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MOVIMIENTO DE TIERRAS
• OBJETIVO:
– Tomar en cuenta como impactan las condiciones detrabajo para presupuestar una obra (rendimiento, costo,plazo, calidad).
– Exponer criterios básicos sobre trabajos de movimientode tierras para obras civiles.
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MOVIMIENTO DE TIERRAS• INDICE
1. Influencia de la ubicación de la Obra.2. Estados que afectan el volumen del suelo y Factores
aplicables.3. Excavaciones.
1. Tipos de excavaciones2. Criterios3. Equipos
4. Precios unitarios (Ejemplos)5. Ejemplos de movimiento de tierras4. Rellenos.
1. Tipos de rellenos2. Criterios3. Equipos4. Precios unitarios (Ejemplos)
5. Transportes.1. Tipos de transporte2. Criterios3. Concepto del m3-km
4. Precios unitarios (Ejemplos)
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• 1- INFLUENCIA DE LA UBICACIÓN DE LA OBRA
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INFLUENCIA DE UBICACIÓN DE LA OBRA
• ACCESO:
– Tipo de vías de acceso a obra – Características de la vía
• RESTRICCIONES:
– Derrumbes. – Tránsito por horas.
– Trabajos a media vía (caso de mejoramiento de carreteras)
– Horario para voladuras.
– Periodo de lluvias, niebla, nieve, viento.
– Bloqueos frecuentes.
– Restos arqueológicos
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INFLUENCIA DE UBICACIÓN DE LA OBRA
• CLIMA, ALTITUD, TOPOGRAFÍA:
– Lluvias. – Altitud
– Temperatura
– Topografía del terreno
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INFLUENCIA DE UBICACIÓN DE LA OBRA• CANTERAS:
– Ubicación y accesos.
– Tipo de cantera (de río, falda de cerro, etc)
– Trabajos de limpieza previos a la explotación.
– Potencia y características del material existente.
– Usos que se puede dar al material. – Procesos y equipos aplicables para su explotación
– Propietario y pagos.
• BOTADEROS
• FUENTES DE AGUA
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• 2- ESTADOS QUE AFECTAN EL VOLUMEN DEL SUELO
Y FACTORES APLICABLES
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ESTADOS DEL SUELO Y FACTORES APLICABLES
• ESTADOS DEL SUELO:
– En Banco• Es la densidad y volumen del material al estado natural, antes de ser
removido.
– Suelto
• Es la densidad y volumen del material cuando ha sido removido. – Compactado
• Es la densidad y volumen del material cuando ha sido compactadoartificialmente (normalmente, con equipos).
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ESTADOS Y FACTORES APLICABLES• ESTADOS QUE AFECTAN AL VOLUMEN DEL SUELO:
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ESTADOS DEL SUELO Y FACTORES APLICABLES
• USOS DE LOS ESTADOS DEL SUELO:
– En BancoEn extracción de material (ej. Corte o excavación en cantera).
En Eliminación de excedentes de excavaciones (ej.en botadero).
– Suelto
• Transportes (medido en tolva de camiones). – Compactado
• En rellenos, sub-bases, bases, carpeta asfáltica, otros
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ESTADOS DEL SUELO Y FACTORES APLICABLES
• EJEMPLO 1:
– Banco:Acción: de cantera se obtiene 20,000 m3 de material para relleno.
Suelto:
Se transporta 20,000 x 1.20 = 24,000 m3 sueltos (medidos en tolva)Se paga al subcontratista medido en tolva.
Compactado:• Acción: una vez transportado 24,000 m3 de material de relleno
(suelto), es compactado y se reduce a 20,000 x 0.90 = 18,000 m3
• Medida: el cliente paga los 18,000 m3 en posición finalcompactada.
