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• CristianTaboadaNajarro

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Se define como el lugar geográfico de donde se extraen o explotan agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil.

Se llama cantera a la fuente de Aprovisionamiento de suelos y rocas necesarias para la construcción de una obra.

Las canteras aprovisionan material para la conformación de terraplenes, estabilizaciones, capa de subbase y bases o como agregado para la elaboración de concretos de cemento portland y asfaltico. 2

Calidad

Costos de Operación

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Situación legal

Potencia y

rendimiento

Accesibilidad y estado de las vías de acceso

SEGÚN EL TIPO DE EXPLOTACIÓN

CIELO ABIERTO Superficie de la tierra SUBTERRÁNEA

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Por debajo de la superficie del terreno

SEGÚN SU ORIGEN ALUVIALES Los ríos transportan las rocas formando depósitos. ROCA O PEÑA 5

Formaciones rocosas, montañas

Según el material a explotar De Materiales Consolidados o Roca

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De Materiales no Consolidados como suelos, agregados, terrazas aluviales y arcillas

Sillares o bloques: Son bloques de areniscas de gran tamaño utilizados para enchape y fachadas.

MAMPUESTOS Son bloques de areniscas usados para apilar uno sobre otro en la construcción de muros y cimientos. Hay tres tamaños de mampuestos.

TRITURADOS Son los agregados más gruesos que se utilizan para la preparación de concreto reforzado y conformación de bases en la construcción de vías. Se dividen en tres clases.

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GRAVILLA Agregados de granulometría menor que los triturados; según su tamaño se clasifican en:

ARENA Es el agregado más utilizado en la construcción: morteros de cemento, pañetes, concretos simples y armados, bases de pisos, llenante en la construcción de vías y preparación de asfaltos; se clasifican en tres tipos:

RECEBO Es una mezcla de material arenoarcilloso que se utiliza tal y como sale de la explotación, es una tierra de buena calidad (no contiene materia orgánica), 8 para afinado de pisos, para bases y sub-bases de vías, en relleno y se usa mejoramiento de terrenos para construcción; este material se obtiene especialmente de las explotaciones de peña

RAJON Es un material asimilable a un triturado ordinario, conformado por cáscaras o costras desprendidas de las piedras durante el proceso de elaboración de las mismas con formas y tamaños irregulares; es en realidad el producto del labrado de la piedra, se usa de forma similar a un triturado y sirve también como cuña para mampostería.

PIEDRAS DE ENCHAPE Son rocas ornamentales, existen tres tipos, chapa, laja y esterilla.

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Se define con este término al conjunto de actividades tendientes a determinar si una cantera reúne los requisitos mínimos para su explotación.

RECONOCIMIENTO DEL TERRENO Etapa en la que después de haberse considerado una cierta posibilidad, obtenida por referencias de una cantera que a sido explorada en otra época o por el estudio de cartas, mapas fotografías aéreas o de satélites, se requiere caminar sobre el terreno para estudiar sus accesos definir los linderos, cubicar sus probables volúmenes explotables y elaborar un programa de 11 explotación para las siguientes etapas de estudio.

ESTUDIOS PRELIMINARES Etapa en la que por medio de procedimientos simples y expeditos puede obtenerse información sobre el espesor y composición del sub-suelo, profundidad del agua freática y demás datos que permitan definir si la cantera es prometedora para la explotación con un fin especifico y si por consiguiente es conveniente o no continuar la investigación sobre ella. Tales procedimientos van desde la excavación de calicatas y sondeos hasta la ejecución de pruebas in situ.

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ESTUDIOS DEFINITIVOS Se define los costos, pero lamentablemente es la que no se hace o se deja como responsabilidad del contratista durante la ejecución de la obra, de tal manera que por no haber sido presupuestada no se lleva normalmente acabo con la profundidad requerida, lo cual obviamente redunda en la calidad y el costo final de la obra. La profundidad y extensión de la área por explotar debe ser mucho mayor de lo que se necesite según el proyecto.

