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• Jordan Israel

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Contenido 1. CONCEPTO ................................................................... 2 2. CARACTERISTICAS ........................................................ 4 3. USOS Y APLICACIONES DE MOVIMIENTO DE TIERRAS . 7 4. CAPACIDAD DE TRACCION ........................................... 8 5. CONSUMO DE COMBUSTIBLE .................................... 10 6. FACTORES DE EFICIENCIA........................................... 12 7. CONCLUSION.............................................................. 17 8. BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA ..................................... 17 9. OBSERVACIONES ........................................................ 18

EQUIPOS EMPLEADOS EN MOVIMIENTO DE TIERRAS

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1. CONCEPTO La ejecución de la obra de una carretera conlleva en todo caso una serie de procesos de desmonte, terraplenado y excavación para adecuar los niveles de cota del terreno natural a los exigidos por el proyecto de construcción. En este post se recogen los diferentes tipos de maquinaria usada para llevar a cabo estas labores en sus distintas fases. Se entiende por movimiento de tierras el conjunto de actividades que se realizan en un terreno para la ejecución de una obra. Puede hacerse de una forma manual o mecánica. El procedimiento correcto y habitual del movimiento de tierras es el siguiente:   

Despiece y desbroce. Replanteo. Excavación. El despiece y desbroce se produce antes de comenzar con el movimiento de tierras; se realiza una actuación en la superficie del terreno para limpiarla de los arbustos, plantas, árboles y basura que pueda haber.

Figura 1: Excavadora sobre ruedas realizando trabajos de desbroce

Una vez que el terreno se encuentra limpio, se efectúa el replanteo, donde se prevé la ubicación de rampas para la entrada y salida de camiones y se delimita el área de actuación, marcando los puntos de referencia externos que sirven como datos topográficos.

Figura 2. Replanteo de un movimiento de tierras

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La fase de excavación puede realizarse con medios manuales, utilizando pico y pala, o de forma mecánica, con maquinaria adecuada para ello. La excavación puede ser clasificada como:   

Desmonte: movimiento de tierras que se encuentra por encima del plano de arranque. Vaciado: se realiza cuando el plano de arranque está por debajo del terreno. Terraplenado: se hace cuando el terreno se halla por debajo del plano de arranque y es necesario elevarlo al mismo nivel. Las máquinas para el movimiento de tierras se caracterizan por ser en general equipos autopropulsados utilizados en la construcción de: caminos, carreteras, ferrocarriles, túneles, aeropuertos, obras hidráulicas y edificaciones. Están fabricadas para realizar funciones tales como: soltar y remover la tierra, elevar y cargar la tierra en vehículos que han de transportarla y distribuir y compactar la tierra.

Figura 4 Maquinaria de movimiento de tierras: retroexcavadora

Figura 5 Maquinaria de movimiento de tierras: compactador

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2. CARACTERISTICAS Algunas de estas máquinas son: 

Retrocargadora mixta: se emplea básicamente para abrir zanjas destinadas a tuberías, cables, drenajes y también para la excavación de cimientos de edificios.

Figura 6 Retroexcavadora mixta



Topadora: generalmente conocida como “bulldozer”, esta máquina remueve y empuja la tierra con su cuchilla frontal.

Figura 7 Topadera o bulldozer 

Excavadora: se usa habitualmente para abrir surcos destinados al pasaje de tuberías, cables, drenajes, etc., así como para excavar cimientos o rampas en solares. Incide sobre el terreno con una cuchara con la que arranca los materiales que arrastra y deposita fuera de la zona de excavación.

Figura 8: Excavadora

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

Compactadora: se encarga de estabilizar la tierra, comprimiéndola, amasándola o vibrándola para eliminar bolsas de aire y aumentar su densidad. Se usan diferentes compactadoras dependiendo de la naturaleza del terreno.

Figura 9: Compactadora 

Motoniveladora: se emplea para realizar los trabajos de nivelación de terrenos y de mayor precisión que una topadora. Se compone de un tractor sobre ruedas y de una cuchilla de perfil curvo que descansa sobre un tren delantero también con ruedas. Puede perfilar taludes en terraplenes y desmontes.

Figura 10: Motoniveladora



Pala cargadora: generalmente se trata de una máquina articulada para permitir su maniobra en espacios reducidos. Su función principal estriba en remover tierras relativamente sueltas y cargarlas en vehículos de transporte, como camiones o volquetes

Figura 11: Pala Cargadora

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La retrocargadora mixta La retrocargadora mixta es una máquina muy versátil capaz de realizar multitud de trabajos. Esto se debe a su diseño especial con dos equipos de trabajo, una pala cargadora en la parte delantera y una retroexcavadora en la parte trasera.