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ESTADOS DEL SUELO Y FACTORES APLICABLES
Factores recomendados (a falta de información):
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• 3- EXCAVACIONES:3.1- TIPOS DE EXCAVACIONES
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EXCAVACIONES
• TIPOS DE EXCAVACIONES• Excavaciones Subterráneas
• Según su accesibilidad – Desde superficie (de fácil acceso). – Desde el interior de la tierra.
• Según su Pendiente – Excavaciones horizontales o de pequeña pendiente. – Excavaciones verticales o de gran pendiente.
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EXCAVACIONES
• TIPOS DE EXCAVACIONES – Excavaciones Superficiales:
• Según su magnitud o volumen – Masivas. – Pequeñas o para estructuras.
• Según la existencia de agua – En seco
– Con presencia de agua
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EXCAVACIONES
• TIPOS DE EXCAVACIONES
– Excavaciones Superficiales:
• Según su posición – Corte abierto
– Corte cerrado.
– Corte a media ladera.
– Corte en ladera (Ej. Caminos en zonas montañosas)
• Según el tipo de material excavado
– Material común (también llamado material suelto) “MS” – Roca suelta o roca descompuesta “RD”
– Roca fija o que requiere voladura “RF”
– Material no clasificado (combinación de MS, RS, RF en porcentajesno definidos).
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EXCAVACIONES
• TIPOS DE EXCAVACIONES – Excavaciones Superficiales:
• Según sea obra nueva o ampliación – Excavación completa (obra nueva). – Ensanches (obra de ampliación).
• Según la libertad de trabajo o restricciones (respecto a daños,seguridad, horarios permitidos)
– Excavación sin edificaciones aledañas. – Excavación con edificaciones aledañas.
• Según el ancho de la excavación – En zanja – En plataforma
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Corte abierto
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Corte en semitunel
C L d ( i bl )
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Corte en Ladera (con zona inestable)
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Corte en Ladera
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• 3- EXCAVACIONES:3.2- Criterios: Generalidades
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EXCAVACIONES
• CRITERIOS PARA SELECCIONAR EL
RENDIMIENTO
– Identificar de qué tipo de excavación se trata. – Accesibilidad al lugar de excavaciones (si requiere
trochas auxiliares).
– Si hay muchos desplazamientos del equipo o esconcentrado.
– Condiciones del lugar (lluvia, altitud, pendientes, etc). – Control y facilidades (iluminación, estado del equipo).
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EXCAVACIONES
• CRITERIOS PARA SELECCIONAR ELRENDIMIENTO – Equipos:
• Tamaño requerido (dimensiones y/o peso).• Potencia y/o capacidad necesaria.
– Restricciones existentes• En carreteras hay horas de trabajo y de permitir tránsito.• Interferencia con terceros.• Límite de velocidad (especialmente en centros mineros)• Efecto de vibraciones (del equipo y de voladuras)
• Normas y disposiciones municipales.
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• 3- EXCAVACIONES:
3.2- Criterios : Tractores
Tractor Cortando Material Suelto
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Tractor Cortando Material Suelto
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EXCAVACIONES• CRITERIOS PARA SELECCIONAR EL RENDIMIENTO DE
TRACTORES
– Consideraciones:• Distancia de corte y empuje del material.• Calificación del operador.• Tipo de material.• Visibilidad.• Eficiencia de ciclo.
• Densidad del material suelto (respecto al de Tablas).• Pendiente del terreno (grado y si es positiva o negativa).• Relación material suelto respecto a banco.• Disponibilidad mecánica.• Altitud.• Lluvias.
• Cambio de ubicación o construir trochas de acceso.• Interferencias.• Resultado de voladura (aplica a material rocoso).• Otros particulares.
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EXCAVACIONES
• CRITERIOS PARA EL RENDIMIENTO DE TRACTORES
• Factores considerados en Tablas de Producción defabricantes:
– Equipo nuevo. Condiciones óptimas de trabajo.
– Operador de primera.
– Buena visibilidad (respecto, neblina, lluvia, polvo, oscuridad, nieve).
– Pendiente cero (predominante). – Densidad del material = 1,370 kg/m3
– Material medido suelto.
