movimiento de tierras y equipos
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“MOVIMIENTO DE TIERRAS Y EQUIPOS”
“ U N I V E R S I D A D N A C I O N A L
M I C A E L A B A S T I D A S D E
A P U R I M A C ”
E S C U E L A A C D E M I C A
P R O F E S I O N A L D E I N G E N I E R I A
D E M I N A S
A S I G N A T U R A : M A Q U I N A R I A
M I N E R A
A B A N C A Y – A P U R I M A C – P E R Ú
2 0 1 5
INTEGRANTES
VICTOR ANGEL CHIRINOS
CATALAN.
ANTOLIN RIOS QUISPE.
MARIELA PINEDA ROJAS.
DOCENTE:
ING. JAIME GUEVARA RIOS
INDICE
INDICE .......................................................................................................................................................................... 1
INTRODUCCION ............................................................................................................................................................ 3
OBJETIVOS .................................................................................................................................................................... 4
CAPITULO I ................................................................................................................................................................... 5
MOVIMIENTOS DE TIERRAS. ........................................................................................................................................ 5
1.2 CAMBIOS DE VOLUMEN. .................................................................................................................................... 5
1.3 ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO. .......................................................................................... 7
1.4 VALORES DEL ESPONJAMIENTO Y SU FACTOR................................................................................................... 9
1.5 CONSOLIDACION Y COMPACTACION. .............................................................................................................. 10
CAPITULO II ................................................................................................................................................................ 11
PROCESO DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS EN MINERIA A CIELO ABIERTO. ............................................................... 11
2.1 PROCESO DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS. ....................................................................................................... 11
2.2 EXCAVACION O ARRANQUE. .......................................................................................................................... 11
2.3 CARGA. ............................................................................................................................................................ 12
2.4 ACARREO. ......................................................................................................................................................... 12
2.5 DESCARGA. ...................................................................................................................................................... 12
CAPITULO III ............................................................................................................................................................... 13
FACTORES DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN MOVIMIENTOS DE TIERRAS. ............................................................... 13
3.1 ESFUERZO TRACTOR ........................................................................................................................................ 13
3.3.1 TRACCION DISPONIBLE. ............................................................................................................................ 13
3.3.2 TRACCION UTILIZABLE .............................................................................................................................. 14
3.2 RESISTENCIA A LA TRACCION ........................................................................................................................... 15
3.2.1 RESISTENCIA A LA RODADURA. ................................................................................................................. 15
3.2.3 RESISTENCIA A LA ACELERACION .............................................................................................................. 16
3.2.4 RESISTENCIA AL AIRE................................................................................................................................. 16
CAPITULO IV ............................................................................................................................................................... 17
EQUIPOS UTILIZADOS EN MOVIMIENTOS DE TIERRAS. ............................................................................................. 17
4.1 CLASIFICACION MAQUINARIA. ........................................................................................................................ 17
4.4.1 MAQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA. .............................................................................. 17
4.4.2 MAQUINAS QUE EXCAVAN SITUADAS FIJAS, SIN DESPLAZARSE .............................................................. 17
4.4.3 MAQUINAS ESPECIALES. ........................................................................................................................... 18
4.2 TIPOS DE MAQUINARIA. .................................................................................................................................. 18
A. EL BULLDOZER. ............................................................................................................................................... 18
B. PALAS EXCAVADORAS Y CARGADORAS. ........................................................................................................ 19
C. CAMIONES Y DÚMPERS. ................................................................................................................................ 19
4.3 CICLO DE TRABAJO. .......................................................................................................................................... 20
4.3.1 CONCEPTO ................................................................................................................................................ 20
A.1. Ciclo de trabajo piloto (bulldozer) .......................................................................................................... 21
B.1 ciclo piloto de una pala cargadora: .......................................................................................................... 21
4.4 VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS DISTINTAS MAQUINAS. ........................................................................... 23
CAPITULO V. ............................................................................................................................................................... 24
LA SEGURIDAD Y SALUD EN EL MOVIMIENTO DE TIERRAS. ...................................................................................... 24
5.1 PREVENCIÓN .................................................................................................................................................... 24
5.2 ORGANIZACION DE LA OBRA. ......................................................................................................................... 24
EL IMPACTO AMBIENTAL EN LAS OBRAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS .................................................................. 25
5.3 ALTERACIONES TEMPORALES DURANTE LA FASE DE EJECUCION ................................................................... 25
5.4 PROTECCIÓN DE LAS ACTUACIONES GEOMORFOLÓGICAS. ............................................................................ 25
Ejercicios de movimientos de tierras ......................................................................................................................... 26
CONCLUSIONES .......................................................................................................................................................... 27
BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................................................................................ 28
INTRODUCCION
La minería constituye un caso especial en lo que a generación de productos (metales) a partir de
diversos procesos mecánicos, físicos, químicos y metalúrgicos en los cuales se hace uso de diversos
métodos de explotación (subterráneo y superficial) para la obtención de los recursos necesarios para la
producción de estos productos.