Figura 12: Parte delantera de la retrocargadora mixta

Figura 13: Parte trasera de la retrocargadora mixta

Traíllas Las traíllas son maquinaria empleada de manera específica para la carga y transporte de material. Las traíllas pueden realizar labores de excavación y acarreo similares a las de los bulldozers, pero no pueden llevar a cabo la extensión de tongadas de material. Su actividad está indicada para la extracción de terreno de capas superficiales de materiales fácilmente excavables, acopio de material y vertido posterior en el lugar indicado para ello. Son equipos adecuados para la excavación de grandes superficies y poca profundidad.

Figura 14: Traillas

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Medios de transporte Por su parte, los medios de transporte de material a vertedero, cantera o a zona de acopio interna a la propia obra son muy variados y dependen de las características del terreno en que se trabaje, así como de las características geométricas de la propia obra , siendo los más conocidos el dúmper rígido, el dúmper articulado y el camión volquete.

Figura 15: Dúmper rígido

3. USOS Y APLICACIONES DE MOVIMIENTO DE TIERRAS Se puede clasificar la maquinaria de excavación y movimiento de tierras, atendiendo a su traslación, en dos grandes grupos.

a) MAQUINAS QUE EXCAVAN SITUADAS FIJAS, SIN DESPLAZARSE Realizan excavaciones en desmontes o bancos. Cuando la excavación a realizar sale de su alcance, el conjunto de la máquina se traslada a una nueva posición de trabajo, pero no excava durante este desplazamiento. Entre los cuales tenemos:      

Excavadoras hidraulicas con cazo o martillo de impacto Excavadoras de cables Dragalinas Excavadoras de rueda frontal Excavadoras de cangilones Dragas de rosario

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b) MAQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA Son maquinas que efectúan la excavación al desplazarse, o sea, en excavaciones superficiales. La excepción es la cargadora, que cuando excava es en banco, pero luego se traslada con la carga aunque la aplicación normal de esta maquina es para cargar material ya excavado o suelto. Entre los cuales tenemos:    

Tractores con hoja empujadora Tractores con escarificador Mototraíllas Cargadoras

4. CAPACIDAD DE TRACCION En el cálculo de estructuras e ingeniería se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

Retroexcavadoras

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Excavadoras

Motoniveladoras

Modelo: 140M2/140M2

Tracción en todas las ruedas (AWD) La configuración de tracción en todas las ruedas utiliza bombas izquierda y derecha dedicadas para un control hidráulico preciso. Las bombas y motores infinitamente variables maximizan el par en cada marcha. Esto proporciona la máxima potencia a las ruedas del sector y aumenta la productividad.

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5. CONSUMO DE COMBUSTIBLE

 CONSUMOS

PROMEDIOS

DE

ACPM

POR

EXCAVADORA

HIDRÁULICA Consumo de combustible (ACPM), galones por hora de diferentes Retroexcavadoras de llantas:

 CONSUMOS PROMEDIOS DE ACPM POR BULLDOZER

Cuadro de análisis del consumo de combustible (ACPM) por hora medidos a equipos Caterpillar:

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 CONSUMOS PROMEDIOS DE ACPM POR MOTONIVELADORAS Cuadro del consumo de combustible (ACPM), galones por hora:

 CONSUMOS PROMEDIOS DE ACPM POR COMPACTADORES Cuadro de análisis del consumo de combustible (ACPM) por hora medidos avarios compactadores:

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6. FACTORES DE EFICIENCIA  Rendimiento de maquinaria: La producción o rendimiento de una máquina es el número de unidades de trabajo que realiza en la unidad de tiempo, generalmente una hora: Producción = unidades de trabajo / hora Las unidades de trabajo o de obra más comunes empleadas en el movimiento de tierras son m 3 o la tonelada, pero en otras actividades de la construcción se usan otras más adecuadas. La unidad de tiempo más empleada es la hora, aunque a veces la producción se expresa por día. Antes de conocer los diferentes rendimientos de máquinas es necesario familiarizarnos con algunos términos como son:  Factor de Abundamiento: es una propiedad física del terreno de expansión cuando es removido de su estado natural, se puede calcular la siguiente fórmula: F.V = (B / L - 1) (1) donde: F.V= % de abundamiento B= peso de la tierra inalterada L= peso de la tierra suelta En la tabla 1 se puede observar algunos factores de expansión o abundamiento. Tabla 1: Factor de Abundamiento

Tiempo de un Ciclo (T): Este concepto está ligado a las diferentes operaciones que emplean algunas máquinas para completar correctamente un trabajo, el tiempo de un ciclo contempla maniobras, carga, descarga, espera, retorno, acarreo, etc.