• Factores correctivos adicionales de Producción: – Factor de eficiencia del ciclo.
– Factor de disponibilidad operativa – Factor altitud
– Factor dificultades/ interferencias
TRACTORES: PRODUCCION VS DISTANCIA DE EMPUJE
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TRACTORES: PRODUCCION VS DISTANCIA DE EMPUJE
Tabla del
Fabricante
EXCAVACIONES
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EXCAVACIONES
EXCAVACIONES ( j l )
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EXCAVACIONES (ejemplo)
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• 3- EXCAVACIONES:
3.2- Criterios : Excavadoras
Excavadora cargando a volquete
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Excavadora cargando a volquete
EXCAVACIONES
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EXCAVACIONES• CRITERIOS PARA SELECCIONAR EL RENDIMIENTO DE
EXCAVADORAS – Consideraciones:
• Angulo de giro (Tablas están entre 60º y 90º).• Calificación del operador.• Tamaño y forma del cucharón.• Longitud del brazo.• Profundidad de excavación.• Tipo de material.
• Eficiencia de ciclo.• Densidad del material suelto (respecto al de Tablas).• Posición o ubicación del equipo al cortar y/o cargar.• Relación material suelto respecto a banco.• Disponibilidad mecánica.• Altitud.
• Visibilidad y lluvias.• Cambio de ubicación o construir trochas de acceso.• Interferencias.• Resultado de voladura (aplica a material rocoso).• Otros particulares.
EXCAVACIONES
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36
EXCAVACIONES
EXCAVACIONES
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EXCAVACIONESAltura de banco debe ser igual a longituddel brazo de excavadora (ideal).
Posición ideal de camión, pared de tolvadebajo de articulación del brazo.
Angulo de giro mínimo
Brazo debe estar vertical, cuando elcucharón alcance carga máxima.
EXCAVACIONES
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38
EXCAVACIONES
EXCAVACIONES (ejemplo)
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39
EXCAVACIONES (ejemplo)
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40
• 3- EXCAVACIONES:
3.2- Criterios : Excavaciones con Voladura
Voladuras: Mecanismo de rotura
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Voladuras: Mecanismo de rotura
Voladuras: Mecanismo de rotura
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Voladuras: Mecanismo de rotura
Voladuras: Esquema de voladura en Banco
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Voladuras: Esquema de voladura en Banco
Voladuras: Parámetros
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Voladuras: Parámetros
PARAMETROS PARA DISEÑO DE MALLA DE VOLADURA, ENFUNCION DEL DIAMETRO DE PERFORACION.
Voladuras: Distancia a cara libre (Piedra)
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Voladuras: Distancia a cara libre (Piedra)
DIMENSIONES DE LA PIEDRA EN FUNCION DELDIAMETRO DE PERFORACION
Voladuras: Excavaciones a media ladera
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Voladuras: Excavaciones a media ladera
Voladura: Secuencia de salida
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EXCAVACION DE RESERVORIOSEN CIUDAD:
VOLADURAS CONTROLADAS
EXCAVACIONES: VOLADURAS (vista de zona a volar)
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EXCAVACIONES: VOLADURAS (vista de zona a volar)
EXCAVACIONES: VOLADURAS (protección de zona a volar)
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C V C ON S: VO U S (p otecc ó de o a a vo a )
EXCAVACIONES: VOLADURAS (protección de zona a volar)
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EXCAVACIONES: VOLADURAS (protección de zona a volar)
EXCAVACIONES: VOLADURAS (momento de la explosión)
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EXCAVACIONES: VOLADURAS (momento de la explosión)
7/31/2019 Movimiento de Tierras Uni
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MOVIMIENTO DE TIERRAS
• 3- EXCAVACIONES3.3- EQUIPOS MAS COMUNES
Tractor CAT-D6G
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Tractor CAT D6G
