el

suelo, aproximadamente 0,60.suelo, aproximadamente 0,60.

HF Wμ≤ ⋅

Si no se cumple la anterior relaciSi no se cumple la anterior relacióón, las excavadoras de n, las excavadoras de empuje frontal se desplazan en sentido contrario, pero las empuje frontal se desplazan en sentido contrario, pero las retroexcavadoras pueden caer por el terraplretroexcavadoras pueden caer por el terrapléén.n.

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Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Mulicas. Méétodos de trabajotodos de trabajo

Excavadoras de empuje frontal:Excavadoras de empuje frontal:

La excavadora y el dLa excavadora y el dúúmper mper estestáán situados en el mismo n situados en el mismo plano, en el de corte.plano, en el de corte.

Retroexcavadoras: Retroexcavadoras:

En distinto plano que el En distinto plano que el ddúúmper (en el plano inferior), mper (en el plano inferior), se deben buscar se deben buscar áángulos de ngulos de giro pequegiro pequeñños (entre 10 y os (entre 10 y 4545ºº) para reducir el tiempo ) para reducir el tiempo de ciclo.de ciclo.

7979


Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Mulicas. Méétodos de trabajotodos de trabajo

En el mismo plano que el dEn el mismo plano que el dúúmper, cuando no se puede mper, cuando no se puede circular en el plano inferior. Los circular en el plano inferior. Los áángulos de giro de la retro ngulos de giro de la retro son 90son 90ºº óó 180180ºº..

Otros trabajos que pueden realizar las excavadoras son:Otros trabajos que pueden realizar las excavadoras son:

dragados, trabajos como grdragados, trabajos como grúúas, desbroce de terrenos, as, desbroce de terrenos, perfilado de taludes, colocaciperfilado de taludes, colocacióón de escolleras, etc.n de escolleras, etc.

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Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Ciclo de trabajoulicas. Ciclo de trabajo

Consta de 4 fases: Consta de 4 fases:

11ªª Fase:Fase: CargaCarga. La excavadora hinca los dientes del cazo . La excavadora hinca los dientes del cazo en el terreno y lo mueve en el frente de excavacien el terreno y lo mueve en el frente de excavacióón n cargcargáándolo. ndolo.

22ªª Fase:Fase: GiroGiro. Una vez cargado el cazo, se eleva mediante . Una vez cargado el cazo, se eleva mediante la elevacila elevacióón de la pluma y el brazo y se produce el giro de n de la pluma y el brazo y se produce el giro de la plataforma hasta el punto de descarga.la plataforma hasta el punto de descarga.

33ªª Fase:Fase: DescargaDescarga. Colocado el cazo sobre la caja del . Colocado el cazo sobre la caja del ddúúmper, se procede a la descarga.mper, se procede a la descarga.

44ªª Fase:Fase: Giro en sentido contrarioGiro en sentido contrario. Descargado el cazo, la . Descargado el cazo, la plataforma gira hacia el frente de excavaciplataforma gira hacia el frente de excavacióón para n para comenzar el ciclo.comenzar el ciclo.

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Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Producciulicas. Produccióónn

La producciLa produccióón de una excavadora depende de:n de una excavadora depende de:

Capacidad del cazo.Capacidad del cazo.

Grado de llenado del cazo.Grado de llenado del cazo.

Capacidad de acarreo del medio de transporte.Capacidad de acarreo del medio de transporte.

Naturaleza del material a excavar.Naturaleza del material a excavar.

ÁÁngulo de giro de la plataforma.ngulo de giro de la plataforma.

Carrera: recorrido del cazo una vez efectuada la Carrera: recorrido del cazo una vez efectuada la penetracipenetracióón hasta el momento en que cesa la operacin hasta el momento en que cesa la operacióón. La n. La carrera carrera óóptima es la que consigue el llenado total del cazo ptima es la que consigue el llenado total del cazo de una sola vez.de una sola vez.

OrganizaciOrganizacióón de la obra.n de la obra.

Desplazamientos de la excavadora. Desplazamientos de la excavadora.


Excavadoras hidrExcavadoras hidrááulicas. Producciulicas. Produccióónn

LL G H h mL

P C N f f f f f= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

siendo:siendo: CC capacidad de la cuchara correspondiente a la capacidad de la cuchara correspondiente a la carrera carrera óóptima,ptima,

NN nnúúmero de ciclos,mero de ciclos,ffLLLL factor de llenado,factor de llenado,ffGG factor de correccifactor de correccióón debido al giro,n debido al giro,ffHH/L/L factor de correccifactor de correccióón debido a % de carrera n debido a % de carrera óóptima,ptima,ffhh factor de eficiencia horaria,factor de eficiencia horaria,ffmm factor de organizacifactor de organizacióón de la obra (varn de la obra (varíía entre 0,8 y a entre 0,8 y

0,6).0,6).No olvidar la influencia de los desplazamientos de la excavadoraNo olvidar la influencia de los desplazamientos de la excavadora..