El movimiento de tierras en el proceso de obtención de recursos para el método superficial (open pit) es
el más usado ya que por la disposición del terreno, la geología, el carácter del depósito entre otros lo
predisponen como un método más asequible y rentable.
Una de las etapas más relevantes en un proyecto de movimiento de tierras es la adecuada selección de
los equipos industriales involucrados en el proceso productivo, ya que los costos estimados para el
proyecto pueden diferir en gran medida con respecto a los reales en función de la selección de la
maquinaria a utilizar.
OBJETIVOS
Cap. I: El objetivo del capítulo es el estudio de lo que es una actividad de movimientos de tierras y
conceptos q conllevan a esta actividad (cambio de volumen, esponjamiento y consolidación), teniendo en
cuenta que es una actividad que se realiza en obras públicas, industria y sobre todo en minería
superficial (tajo abierto, open pit o cielo abierto).
Cap. II: El objetivo de este capítulo es conocer los procesos realizados en el movimiento de tierras
desde el inicio hasta su procesamiento; teniendo en cuenta como base de la operación una minería de
cielo abierto.
Cap. III: El objeto de este capítulo es la determinación de la velocidad de traslación a la
que pueden funcionar las máquinas de movimiento de tierras durante su trabajo. Para dicho cálculo
será necesario conocer las características de la máquina (peso, potencia) y las del terreno sobre el
que se desplaza y su pendiente.
Cap. IV: el objetivo de este capítulo es la de hacer la posible clasificación de los equipos de
movimientos de tierra de una forma breve y concisa. Tipo de equipos utilizados y sus respectivos ciclos
de trabajo.
Cap. V: El objetivo principal de este capítulo es dar a conocer los riesgos que se corren en el
proceso de movimientos de tierras y las soluciones posibles a dar. Además de presentar cual es impacto
ambiental que tiene esta actividad sobre un determinado área y las soluciones propuestas.
CAPITULO I
MOVIMIENTOS DE TIERRAS.
1.1 EL MOVIMIENTO DE TIERRAS.
Se denomina movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos
naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza, obtención de materiales (gravas, arenas,
metales y otros) o de aportar materiales útiles en obras públicas, minería o industria.
Las operaciones del movimiento de tierras en el caso más general son:
Excavación o arranque.
Carga.
Acarreo.
Descarga.
Extendido.
Humectación o desecación. Compactación.
Servicios auxiliares (refinos, saneos, etc.).
Los materiales se encuentran en la naturaleza en formaciones de muy diverso tipo, que se
denominan bancos. La excavación consiste en extraer o separar del banco porciones de su material.
Cada terreno presenta distinta dificultad a su excavabilidad y por ello en cada caso se precisan
medios diferentes para afrontar con éxito su excavación.
Los productos de excavación se colocan en un medio de transporte mediante la operación de carga.