Tractor CAT D8R
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Excavadoras
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Retrocargador
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Retrocargador
Excavadora cargando a camión minero
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Compresora y Martillo para demolicion
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Compresora y Martillo para demolicion
Rockdrill perforando en banco rocoso
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60
Equipos comunes para Movimiento de tierras
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61
Excavadora de zanjas angostas: Trencher
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MOVIMIENTO DE TIERRAS
• 3- EXCAVACIONES3.4- Precios unitarios
3.4- PRECIOS UNITARIOS DE EXCAVACIONES
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3. C OS UN OS C V C ON S
3.4- PRECIOS UNITARIOS DE EXCAVACIONES
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• 3- EJEMPLOS DE MOV.TIERRAS:
3.5- Criterios: Explotación decantera para un relleno
(ejemplo1)
TransporteESQUEMA CANTERA -PRESA
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Cantera (extracción)
Presa de gravedad:Compactación
Camino de acceso
Procesamiento
Cantera (extracción/ i t ) E d
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y/o procesamiento)Transportec/ volquetes
Carretera
Esparcido y riego
Batido, nivelado
y compactación
Excavadora
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Trabajos en cantera y Transp hasta Presa
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PRESA
Dist.=1.8 Km
X 4
X 4
X 2
X2
Zaranda 1 Zaranda 2
1 Excav. 3304 Volquetes
1 Excav. 3304 Volquetes
X 2
X 2
j y p
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CANTERA
ZARANDEO
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• 3- EJEMPLOS:3.5- Criterios: Identificación deRecursos en carretera (ejemplo 3)
Carretera: identificación de Recursos
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Carretera: identificación de Recursos
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Ubicación por tipo de corte
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KM MS RS RF RELL KM
C.G. Botadero
42.5 5,624 2,463 19,673 1,318 42.15
43.5 1,649 877 16,185 2,124
44.5 2,921 1,972 20,714 1,607
45.5 1,434 0 20,572 2,151
46.5 6,819 720 20,308 2,408
47.5 3,988 4,783 16,502 653 47.88
48.5 5,890 2,904 6,480 1,268 48.75
49.5 8,093 1,007 509 1,196
50.5 6,923 1,371 2,087 1,537 50.37
51.5 8,914 869 1,728 1,626 51.31
52.5 22,859 6,902 7,231 1,639
53.5 11,852 284 993 1,130
54.5 5,894 2,981 6,698 834
55.5 9,479 2,672 5,512 2,644
56.5 6,296 567 1,726 2,118
57.5 13,245 237 3,646 2,448
58.5 30,654 0 0 622
59.5 8,759 1,884 18,054 1,415
60.5 2,684 2,630 14,970 1,80361.5 2,517 5,304 18,250 364
62.5 2,907 3,024 13,367 588
63.5 3,248 3,248 25,986 753
64.5 3,943 3,070 16,013 546
65.5 4,595 3,921 9,950 571
66.3 1,649 1,277 7,392 520
p p
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• 3- EJEMPLOS:3.5- Explotación de una canterapara Agregados. (ejemplo 4)
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80
• 4- RELLENOS4.1- Tipos de rellenos
RELLENOS
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• TIPOS DE RELLENOS
– Según su Procedencia: – Relleno Propio (no requieren ser transportados). – Relleno de Préstamo (requieren ser transportados).
» Procedentes de las excavaciones.
» Procedentes de cantera.
– Según su magnitud o volumen• Masivos (con rodillos de 10 ton o más)
• Para estructuras medianas (con rodillo de 1-2 ton)
• Para estructuras angostas (zanjas con pizón o plancha)
RELLENOS
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• TIPOS DE RELLENOS
– Según el tipo de material de relleno• Relleno con material granular• Relleno con material cohesivo
• Enrocados
• Otros (para filtros, gaviones, camas, etc)
– Según su posición – Relleno en Terraplén completo.
– Relleno en media ladera sin muros de contención.
– Relleno en media ladera con muros de contención.