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CargadorasCargadorasLa cargadora es una mLa cargadora es una mááquina equipada con cuchara frontal y quina equipada con cuchara frontal y un sistema de brazos accionado por cilindros hidrun sistema de brazos accionado por cilindros hidrááulicos, cuya ulicos, cuya funcifuncióón principal es:n principal es:

Cargar materiales sueltos de abajo hacia arriba.Cargar materiales sueltos de abajo hacia arriba.

Transportarlos a distancias mTransportarlos a distancias míínimas.nimas.

Descargarlos sobre tolvas de poca altura o sobre medios de Descargarlos sobre tolvas de poca altura o sobre medios de acarreo (camiones y dacarreo (camiones y dúúmperes).mperes).

Debido a la elevada fuerza de sus cilindros tambiDebido a la elevada fuerza de sus cilindros tambiéén es capaz n es capaz de arrancar material en banco de no mucha resistencia.de arrancar material en banco de no mucha resistencia.

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CargadorasCargadoras

8585


CargadorasCargadorasHay dos tipos de cargadoras:Hay dos tipos de cargadoras:

Cargadoras de ruedasCargadoras de ruedas: actualmente la mayor: actualmente la mayoríía de las a de las cargadoras son de este tipo. El mecanismo de traslacicargadoras son de este tipo. El mecanismo de traslacióón n estestáá constituido por cuatro ruedas motrices de gran constituido por cuatro ruedas motrices de gran didiáámetro y todas iguales. Normalmente las cargadoras metro y todas iguales. Normalmente las cargadoras sobre neumsobre neumááticos tienen el bastidor articulado.ticos tienen el bastidor articulado.

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CargadorasCargadorasCargadoras sobre cadenasCargadoras sobre cadenas: se utilizan para trabajos : se utilizan para trabajos especiales y se desplazan sobre dos carros de cadenas. especiales y se desplazan sobre dos carros de cadenas. Comparadas con las de ruedas, a igualdad de cuchara Comparadas con las de ruedas, a igualdad de cuchara tienen mtienen máás peso y por lo tanto mayor fuerza de arranque y s peso y por lo tanto mayor fuerza de arranque y como la fuerza de rozamiento tambicomo la fuerza de rozamiento tambiéén es mayor, la fuerza n es mayor, la fuerza de excavacide excavacióón es mayor.n es mayor.

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CargadorasCargadorasEl El equipo de trabajoequipo de trabajo consta de:consta de:

Mecanismo de elevaciMecanismo de elevacióónn

Mecanismo de volteoMecanismo de volteo

CucharaCuchara

Otros accesorios, en las de Otros accesorios, en las de cadenas el mcadenas el máás importante s importante es el escarificador.es el escarificador.

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Los Los parparáámetros caractermetros caracteríísticos geomsticos geoméétricostricos son:son:

Altura de descargaAltura de descarga: es la m: es la mááxima altura que hay desde el xima altura que hay desde el terreno hasta el borde de la cuchara, puesta en su posiciterreno hasta el borde de la cuchara, puesta en su posicióón n mmáás baja y una vez levantados los brazos. Cuanto mayor s baja y una vez levantados los brazos. Cuanto mayor sea, mayor altura de caja y por lo tanto, mayor tonelaje sea, mayor altura de caja y por lo tanto, mayor tonelaje podrpodráán tener los camiones o dn tener los camiones o dúúmperes.mperes.

AlcanceAlcance: es la distancia entre dos verticales, una la : es la distancia entre dos verticales, una la tangente a la rueda o a la cadena y otra que pase por el tangente a la rueda o a la cadena y otra que pase por el extremo del diente estando la cuchara volcada y en su extremo del diente estando la cuchara volcada y en su posiciposicióón mn máás alta.s alta.

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Los Los parparáámetros caractermetros caracteríísticos dinsticos dináámicosmicos son:son:

Carga de vuelcoCarga de vuelco: es el peso m: es el peso míínimo en el centro de nimo en el centro de gravedad de la carga que es capaz de levantar las ruedas gravedad de la carga que es capaz de levantar las ruedas traseras o ruedas cabillas (en cadenas) del suelo en la traseras o ruedas cabillas (en cadenas) del suelo en la posiciposicióón mn máás avanzada del brazo.s avanzada del brazo.