De dos materiales elegibles, es posible optar por el peor, si un tratamiento adecuado lo convierte en el mejor (costo).

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Deberá contarse con una forma clara y escueta de presentación de los resultados de los ensayos de campo y laboratorio.

Reconocimiento del Terreno

Estudios Preliminares

Estudios Definitivos

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• Acceso • Geología y Geomorfología • Topografía • Situación Legal

• Espesores • Estratificación de la cantera • Napa freática • Pruebas Insitu

• Potencia • Calidad del material • Costo de explotación • Pruebas insitu

La calidad de una cantera esta dada por su grado de cumplimiento de las especificaciones técnicas, del material que se busca; y se deduce de los ensayos de laboratorio que se practiquen sobre las muestras tomadas durante la etapa exploratoria.

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ENSAYOS REQUERIDOS DE LOS AGREGADOS Terraplenes y rellenos •

* Contenido de humedad • * Limites de consistencia • * Análisis químicos (sales solubles totales, sulfatos, cloruros como iones) • * Cantidad de material que pasa el tamiz N º200 • * Relación densidad humedad (proctor modificado) • * Gravedad específica y absorción (grava y arena) • * Valor relativo de soporte (CBR). 17

subbase y base granular

Subrasante •

* Todos los indicados para terraplenes y rellenos • * Contenido de materia orgánica • * Cantidad de material mayor a 3” • * Tamaño de partículas de suelos menores de la Nº 200 (sedimentación).

•

* Todos los indicados para sub rasante. • * Durabilidad con sulfato de sodio (Grava y arena) • * Abrasión • * Peso unitario • * Equivalente de arena • * Cantidad de material mayor a 2” • * Forma y textura de agregado grueso

Grava y arena por separado

•

* Análisis granulométrico por tamizado • * Durabilidad • * Peso unitario • * Gravedad específica y absorción • * Sales solubles totales • * Afinidad con el asfalto (adherencia)

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Agregados para concreto

•

* Todos los indicados en agregados para asfalto, excepto afinidad con el asfalto. • * Contenido de humedad (grava y arena) • * Sulfatos • * Carbón y lignito, en el material pasante del tamiz N º4

potencia y rendimiento Referido a la cantidad de material existente en la zona y el porcentaje aprovechable.

Potencia Bruta Es el volumen total de la cantera, se multiplicando el área total de la cantera profundidad de exploración.

obtiene por la

Potencia Neta Es el volumen de material utilizable que se espera obtener de la potencia bruta. Es la potencia bruta menos el material de desbroce y el desperdicio (Over).

Potencia Aprovechable Es aquella parte de la potencia neta aprovechable para un fin especifico.

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ejemplo

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24

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Determine la potencia neta aprovechable y el rendimiento de una cantera que presenta las siguientes características: CALCULO DEL NUMERO DE CALICATAS A EFECTUAR POR Ha DESCRIPCION Area de la Cantera en m2 Area de la Cantera en Ha Numero de Calicatas por Ha según TDR Numero de Calicatas a realizar según TDR Numero de Calicatas Efectivas:

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VALOR 8926.690 0.893 3.00 3

UND m2 Ha TDR und

3.00

und

OBS.

CALCULO DE LA POTENCIA Y RENDIMIENTO Over = 13%

Top Soil = 1m Profundidad = 13.20m

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Calculo de la Potencia y Rendimiento 𝑃𝐵𝐵 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑎 𝑥 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑃𝐵𝐵 = 8 926.690 𝑚2 𝑥 13.20 𝑚 𝑃𝐵𝐵 = 117 832.308 𝑚3 Desbroce= 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑎 𝑥 Top Soil