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Capacidad de los Receptaculos (Q): Se refiere a la capacidad que tienen los diferentes elementos de las maquinas como son cucharones de excavar y cargar, cuchillas de bulldozer, cuchillas de motoniveladoras, etc. Esta viene dada por el fabricante. Factor de Eficiencia del Cucharon (K): es la relación que existe entre la cantidad de material que hay en el receptáculo y la capacidad real del mismo. K= material cargado por el receptáculo/capacidad nominal del receptáculo. Factor de eficiencia de la maquina (E): también conocido como factor de rendimiento de trabajo o eficiencia, básicamente este factor representa las pérdidas de rendimiento del equipo las cuales están en función directa con las condiciones de la máquina, de la adaptación que se tenga para cierto trabajo y las condiciones de la obra. El factor de eficiencia depende de: las condiciones de administración y las condiciones de la obra. Las condiciones de la obra son: superficie del terreno, topografía, condiciones climáticas, adaptabilidad de la máquina. Las condiciones de administración son: estado de la máquina, coordinación del trabajo entre equipos. En la tabla 2 se dan los factores de eficiencia en función de estas condiciones. Tabla 2: Factores de Rendimiento de Trabajo en Función de las Condiciones de la Obra y de la Calidad de la Administración.

A continuación, los rendimientos de algunas máquinas:  Rendimiento de bulldozer: básicamente el rendimiento de estas máquinas depende del tipo de hoja y su capacidad, así como de la eficiencia del operador y de la clase de material en que trabaja. Su cálculo se hace de la siguiente ecuación: R = 60*E*Q*K/T*F.V (2)

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Donde: R = rendimiento en m3 / hora E = eficiencia general Q = capacidad de carga de la cuchilla en m3 K = coeficiente de carga T = tiempo de un ciclo F.V = factor de abundamiento  Rendimiento de cargadores: en función de la siguiente formula, el rendimiento de los diferentes tipos de cargadores es : R = 60*Q*K*E(0.764)/T*F.V (3) Dónde: R= rendimiento en m3 / hora Q= capacidad nominal del cucharon K= factor de llenado del cucharon E = factor de rendimiento de trabajo T = tiempo de un ciclo (minutos) F.V = factor de abundamiento  Rendimiento de excavadoras: los factores que deben tomarse para el cálculo del rendimiento son : Tipo de material Profundidad real del corte Angulo de giro Dimensión del equipo frontal Eficiencia del operador Condiciones del equipo y obra Capacidad del vehículo Por lo tanto, la formula con que se calcula el rendimiento para estas máquinas es: R = 3600*Q*E*K(0.764)/T*F.V (4) Dónde: R = rendimiento en m3 / hora medidos en el banco Q = capacidad o volumen del cucharon

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E = factor de rendimiento de la maquina K = factor de llenado del cucharon (depende de las dimensiones y capacidad del cucharon. F.V = factor de abundamiento T = tiempo del ciclo en segundos  Rendimiento de motoniveladoras: la forma general de calcular el rendimiento de esta máquina es teniendo en cuenta el tiempo de trabajo y la siguiente formula: T = D*N/V*E (5) Dónde: T = tiempo requerido para efectuar el trabajo D = distancia recorrida en cada pasada N = número de pasadas que se requiere para realizar el trabajo V = velocidad de operación (km/hr) E = factor de rendimiento de trabajo  Rendimiento de compactadores: la obtención del rendimiento de estas máquinas en general, se mide a través de un promedio en el que se considera el número de pasadas que necesita hacer una máquina, para obtener la compactación deseada. La fórmula es la siguiente: R = A*V*e*C*10/N (6) Dónde: R = rendimiento en M3/hr A = ancho compactado por la maquina en m V = velocidad en km/hr e = espesor de la capa a compactar en cms C = coeficiente de reducción (0.6-0.8) N = número de pasadas para obtener la compactación requerida Factores que afectan el rendimiento de maquinaria pesada en los movimientos de tierras Se Tendrá en consideración: Características del terreno, tales como: cohesión, densidad, compacidad; son factores que influyen en el rendimiento de la maquinaria.