Carga mCarga mááxima operacionalxima operacional: es la carga de trabajo en las : es la carga de trabajo en las siguientes condiciones:siguientes condiciones:

No debe exceder del 50% de la carga de vuelco en las cargadoras No debe exceder del 50% de la carga de vuelco en las cargadoras de ruedas ni del 35% en las de cadenas.de ruedas ni del 35% en las de cadenas.

Debe ser igual a la capacidad de elevaciDebe ser igual a la capacidad de elevacióón en cualquier posicin en cualquier posicióón de n de cuchara, girada 40cuchara, girada 40ºº..

Para un tamaPara un tamañño y tipo de cazo determinado.o y tipo de cazo determinado.

La velocidad de la marcha no debe ser superior a 6,43 La velocidad de la marcha no debe ser superior a 6,43 kmkm/h./h.

En terreno firme, suave y llano.En terreno firme, suave y llano.



Capacidad de elevaciCapacidad de elevacióónn del sistema hidrdel sistema hidrááulico: es el mayor ulico: es el mayor peso que el cilindro puede levantar a una cierta altura peso que el cilindro puede levantar a una cierta altura determinada por el fabricante. Como este valor es superior determinada por el fabricante. Como este valor es superior a la carga de vuelco, el ensayo debe hacerse con la a la carga de vuelco, el ensayo debe hacerse con la mmááquina anclada en su parte posterior.quina anclada en su parte posterior.

Fuerza de arranqueFuerza de arranque: es la fuerza de elevaci: es la fuerza de elevacióón vertical n vertical medida en el borde de la cuchilla de la cuchara. Es el medida en el borde de la cuchilla de la cuchara. Es el parparáámetro mmetro máás importante ya que da una idea del poder s importante ya que da una idea del poder de excavacide excavacióón de la cargadora.n de la cargadora.

siendo:siendo: MM par de arranque,par de arranque,FF fuerza de arranque,fuerza de arranque,LL longitud del fondo de cuchara.longitud del fondo de cuchara.

M F L= ⋅

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Cargadoras. Fuerza de arranqueCargadoras. Fuerza de arranque

La fuerza de arranque depende de:La fuerza de arranque depende de:

Tipo de cucharaTipo de cuchara: cuanto m: cuanto máás ancha menor fuerza de s ancha menor fuerza de arranque, por eso se usan las marranque, por eso se usan las máás anchas para mover tierras s anchas para mover tierras y arenas y las my arenas y las máás estrechas para materiales ms estrechas para materiales máás s consistentes.consistentes.

GeometrGeometríía de los brazosa de los brazos..

Capacidad del hidrCapacidad del hidrááulicoulico: a mayor fuerza del hidr: a mayor fuerza del hidrááulico mayor ulico mayor fuerza de arranque.fuerza de arranque.

Fuerza de penetraciFuerza de penetracióón:n:

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Cargadoras. Fuerza de penetraciCargadoras. Fuerza de penetracióónnCuando la cuchara trata de penetrar el dinamismo de la Cuando la cuchara trata de penetrar el dinamismo de la mmááquina exige mucho par y velocidad casi nula. El peso quina exige mucho par y velocidad casi nula. El peso gravita sobre el eje delantero (ruedas gugravita sobre el eje delantero (ruedas guíía) por lo que se a) por lo que se produce una pproduce una péérdida de adherencia en la parte posterior, rdida de adherencia en la parte posterior, por ello la traccipor ello la traccióón corre a cargo de la potencia transmitida n corre a cargo de la potencia transmitida al eje delantero y por lo tanto la fuerza de penetracial eje delantero y por lo tanto la fuerza de penetracióón n disminuye.disminuye.

Por lo tanto, la fuerza de penetraciPor lo tanto, la fuerza de penetracióón varn varíía en funcia en funcióón de: n de: potencia del motor, potencia del motor, desmultiplicacidesmultiplicacióón de la transmisin de la transmisióón, n, didiáámetro de los neummetro de los neumááticos (superficie de contacto ticos (superficie de contacto cadenascadenas--suelo), suelo), condiciones de adherencia del terreno y condiciones de adherencia del terreno y peso de la mpeso de la mááquina y su distribuciquina y su distribucióón.n.