Una vez llegado a su destino, el material es depositado mediante la operación de descarga. Esta puede
hacerse sobre el propio terreno, en tolvas dispuestas a tal efecto, etc. En el proceso constructivo o
selectivo de marial se debe tener un especial énfasis en conocer los cambios procedentes de una
actividad tal como es la de movimientos de tierras ya que conlleva a un proceso de cambio de
volúmenes y por tanto es primordial hacer los cálculos en cuanto a transporte de material suministrado
y el factor de esponjamiento.
1.2 CAMBIOS DE VOLUMEN.
Los terrenos, ya sean suelos o rocas más o menos fragmentadas, están constituidos por la
agregación de partículas de tamaños muy variados. Entre estas partículas quedan huecos, ocupados por
aire y agua.
Si mediante una acción mecánica variamos la ordenación de esas partículas, modificaremos así
mismo el volumen de huecos.
Es decir, el volumen de una porción de material no es fijo, sino que depende de las acciones
mecánicas a que lo sometamos. El volumen que ocupa en una situación dada se llama volumen
aparente.
Por esta razón, se habla también de densidad aparente, como cociente entre la masa de una porción
de terreno, y su volumen aparente:
𝑑𝑎 =𝑀
𝑉𝑎
da : densidad aparente.
Va : volumen aparente.
M : masa de las partículas más masa de agua.
El movimiento de tierras se lleva a cabo fundamentalmente mediante acciones mecánicas sobre los
terrenos. Se causa así un cambio de volumen aparente, unas veces como efecto secundario (aumento
del volumen aparente mediante la excavación) y otras como objetivo intermedio para conseguir la
mejora del comportamiento mecánico (disminución mediante apisonado).
La figura 1.1 presenta esquemáticamente la operación de cambio de volumen.
En la práctica se toma como referencia 1 m3
de material en banco y los volúmenes aparentes en las
diferentes fases se expresan con referencia a ese m3 inicial de terreno en banco.
La figura 1.2 representa la evolución del volumen aparente (tomando como referencia 1 m3
de
material en banco), durante las diferentes fases del movimiento de tierras.
Mientras no se produzcan pérdidas o adición de agua, una porción de suelo o rocas mantendrá
constante el producto de su densidad aparente por su volumen aparente, siendo esta constante la
masa de la porción de terreno que se manipula.
𝑉𝑎 × 𝑑𝑎 = 𝑀
En el movimiento de tierras esta limitación se satisface muy pocas veces (evaporación, expulsión de
agua durante el apisonado, adición de agua para facilitar el apisonado, etc.), por lo que la ecuación
anterior no es de aplicación general.
En adelante se entenderá que los conceptos de volumen y densidad se refieren a volumen aparente y
densidad aparente, aunque se omita el adjetivo aparente.
La Figura 1.3 indica variaciones en volúmenes y densidades en las operaciones del movimiento de
tierras comentados en el apartado 1.1.
1.3 ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO.
Al excavar el material en banco, éste resulta removido con lo que se provoca un aumento de
volumen. Este hecho ha de ser tenido en cuenta para calcular la producción de excavación y
dimensionar adecuadamente los medios de transporte necesarios. En todo momento se debe saber si
los volúmenes de material que se manejan corresponden al material en banco (Banco, bank, B) o al
material ya excavado (Suelto, loose, S).
Se denomina factor de esponjamiento (Swell Factor) a la relación de volúmenes antes y después de
la excavación:
𝐹𝑤 =𝑉𝐵
𝑉𝑆−
𝑑𝑠
𝑑𝑏
FW : factor de esponjamiento (swell)
VB : volumen que ocupa el material en banco
VS : volumen que ocupa el material suelto
W
dB : densidad en banco
dS : densidad del material suelto.
Se tiene que:
M = dS x VS = dB x VB
El factor de esponjamiento es menor que 1. Sin embargo si en otro texto figura otra tabla con
factores mayores que 1, quiere decir que están tomando la inversa, o sea F´ = VS / VB y si se desean
emplear las fórmulas expuestas aquí, deben invertirse.