– Según sea obra nueva o de ampliación• A sección completa (nuevos)
• A sección parcial (ampliación)
TIPOS DE RELLENOS
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Relleno en Terraplen completo
Relleno en Media ladera con talud
Muro de contencion
Relleno en Media ladera con contencion
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• 4- RELLENOS
4.2- Criterios
RELLENOS
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• CRITERIOS
– Requerimientos (según especificaciones técnicas)• Tipo de material a usar.
• Procedencia del material
• Granulometría (según Huso o rango permisible).
• Propiedades del material (LL, LP, IP, Abrasión, etc)• Espesor de la capa.
• Humedad óptima.
• Trabajos previos (ej. escarificado)
• Equipos exigidos o recomendados.
• Procedimiento constructivo (secuencia con equipos previstos).
• Control requerido (grado de compactación).
• Forma de pago.
RELLENOS
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• CRITERIOS
– Actividades del contratista.• Definir cantera o lugar de extracción del material y del agua.
• Procesos para conseguir el material requerido.
• Medidas a tomar por el clima (lluvias)
• Considerar condiciones de trabajo (ancho de plataforma, acceso).
• Transporte (distancia, condiciones del camino).
• Forma de depositar el material en el Frente.
• Seleccionar el rodillo adecuado.
• Cantidad de pasadas de rodillo.
• Completar la cuadrilla (escarificado, depositar material, riego,batido, nivelación y bombeo, compactación).
• Pago por derecho de cantera.
• Trámites municipales.
Contenido de Humedad
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Rodillos: Aplicación de energía de compactación
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Rodillos: Tipos
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RELLENOS
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• CRITERIOS – Factores de corrección aplicables
• Factores que afectan al material de relleno: – Factor de desperdicios estimados (en cantera, en traslados, en recorte de
bordes de plataforma). – Factor de compactación del material en posición final. – Factor de material no utilizable (over o eliminación de exceso de finos
mediante lavado).
• Factores que afectan al rendimiento: – Espesor de la capa – Velocidad del rodillo – Número de pasadas – Factor clima, especialmente lluvias (porcentaje de veces que se rehace el
trabajo debido a exceso de humedad). – Factor altitud – Factor estado de los equipos. – Factor de condiciones de trabajo (espacio, volumen, interferencias)
Rodillos: Cantidad pasadas, espesor de capa vs Producción
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Rodillos: Producción para Relleno compactado en la Costa
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MOVIMIENTO DE TIERRAS
• 4- RELLENOS
4.3- Equipos
RELLENOS
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• EQUIPOS: UTILIZACION
– Motoniveladora
• Escarificado• Batido, nivelación, perfilado, bombeo
• Cunetas
– Rodillos
• Compactación• Alisado de superficies
– Tractor• Esparcido de material
– Camión cisterna• Riego de agua
Motoniveladora
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Rodillo liso
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Rodillo Pata de Cabra
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Rodillo Neumatico
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Compactadora manual (Tamper / Ranas)
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MOVIMIENTO DE TIERRAS
• 4- RELLENOS4.4- Precios Unitarios
PRECIOS UNITARIOS
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• 5- TRANSPORTES5.1- Tipos de transporte
TRANSPORTES
TIPOS DE TRANSPORTES
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• TIPOS DE TRANSPORTES – Según el tipo de material
• Material común (granular y cohesivo)• Material rocoso (carguío similar a material suelto)• Rocas grandes (carguío por unidad)• Material de demoliciones• Maleza
– Según el destino• Para eliminar• Para compactar
– Según la maquinaria empleada• Con cargador/excavadora y volquetes• Con grúa y volquetes• Con fajas transportadoras. Otros.
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• 5- TRANSPORTES
5.2- Criterios
TRANSPORTES
C OS A A A S O A A
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• CRITERIOS PARA TRANSPORTE DE MATERIAL
– Tipo de material.
– Equipo utilizado para carga y transporte.
– Distancia.