Desbroce= 8 926.690𝑚2 𝑥 1.0 𝑚 Desbroce= 8 926.69 𝑚3

𝑃𝑁𝐵 = 𝑃𝐵𝐵 − 𝐷𝑒𝑠𝑏𝑟𝑜𝑐𝑒 PNB = 117 832.308 𝑚3 − 8 926.69 𝑚3 PNB = 108 905.618𝑚3 28

Over= 𝑃𝑁𝐵 𝑥 Over%

Over = 108 905.618 𝑚3 𝑥 0.13 Over = 14 157.730 𝑚3

PNAC = 𝑃𝑁𝐵 − 𝑂𝑣𝑒𝑟 PNAC = 108 905.618 𝑚3 − 14 157.730 𝑚3

PNAC = 94 747.888 𝑚3

𝑃𝑁𝐴𝐶 𝑥 100 𝑃𝐵𝐵 94 747.888 𝑚3 𝑥 100 117 832.308 𝑚3

RC = 29

RC =

RC = 80.409 %

CALCULO DEL NUMERO DE CALICATAS A EFECTUAR POR Ha DESCRIPCION Area de la Cantera en m2 Area de la Cantera en Ha Numero de Calicatas por Ha según TDR Numero de Calicatas a realizar según TDR

VALOR 8926.690 0.893 3.00 3

UND m2 Ha TDR und

3.00

und

VALOR 13.20 1.00 13 25 117832.308 8926.69 108905.618 14157.730 94747.888

UND m m % % m3 m3 m3 m3 m3

94747.888

m3

80.409

%

81.000

%

Numero de Calicatas Efectivas:

OBS.

CALCULO DE LA POTENCIA Y RENDIMIENTO DESCRIPCION Profundidad Promedio Aprovechable Aproximada Top Soil (Suelo superficial que debera eliminarse) Over de la cantera (material mayor de 3" despues de desbroce) Esponjamiento POTENCIA BRUTA EN BANCO Desbroce POTENCIA NETA EN BANCO BRUTA - DESBROCE Over de la Potencia Neta POTENCIA NETA EN BANCO P.BRUTA - DESBROCE POTENCIA NETA APROVECHABLE EN CANTERA

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RENDIMIENTO DE LA CANTERA

Rendimiento de la Carga RENDIMIENTO DE LA CANTERA

OBS. asumida asumida

Accesibilidad y estados de las vías La accesibilidad y el estado de las vías de acceso a la cantera así como la situación legal no definida desde la etapa exploratoria, pueden ser en muchos casos definitorias al ocasionar gastos innecesarios y hasta atrasos o paralización de obra. Se debe verificar si los accesos son pavimentados o no, también determinar el grado de deterioro, así como la existencia de puentes, túneles, curvas u otro tipo de elementos que puedan limitar el paso de la maquinaria pesada y los vehículos de transporte. Costos de Construcción

Costo de mejoramiento

Flujo 31 vehicular

Costo de mantenimiento

Situación legal Se debe de determinar el estado de la propiedad de las zonas donde se ha identificado la existencia de material explotable. Nombre los actuales y de ser posible de los anteriores propietarios; existencia de contratos de servidumbre, concesiones etc.

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Es el conjunto de actividades por medio de las cuales se extrae materiales de una cantera para ser empleados en una obra determinada. Las actividades necesarias durante la explotación en una cantera son: Desmonte y limpieza

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Preparación

Extracción y acopio

Zarandeo y Chancado

Carguío y transporte

Cuidados en la explotación Cuando se trata de la explotación de materiales terreos por ejemplo para terraplenes, subbase y bases:

No mezclar los materiales de desperdicio (capa de desbroce o el over) Acopiar mezclando lo más posible a fin de logra uniformidad

Cuidar la humedad de los finos en el banco

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Cargar de abajo hacia arriba para evitar segregación.

Tipos de plantas de producción de materiales Existen dos tipos de plantas, portátil y estacionaria.

La planta portátil es usada en la construcción de caminos ubicados en zonas altas o en trabajos públicos

de pequeño y mediano tamaño. 36

Las plantas estacionarias, por otro lado, son más adecuadas para grandes escalas de producción y están ubicadas en función a los centros de abastecimiento

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Proceso de chancado - triturado Proceso por el cual el material es reducido de tamaño, por acción de la una fuerza tangenciales o paralelas, en preparación a la siguiente etapa de reducción. Es la primera etapa mecánica de la conminación, por lo general se realiza en seco y en etapas sucesivas.