Otra relación interesante es la que se conoce como porcentaje de esponjamiento. Se denomina así al
incremento de volumen que experimenta el material respecto al que tenía en el banco, o sea:
S VS x VB x100
VB
SW : % de esponjamiento
O en función de las densidades:
Son frecuentes tablas en las que aparece el valor del esponjamiento para diferentes materiales al ser
excavados. Conviene por ello deducir la relación entre volúmenes o densidades en banco y en material
suelto. Para volúmenes se tiene:
Para densidades resulta:
El porcentaje de esponjamiento y el factor de esponjamiento están relacionados:
y por consiguiente conociendo el % de esponjamiento de un material se conoce su
factor de esponjamiento, y viceversa, sin más que operar en la expresión anterior.
En la tabla 1.1 aparecen los valores de Fw y Sw característicos de distintos materiales
frecuentes en movimiento de tierras.
𝑆𝑤 =𝑑𝐵 − 𝑑𝑆
𝑑𝑠𝑥 100
1.4 VALORES DEL ESPONJAMIENTO Y SU FACTOR.
En cada caso concreto conviene estudiar los valores de Fw, Sw, para poder calcular con exactitud
los cambios de volumen que va a experimentar el material en las distintas operaciones. A falta de un
estudio particular, pueden adoptarse los valores que aparecen en la tabla 1.1.
MATERIAL
dL (t/m3)
dB (t/m3)
Sw (%)
Fw
Caliza 1,54 2,61 70 0,59
Arcilla
Estado natural 1,66 2,02 22 0,83
Seca 1,48 1,84 25 0,81
Húmeda 1,66 2,08 25 0,80
Arcilla y Grava
Seca 1,42 1,66 17 0,86
Húmeda 1,54 1,84 20 0,84
Roca Alterada
75% Roca - 25% Tierra 1,96 2,79 43 0,70
50% Roca - 50% Tierra 1,72 2,28 33 0,75
25% Roca - 75% Tierra 1,57 1,06 25 0,80 Seca
1,51 1,90 25 0,8
0 Húmeda
1,60 2,02 26 0,7
9 Barro
1,25 1,54 23 0,8
1 Granito Fragmentado 1,66 2,73 64 0,61
Grava
Natural 1,93 2,17 13 0,89
Seca 1,51 1,69 13 0,89
Mojada 2,02 2,26 13 0,89
Arena y Arcilla 1,60 2,02 26 0,79
Yeso Fragmentado 1,81 3,17 75 0,57
Arenisca 1,51 2,52 67 0,60
Arena
Seca 1,42 1,60 13 0,89
Húmeda 1,69 1,90 13 0,89
Empapada 1,84 2,08 13 0,89
Tierra y
Grava
Seca 1,72 1,93 13 0,89
Húmeda 2,02 2,23 10 0,91
Tierra Vegetal 0,95 1,37 44 0,69
Basaltos ó Diabasas Fragmentadas 1,75 2,61 49 0,67
Nieve
Seca 0,13 --- --- ---
Húmeda 0,52 --- --- ---
Tabla 1.1 Densidades del material en banco y suelto, para los casos más frecuentes del
movimiento de fierras
Al dimensionar los medios de transporte habrá de tenerse en cuenta no solo la capacidad (m3) que
cada vehículo tiene, sino considerar su carga máxima. Para no sobrepasarla es necesario conocer la
densidad del material que se transporta.
En la tabla 1.1 se exponen las densidades del material en banco y suelto, para los casos más
frecuentes del movimiento de fierras. Respecto al transporte, ha de considerarse la densidad del
material suelto.
1.5 CONSOLIDACION Y COMPACTACION.
Las obras realizadas con tierras han de ser apisonadas enérgicamente para conseguir un
comportamiento mecánico acorde con el uso al que están destinadas. Este proceso se conoce
genéricamente como compactación y consolidación del material .
La compactación ocasiona una disminución de volumen que ha de tenerse en cuenta para calcular la
cantidad de material necesaria para construir una obra de tierras de volumen conocido. Se denomina
factor de consolidación a la relación entre el volumen del material en banco y el volumen que ocupa
una vez compactado.
Fh : factor de consolidación.