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El tipo de terreno, que condiciona el rendimiento de los equipos empleados, ya que determina variaciones en los costos que dependen de la dureza o grado de compactación. A mayor dureza y compactación menor será el rendimiento de la excavación. Factores intrínsecos del terreno, tales como: asentamientos, niveles freáticos, zonas plásticas, que pueden incrementar la medición. Tiempo (CICLO, PRODUCCIÓN HORA), costo y eficiencia en condiciones óptimas de la maquina dependen directamente del operador. Formas de ejecutar las excavaciones, teniendo en cuenta profundidad, sección, altura, etc.; orientará hacia el tipo de maquinaria más adecuada a emplear. Factores externos, tales como factores climáticos, tendidos aéreos o subterráneos, edificaciones vecinas, tráfico, que pueden hacer que se paralice la excavación Topografía del terreno, pendiente Volúmenes a remover. Áreas. Distancias a recorrer por máquinas y equipos. Para carga y transporte de tierras se especifican unidades de obra en función a la distancia a vertedero. A mayor distancia, menor rendimiento de la unidad de obra. Las unidades de obra se clasifican en función de la distancia (km).

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7. CONCLUSION La maquinaria para el movimiento de tierras es la diseñada para llevar a cabo trabajos sobre el terreno con el fin de modificar adecuadamente su superficie, prepararlo para la construcción o adaptarlo a su forma definitiva. Los trabajos pueden ser tanto de extracción como de aporte de tierras. El mundo de la construcción es muy amplio, y saber qué hacer en todo momento, es difícil en la búsqueda de maquinaria de construcción para la ejecución de una avenida de grandes dimensiones. Nos quedamos perplejos de la complejidad de la temática y de los diferentes opciones, características, clasificaciones o tipos de máquinas que se utilizan en las obras, una temática en la que no sólo se pueden utilizar excavadoras.

8. BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA              

https://www.gruasyaparejos.com/maquinaria/maquinaria-para-construccion/ https://www.academia.edu/23539528/Material_tablas_rendimiento_consum o_combustible_costo_maquinaria_pesada https://www.academia.edu/16439847/C%C3%A1lculo_de_eficiencia_y_produ ctividad_de_maquinaria_y_equipos_1_ http://190.242.62.234:8080/jspui/bitstream/11227/1545/1/2.0%20INFORME %20FINAL.pdf http://previpedia.es/Maquinaria_para_el_movimiento_de_tierras https://diccionario.motorgiga.com/diccionario/maquinas-para-movimientode-tierras-definicion-significado/gmx-niv15-con194746.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Maquinaria_de_movimiento_de_tierras https://www.igc.com.pe/importancia-movimientos-de-tierras/ https://es.slideshare.net/miluskavillarreal/rendimiento-de-maquinarias https://es.scribd.com/document/226026160/En-General-Traccion-deMaquinaria-Pesada https://es.wikipedia.org/wiki/Maquinaria_de_construcci%C3%B3n https://www.construmatica.com/construpedia/La_Maquinaria_de_Movimient o_de_Tierras https://es.slideshare.net/ingminasvachc/movimiento-de-tierras-y-equipos https://blog.structuralia.com/maquinaria-empleada-en-operaciones-demovimiento-de-tierras

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9. OBSERVACIONES ¿Cuáles son los nombres de las máquinas de construcción? Los trabajos de construcción, ya sean infraestructuras, viales o edificación, necesita diversos equipos y maquinaria como: -Retroexcavadora -Excavadora -Bulldozer -Motoniveladora -Compactadoras -Cargador frontal -Camiones -Bobcat -Pavimentadora ¿Cuáles son los tipos de maquinaria pesada para construcción? En la clasificación de la maquinaria pesada para construcción, desde la perspectiva de las obras y sus actividades, se utiliza una gran variedad de equipos que inciden en un amplio abanico de obras públicas (Ingeniería civil principalmente) o privadas usados para: -movimientos de tierra, -carreteras e infraestructura vial . -remocion de desmonte . -presas, yuneles, puentes. -dragado. -perforación de túneles y trincheras. -excavaciones. -cimentaciones profundas. ¿Cuáles son los equipos más pedidos en mineria? El sector minero es el principal comprador de maquinaria pesada. Camiones de 400 toneladas y cargadores de bajo perfil son parte de los equipos más solicitados por las empresas. En minería a tajo abierto, la tendencia al gigantismo continúa marcando la pauta, debido a su impacto en la productividad, por ello las compañías están solicitando camiones gigantes de 400 toneladas. En la minería subterránea hay una inclinación por buscar maquinaria con el menor consumo de combustible y la mayor productividad, y uno de los equipos más requeridos es el cargador de bajo perfil. La demanda en este sector está concentrada en excavadoras, tractores sobre orugas (‘bulldozer’), motoniveladoras, rodillos compactadores y cargadores frontales.

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