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Cargadoras. Ciclo de trabajoCargadoras. Ciclo de trabajo

La cargadora simultanea la maniobra (avance, retroceso y La cargadora simultanea la maniobra (avance, retroceso y giro) con los movimientos de la cuchara (subida, bajada y giro) con los movimientos de la cuchara (subida, bajada y basculacibasculacióón). n).

El ciclo de trabajo consta de 4 fases: El ciclo de trabajo consta de 4 fases:

11ªª Fase: CargaFase: Carga. La cargadora empuja avanzando con la . La cargadora empuja avanzando con la cuchara baja hasta hincarla en el material, la llena y la cuchara baja hasta hincarla en el material, la llena y la pone boca arriba elevpone boca arriba eleváándola ligeramente para retroceder.ndola ligeramente para retroceder.

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22ªª Fase:Fase: AcarreoAcarreo. Con la cuchara llena, la m. Con la cuchara llena, la mááquina quina retrocede y simultretrocede y simultááneamente eleva y bascula la cuchara neamente eleva y bascula la cuchara para que el material no se derrame. Es esta posicipara que el material no se derrame. Es esta posicióón n puede transportar a pequepuede transportar a pequeññas distancias.as distancias.

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33ªª Fase:Fase: DescargaDescarga. Se coloca . Se coloca junto al medio de transporte, junto al medio de transporte, ajustando la altura de vertido ajustando la altura de vertido al mismo, bascula la cuchara al mismo, bascula la cuchara y el material cae en la caja del y el material cae en la caja del medio de transporte.medio de transporte.

44ªª Fase:Fase: ManiobraManiobra. Retrocede . Retrocede y maniobra mientras baja la y maniobra mientras baja la cuchara vaccuchara vacíía hasta alcanzar a hasta alcanzar el frente de llenado con la el frente de llenado con la cuchara a ras del suelo para cuchara a ras del suelo para comenzar el ciclo.comenzar el ciclo.

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Cargadoras. Forma de cargaCargadoras. Forma de carga

Normalmente la carga se realiza en V. El camiNormalmente la carga se realiza en V. El camióón debe n debe colocarse a la izquierda para que ambos conductores se vean. colocarse a la izquierda para que ambos conductores se vean. Si hay otro camiSi hay otro camióón esperando se sitn esperando se sitúúa a la derecha. La a a la derecha. La cargadora debe atacar el frente siempre con el eje cargadora debe atacar el frente siempre con el eje perpendicular a perpendicular a éél, sin que la articulacil, sin que la articulacióón forme n forme áángulo y sin ngulo y sin que ninguna rueda quede en el aire.que ninguna rueda quede en el aire.

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Cargadoras. ProducciCargadoras. Produccióónn

La producciLa produccióón de las cargadoras depende de:n de las cargadoras depende de:

Capacidad de la cuchara.Capacidad de la cuchara.

Tiempo de ciclo. Tiempo de ciclo.

Factor de llenado. Factor de llenado.

La capacidad de la cuchara puede ser a ras o colmada.La capacidad de la cuchara puede ser a ras o colmada.

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Los fabricantes ofrecen cucharas de distintas capacidades Los fabricantes ofrecen cucharas de distintas capacidades segsegúún el tipo de material a cargar. n el tipo de material a cargar.

Como la carga operacional no varComo la carga operacional no varíía con el modelo de a con el modelo de cargadora, la cuchara se llenarcargadora, la cuchara se llenaráá mmáás o menos segs o menos segúún el tipo de n el tipo de material.material.

El factor de llenado varEl factor de llenado varíía entre el 65 y el 100%.a entre el 65 y el 100%.

La capacidad La capacidad úútil (volumen til (volumen úútil) es:til) es:

util LLC C f= ⋅La producciLa produccióón es el producto del volumen colmado de la n es el producto del volumen colmado de la cuchara, por el factor de llenado, por el ncuchara, por el factor de llenado, por el núúmero de ciclos por mero de ciclos por hora y por el factor de eficiencia.hora y por el factor de eficiencia.

utilLL h hP C f N f C N f= ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅

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Si el tiempo de ciclo permanece constante, cuanto mayor sea Si el tiempo de ciclo permanece constante, cuanto mayor sea el llenado de la cuchara mayor es la producciel llenado de la cuchara mayor es la produccióón. n.

Pero si el llenado es mayor, el tiempo de ciclo es mayor y el Pero si el llenado es mayor, el tiempo de ciclo es mayor y el nnúúmero de ciclos por hora sermero de ciclos por hora seráá menor, por lo que la menor, por lo que la producciproduccióón sern seráá menor.menor.