VC : volumen de material
compactado.
CAPITULO II
PROCESO DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS EN MINERIA A CIELO
ABIERTO.
2.1 PROCESO DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS.
El proceso de movimientos de tierras en minería a cielo abierto es un proceso principal y de vital
importación ya que este proceso conlleva a la recolección de materia prima para la generación de
recursos tales como metales: Au, Cu, Mo y otros; este proceso consiste en la obtención de estos recursos
mediante la extracción y procesamiento de la materia mediante procesos mecánicos y físicos los cuales se
mencionaran a continuación:
Excavación o arranque.
Carga.
Acarreo.
Descarga.
Los cuales deben seguir los estándares de producción planificada y requerida en todo momento teniendo
en cuenta los factores que condicionan a la operación: ley mínima explotable (cut off), condiciones del
mercado (oferta y demanda), reseras, costos de producción, entre otros.
2.2 EXCAVACION O ARRANQUE.
Proceso mediante el cual se inicia las labores de extracción y movimientos de tierras empieza con el
desbroce del material orgánico, follaje, pastos, materiales cuaternarios y otros de la superficie.
Proceso mecánico físico en el cual se busca iniciar el arranque de material mediante la conminución de
los bancos para luego estos ser removidos.
2.3 CARGA.
Proceso mediante el cual se inicia el movimiento y desplazamiento de material de un lugar a otro
mediante el uso de equipos que realizaran las funciones de carga o llenado de tolvas mediante cucharas o
palas de carga, tendrán como misión fundamentar alimentar las tolvas de los camiones, volquetes o
equipos de acarreo.
2.4 ACARREO.
Proceso mediante el cual se inicia el movimiento y desplazamiento de material de un lugar a otro
mediante el uso de equipos que llevaran el material al botadero (desmonte) o canchas de mineral (pile
ore). Las cuales después sufrirán los procesos físico químicos o metalúrgicos para su procesamiento y
concentración.
2.5 DESCARGA.
Proceso mediante el cual damos fin al movimiento de tierras en el proceso de extracción de materia en
minería a cielo abierto; operación que se realiza para el retiro y puesta en un lugar predispuesto al
material para su posterior utilización.
CAPITULO III
FACTORES DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN MOVIMIENTOS DE
TIERRAS.
3.1 ESFUERZO TRACTOR
3.3.1 TRACCION DISPONIBLE.- Una máquina dispondrá de una potencia para desplazarse
producida por el motor (unidad motriz) y que se aplicará en las ruedas motrices mediante la
transmisión. Al esfuerzo, producido por el motor y la transmisión, se denominará tracción
disponible o esfuerzo de tracción a la rueda, siendo ésta el diámetro total del neumático, o en el caso
de cadenas el diámetro de la rueda cabilla (rueda motriz). La definición de esta tracción es, por tanto,
la fuerza que un motor puede transmitir al suelo. La tracción disponible se puede calcular de forma
aproximada para cada velocidad de marcha mediante la expresión:
El rendimiento de la transmisión, también llamado eficiencia mecánica, es la relación entre
potencia que llega al eje motriz y potencia del motor. Los valores más comunes se encuentran entre el
70% y el 85%.
3.3.2 TRACCION UTILIZABLE.- La máquina en función de su peso dispondrá de una fuerza
determinada que se llama tracción utilizable. Esta tracción depende del porcentaje del peso que gravita
sobre las ruedas motrices, que es él útil para empujar o tirar del vehículo, y de las superficies en
contacto, especialmente área, textura y rugosidad, tanto de las ruedas motrices como del suelo. Para
calcular la tracción utilizable se ha de multiplicar el peso total que gravita sobre las ruedas motrices por
el factor de eficiencia a la tracción o coeficiente de tracción, cuyos valores más comunes se
encuentran en la tabla 2.1.
En el cálculo de la adherencia hay que tener en cuenta el número de ruedas motrices y la carga
soportada por las mismas, que se denomina peso adherente.