Trituradoras de Mandíbulas Trituradoras Giratorias

Trituradoras Giratorias Trituradoras Cónicas.

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Trituradoras Cónicas Trituradoras de Rodillos.

chancadoras - Triturador de mandíbulas) Esencialmente constan de dos placas de hierro instaladas de tal manera que una de ellas se mantiene fija y la otra tiene un movimiento de vaivén de acercamiento y alejamiento a la placa fija, durante el cual se logra fragmentar el material que entra al espacio comprendido entre las dos placas (cámara de trituración).

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chancadoras - Triturador giratorias) Consisten en un eje vertical largo articulado por la parte superior a un punto (spider) y por la parte inferior a un excéntrico. Este eje lleva consigo un cono triturador. Todo este conjunto se halla ubicado dentro el cóncavo o cono fijo exterior.

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chancadoras - Triturador conicas Es una trituradora giratoria modificada. La diferencia principal es que el eje y cono triturador no está suspendida del spider sino que esta soportada por un descanso universal ubicado por debajo. El tipo de trituradora cónica mas utilizada es la Symons, la cual se fabrica en dos formas: • Trituradora cónica Symons Standard ,normalmente utilizada en la trituración secundaria. • Trituradora cónica Symons de cabeza corta, utilizada en la trituración fina o terciaria.

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chancadoras - Triturador de rodillos) Consiste en dos rodillos horizontales los cuales giran en direcciones opuestas. El eje de una de ellas esta sujeta aun sistema de resortes que permite la ampliación de la apertura de descarga en caso de ingreso de partículas duras.

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Elementos de transporte de material) Cumple la función específica de trasladar los materiales entre dos puntos de cota distinta. En general, los elementos transportadores no tienen mayor alcance que el necesario para comunicar las partes fundamentales de una instalación de procesamiento. Cintas transportadoras Elevador de cangilones Redlers Tornillo de Arquímedes

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Zarandas - cribas) Se llama zaranda a una especie de criba grande que sirve para separar las partículas (agregados) por diferencia de tamaños, quedando dentro de la zaranda los materiales gruesos y pasando los materiales finos.

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Ingreso de material

Malla 1

Malla 2

Material Retenido en malla 1

Material Retenido en malla 2

Malla 3 Material Retenido en malla 3

Material Retenido en malla 4

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Material Retenido en malla 5

Malla 4

Malla 5 Material pasante en malla 5

Malla

Tamaño

1

2 ½”

2

1 ½”

3

¾”

4

3/8”

5

N°4

Tipo de material

Descripción

Pila 1

Material mayor que 2 ½”

Pila 2

Material menor que malla 2 ½” y mayor 1 ½”

Pila 3

Material menor que malla 1 ½” y mayor ¾”

Pila 4

Material menor que malla ¾” y mayor 3/8”

Pila 5

Material menor que malla 3/8” y mayor N°4

Pila 6

Material menor que malla N°4

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ejercicios) En una obra se requiere los siguientes materiales: Descripción

Volumen (m3)

Características

Concreto

5 500

Arena: N°20 < d < 3/8”

6 500

Piedra: ½” < d < 1”

15 200

1” < d < 2”

Materia de filtro

Las características de la cantera son:

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DESCRIPCIÓN Área de la Cantera Profundidad Promedio Aprovechable Aproximada Top Soil (Suelo superficial que debera eliminarse) Over de la cantera (material mayor de 3" después de desbroce) Esponjamiento

VALOR UND 4589 m2 20.00

m

2.50

m

15 15

% %

Luego del análisis granulométrico de la muestra, presenta las siguientes características

a)

Determinar la potencia neta aprovechable de la cantera b) Determinar si la cantera puede suministra el material necesario para dicha obra. 50

Tamaño d > 2" 1"