AsAsíí que para hallar la produccique para hallar la produccióón mn mááxima habrxima habráá que hacer que hacer distintas pruebas para comprobar el llenado distintas pruebas para comprobar el llenado óóptimo.ptimo.

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Cargadoras. Campo de aplicaciCargadoras. Campo de aplicacióónn

En arranque por tractores de cadenas cargando el producto a En arranque por tractores de cadenas cargando el producto a camiones.camiones.

En desmontes de rocas voladas con explosivos o canteras, con En desmontes de rocas voladas con explosivos o canteras, con cuchara adecuada. Si es de neumcuchara adecuada. Si es de neumááticos deben protegerse con ticos deben protegerse con cadenas protectoras.cadenas protectoras.

En escolleras, debido a la gran capacidad de sus cucharas En escolleras, debido a la gran capacidad de sus cucharas cargan y manejan bien grandes bloques de roca.cargan y manejan bien grandes bloques de roca.

Desbroce de tierra vegetal.Desbroce de tierra vegetal.

AlimentaciAlimentacióón de material suelto a tolvas en plantas de n de material suelto a tolvas en plantas de aglomerado asfaglomerado asfááltico, graveras, instalaciones de hormigltico, graveras, instalaciones de hormigóón y n y de machaqueo.de machaqueo.

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ComparaciComparacióón entre cargadorasn entre cargadoras

Carga estCarga estáática de vuelco.tica de vuelco.

Capacidades de la cuchara.Capacidades de la cuchara.

Potencia del motor: proporciona la fuerza de penetraciPotencia del motor: proporciona la fuerza de penetracióón y la n y la velocidad de desplazamiento.velocidad de desplazamiento.

Peso de la mPeso de la mááquina: estabilidad.quina: estabilidad.

Fuerza de arranque.Fuerza de arranque.

Altura de descarga y alcance.Altura de descarga y alcance.

Radio de giro.Radio de giro.

102102


ComparaciComparacióón cargadora y excavadora hidrn cargadora y excavadora hidrááulicaulica

La cargadora tiene que tener la cuchara mLa cargadora tiene que tener la cuchara máás ancha que su vs ancha que su víía a para proteger el avance a las ruedas o cadenas, lo que reduce para proteger el avance a las ruedas o cadenas, lo que reduce su fuerza de arranque.su fuerza de arranque.

El ciclo de trabajo es mayor en las cargadoras que en las El ciclo de trabajo es mayor en las cargadoras que en las excavadoras, debido a los desplazamientos.excavadoras, debido a los desplazamientos.

La altura de carga de la cargadora es de 1La altura de carga de la cargadora es de 1--1,5 m mientras 1,5 m mientras que la de la excavadora es de varios metros.que la de la excavadora es de varios metros.

La cargadora de neumLa cargadora de neumááticos requiere como mticos requiere como míínimo el doble nimo el doble de su longitud para maniobrar sin problemas. La excavadora de su longitud para maniobrar sin problemas. La excavadora gira y permite colocarse cgira y permite colocarse cóómodamente a los camiones.modamente a los camiones.

En limpieza a pie de cantera, la cargadora tiene ventaja frente En limpieza a pie de cantera, la cargadora tiene ventaja frente a la retro, al dejar el suelo mejor para los camiones.a la retro, al dejar el suelo mejor para los camiones.

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RetrocargadorasRetrocargadoras o mixtaso mixtasSon mSon mááquinas autopropulsadas sobre ruedas, con un bastidor quinas autopropulsadas sobre ruedas, con un bastidor disediseññado para montar un equipo de carga frontal y otro ado para montar un equipo de carga frontal y otro trasero de trasero de retroexcavaciretroexcavacióónn, de forma que pueden ser usados , de forma que pueden ser usados alternativamente.alternativamente.

Combina las ventajas de las palas cargadoras con las de la Combina las ventajas de las palas cargadoras con las de la retroexcavadora.retroexcavadora.

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RetrocargadorasRetrocargadoras o mixtaso mixtas

Es una mEs una mááquina muy versquina muy versáátil y rentable, por lo que cada vez til y rentable, por lo que cada vez se utiliza mse utiliza máás.s.

Se utilizan mucho en zanjas, porque con la retro se abre la Se utilizan mucho en zanjas, porq

TEMA 8. 1.1. Esponjamiento MOVIMIENTO DE TIERRASnehuenpeuman.edu.ar/gallery/tema 8 - movimiento de...

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