En los vehículos que llevan ruedas motrices y ruedas portantes se puede admitir en
primera aproximación que las ruedas motrices soportan entre 1/2 y 2/3 de la carga total.
FACTORES DE TRACCION fT
TIPOS DE TERRENO NEUMATICOS CADENAS
Hormigón o asfalto 0,90 0,45
Arcilla seca 0,55 0,90
Arcilla húmeda 0,45 0,70
Arcilla con huellas de rodada 0,40 0,70
Mena seca 0,20 0,30
Mena húmeda 0,40 0,50
Canteras 0,65 0,55
Camino de grava suelta 0,36 0,50
Nieve compacta 0,20 0,27
Hielo 0,12 0,12
Tierra firme 0,55 0,90
Tierra suelta 0,45 0,60
Carbón apilado 0,45 0,60
Tabla 2.1 Factores de tracción.
En movimiento de tierras hay tendencia a elegir, siempre que sea posible, maquinaria de tracción
total, es decir, tracción a todos los ejes; en el caso de camiones dúmpers y dúmpers articulados, que se
verán en el capítulo correspondiente, la tracción puede estar aplicada al eje de dirección y a los
posteriores.
Hoy todas las cargadoras son de tracción total, es decir, a los dos ejes, y esto se simplifica con el
sistema articulado, en donde la dirección se realiza actuando en la articulación con cilindros
hidráulicos, en vez de poner los dispositivos con la complejidad mecánica que llevan los tractores
agrícolas con tracción también al eje de dirección delantera, en los cuales no se puede obviar este
problema al ser rígidos. En los tractores y cargadoras de cadenas todo su peso es tracción utilizable.
3.2 RESISTENCIA A LA TRACCION
3.2.1 RESISTENCIA A LA RODADURA.
Es la resistencia principal que se opone al movimiento de un equipo sobre una superficie plana.
Se admite que es proporcional al peso total del vehículo, y se expresa por:
RR (Kg) = fR (Kg/t) x W (t)
siendo:
RR : Resistencia a la rodadura
fR : factor de resistencia a la rodadura
W: peso del vehículo.
La resistencia a la rodadura depende del tipo de terreno y tipo de elementos motrices, neumáticos o
cadenas.
3.2.2 RESISTENCIA A LA PENDIENTE.
Es la componente del peso del vehículo paralela al plano de rodadura. La expresión de dicha
resistencia es:
3.2.3 RESISTENCIA A LA ACELERACION
Es la fuerza de inercia. Supuesta una aceleración uniforme para pasar de la velocidad v1 a v2 en un
tiempo t:
Esta resistencia a la aceleración es poco importante en movimiento de tierras, pero en el caso de
frenado cobra cierta importancia ya que interesa conocer la distancia o el esfuerzo de frenado del
vehículo.
3.2.4 RESISTENCIA AL AIRE.
Esta resistencia no se suele tener en cuenta dado que las velocidades de los vehículos y maquinaria
de obra son pequeñas y se sabe que la resistencia al aire es proporcional al cuadrado de la velocidad.
De modo que RAIRE = K x S x V2
siendo V (m/s) la velocidad del vehículo, S la superficie desplazada
normal a la dirección del movimiento y K un coeficiente que depende de la forma de la máquina (más
o menos aerodinámica) y que está comprendido entre 0,02 y 0,08.
Sin embargo, contra viento fuerte la resistencia al aire es un factor significativo. La cantidad
determinante es el movimiento relativo del aire respecto al vehículo.
CAPITULO IV
EQUIPOS UTILIZADOS EN MOVIMIENTOS DE TIERRAS.
4.1 CLASIFICACION MAQUINARIA.
Se puede clasificar la maquinaria de excavación y movimiento de tierras, atendiendo a su traslación,
en tres grandes grupos.
4.4.1 MAQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA.
- Tractores con hoja empujadora.
- Tractores con escarificador.
- Motoniveladoras.
- Mototraíllas.
- Cargadoras.
Son máquinas 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 ésta máquina es para cargar material ya excavado o suelto.
4.4.2 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.