– Condiciones (pendientes, curvas, estado del camino) – Velocidad
– Tiempos fijos y tiempos variables.
– Factores de corrección de la Producción
– Forma de pago.
TRANSPORTES
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• CARGUIO (con cargador frontal)
– El ciclo de carga a camiones consta de:• Recoger material (carga)
• Retroceso y giro hacia el camión (ida)
• Descarga del material al camión (descarga)
• Retroceso y giro hacia el apilado (vuelta)
– Duración del ciclo teórico de carga a camiones:• Cargadores CAT-914 a CAT-962 = 27-30 seg
• Cargadores CAT-966 a CAT-980 = 30-33 seg
• Cargadores CAT 988 a CAT-990 = 33-36 seg
TRANSPORTES
CARGUIO ( d f l)
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• CARGUIO (con cargador frontal) – Correcciones a la duración del ciclo de carga (recomendado por
fabricantes):• Por tamaño del material (no corregir si material está entre 3 mm a150 mm, tamaños menores y mayores aumentan el tiempo).
• Tipo de apilado (acumulado con tractor o depositado por camiones)
• Por tipo de operación (ciclo constante o intermitente)
– Corrección por factor de llenado del cucharón (ver Tabla)
• Los factores de llenado del cucharón dependen de:
– Penetración del cucharón.
– Tipo de cucharón y de herramientas de corte (dientes). – Angulo de inclinación.
– Fuerza para el desprendimiento.
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CÁLCULO DERENDIMIENTOS.
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• 5- TRANSPORTES5.3- CONCEPTO DEL M3-KM
• M3-KM: CONCEPTO15 m3
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A
A4 km de Vuelta
4 km de Ida
1 Volquete transporta 15 m3 x 4 km = 60 m3-km
TRANSPORTES• CONCEPTO DE M3 KM
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• CONCEPTO DE M3-KM
• Carguío y Transporte, D<= 1 km – Volquete de 15 m3 (30 ton)
– Cargador frontal Cat-950 (3.00 m3 de cucharón)
– Velocidad promedio (ida y vuelta) de 15 kph
– Jornada de trabajo de 10 hr/día
– Uso: Relleno compactado
– Factor eficiencia ciclo= 0.85, Factor esponj= 1.20, Factor comp= 0.90 – Ciclo:• Tiempo de carga (15/3 m3) =5 paladas x 36” c/u = 3.00 minutos (fijo)
• Tiempo descarga = 2.00 minutos (fijo)
• Tiempo ida y vuelta = 1km x 2/15 kph = 8.00 minutos (var)
• Ciclo teórico = 13.00 minutos
Viajes/día (teórico)= 10hr x 60min /13.00 min = 46.15Producción (m3/día) = (46.15 vje x 15 m3)x0.85x0.90/1.20 = 441.35 m3/día
Producción = 441.35 m3/día x 1 km = 441.35 m3-km /día/volq (en estadocompactado)
TRANSPORTES
CONCEPTO DE M3 KM
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• CONCEPTO DE M3-KM• Carguío y Transporte, D> 1 km
– Volquete de 15 m3 (30 ton) – Velocidad promedio (ida y vuelta) de 25 kph
– Jornada de trabajo de 10 hr/día
– Uso: Relleno compactado
– Factor eficiencia ciclo= 0.85, Factor esponj= 1.20, Factor comp= 0.90
– Cálculo (sólo tiene tiempo variable, el fijo está en el primer km)
– Distancia recorrida en 1 día = 10 hr x 25 kph /2 ida y vuelta= 125 km
– Producción = 125 km x 15 m3 x 0.85 x 0.90 / 1.20 = 1195.30 m3-km
• La medida es en estado compactado
PRECIOS UNITARIOS
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• 5- RELLENOS5.4- Precios Unitarios
PRECIOS UNITARIOS
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FIN DE LA EXPOSICION
Gracias por su atención.
25 de Setiembre del 2010
David Gutiérrez M.
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