El desplazamiento necesario entre el órgano de trabajo (hoja, cuchara, cazo, cangilón, etc.) se
efectúa mediante un dispositivo cinemático que modifica la posición relativa de este órgano de trabajo
y el cuerpo principal de la máquina. En este grupo se encuentran:
- Excavadoras hidráulicas con cazo o martillo de impacto.
- Excavadoras de cables. Dragalinas.
- Excavadoras de rueda frontal.
- Excavadoras de cangilones.
- Dragas de rosario.
- Rozadoras o minadoras de túnel.
4.4.3 MAQUINAS ESPECIALES.
La excavación se efectúa empleando otros dispositivos, siendo su campo de aplicación
generalmente más limitado.
- Topos: La presión sobre el terreno se logra por mediante el desplazamiento del cabezal de la
máquina y el desgarramiento del mismo por un órgano dotado de movimiento rotativo.
- Dragas y bombas de succión: El material (arenas, limos) es arrastrado formando una emulsión
por una corriente de agua que es aspirada por una bomba, que puede impulsarla por una
tubería.
- Dardos y chorros de agua: A gran presión, utilizan la energía cinética y el electo de disolución
del agua para atacar y remover materiales disgregables.
- Fusión térmica: Se utilizan productos que rebajan el punto de fusión y permiten la perforación
y corte de rocas. Se emplea para corte y perforación de rocas y hormigón en circunstancias
especiales.
4.2 TIPOS DE MAQUINARIA.
A. EL BULLDOZER.
Los bulldozer son tractores dotados de una cuchilla frontal rígidamente unida a él, que forma un
ángulo de 90º con el eje del tractor. La cuchilla tiene movimiento vertical.
Se emplea para realizar excavaciones superficiales en terrenos compactos, para la limpieza de capa
vegetal y extendido de tierras y árida. La distancia óptima de trabajo es hasta 100 m y velocidad hasta
10 Km/h montado sobre orugas y hasta 25 Km/h montado sobre neumáticos. El angledozer es similar
al bulldozer, pero con posibilidad de dar a la cuchilla giro en plano horizontal. La cuchilla está más
separada de la máquina y no forma un conjunto tan rígido, resultando menos apropiados los angledozer
para los trabajos de potencia. En las especificaciones técnicas de los diferentes fabricantes, están
detalladas las dimensiones, los pesos, los sistemas internos de configuración, incluso las curvas que
caracterizan el esfuerzo.
Figura A. Bulldozer DD80(L) de DAEWOO.
B. PALAS EXCAVADORAS Y CARGADORAS.
Son máquinas compuestas de un bastidor montado sobre orugas o neumáticos y una superestructura
giratoria dotada de un brazo con cuchara, accionado por mando hidráulico o por cables. Se utilizan para
excavar en frentes de trabajo de cierta altura y realizan los movimientos siguientes: excavación de
abajo hacia arriba, giro horizontal y descarga de la cuchara, giro horizontal de regreso al frente de
trabajo.
Figura B.1 Pala cargadora WA700-3 de Komatsu.
Figura B.2 Pala
excavadora
SOLAR 450-III
GIANT de
DAEWOO.
Las palas cargadoras son máquinas sobre orugas o neumáticos, accionadas por mando hidráulico,
adecuadas para excavaciones en terrenos flojos y carga de materiales sueltos, en camiones o dúmper.
C. CAMIONES Y DÚMPERS.
El transporte de material excavado a vertedero o al lugar de empleo es uy usual en las obras. Esta
operación comprende el transporte de tierras sobrantes de la excavación a vertedero, o bien el
transporte de las tierras necesarias para efectuar un terraplén o un relleno.
El transporte de tierras a vertedero puede formar una unidad única con la excavación en desmonte y
el transporte de tierras para pedraplén suele estar incluido en la unidad de terraplén compactado,
especialmente cuando esta unidad se realiza con bulldozer o traíllas.
Tanto camiones como dúmper son medios de transporte ara largas distancias, con una serie de
peculiaridades. Mientras los primeros no pasan de un peso de 13 toneladas por eje (pueden circular por
carreteras convencionales), los segundos no. Los segundos, además de su gran capacidad, tienen un
diseño especial que los compatibilizan para soportar cargas bruscas, terrenos accidentados, etc.
Figura 5.6 Dúmper Terex serie TR60
Figura 5.7 Dúmper articulado TEREX TA35.
4.3 CICLO DE TRABAJO.
4.3.1 CONCEPTO.-Se denomina Ciclo de Trabajo a la serie de operaciones que se repiten una y otra
vez para llevar a cabo dicho trabajo. Tiempo del Ciclo será el invertido en realizar toda la serie
hasta volver a la posición inicial del ciclo.
Por ejemplo, en las máquinas de movimiento de tierras el tiempo de un ciclo de trabajo es el tiempo
total invertido por una máquina en cargar, trasladarse y/o girar, descargar y volver a la posición inicial.
La suma de los tiempos empleados en cada una de estas operaciones por separado determina el tiempo
del ciclo.
El tiempo de un ciclo puede descomponerse en fijo y variable. El primero (fijo para cada caso) es el
invertido en cargar, descargar, girar y acelerar o frenar para conseguir las velocidades requeridas en
cada viaje, que es relativamente constante. El segundo es el transcurrido en el acarreo y depende de la
distancia, la pendiente, etc. Es importante considerar separadamente la ida y la vuelta, debido al efecto
del peso de la carga (vacío a la vuelta) y la pendiente, positiva en un caso y negativa en el otro.
Para un resultado más preciso de la duración de un ciclo suele tomarse un valor medio, obtenido de
la medición de un gran número de ciclos, mientras que un número insuficiente puede llevar a
resultados erróneos, debido al cambio en las condiciones externas (material, climatología, ...)
A.1. Ciclo de trabajo piloto (bulldozer)
Puesta e movimiento e hinca de la hoja ………………………………………. 5 seg.
Excavación …………………………………………………………………….
Lexc
Vexc
Parada …………………………………………………………………………. 2 seg.
Giro ……………………………………………………………………………. 2 seg.
Inversión de marcha …………………………………………………………… 1 seg.
Retroceso ………………………………………………………………………
Lretroc
Vretroc
Parada …………………………………………………………………………. 2 seg.
Giro ……………………………………………………………………………. 2 seg.
Inversión de marcha …………………………………………………………… 1 seg.
Una estimación media de lo que podría ser un ciclo-piloto de una pala cargadora, puede ser la
siguiente:
B.1 ciclo piloto de una pala cargadora:
Excavación y carga ………………… 6 seg.
Inversión marcha …………………... 1 seg.
Retroceso cargada ………………….. 3 seg.
Giro ………………………………… 1 seg.
Parar ………………………………... 1 seg.
Descenso carga ……………………... 4 seg.
Invertir marcha ……………………... 1 seg.
Transporte ………………………….. L
3.6 12
Parar ………………………………... 1 seg.
Voltear carga ……………………….. 4 seg.
Invertir marcha ……………………... 1 seg.
Retroceder …………………………...2 seg.
Giro …………………………………..1 seg.
Avance frente ……………………….. L
3.6 20
Parar…………………………………1seg
4.4 VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS DISTINTAS MAQUINAS.
La selección del tipo de máquina para carga, depende de los materiales, así
como de las circunstancias que concurren en la carga.
- Las cargadoras necesitan materiales a granel y que no precisen excavación, tierras
fácilmente excavables y cargables, rocas sueltas, etc., debiendo realizarse la carga en
terreno firme con las de neumáticos y en terrenos encharcados o con barro con las de
cadenas.
- Las retroexcavadoras de cadenas pueden realizar su trabajo en terrenos difíciles,
encharcados, con malos accesos y salidas (zanjas, barrancos) y con una base de trabajo
irregular. También para aquellos trabajos que requieran gran altura de carga y corte, y
donde el pavimento sea malo para los neumáticos. Las retroexcavadoras de neumáticos
por su movilidad pueden considerarse más como urbanas y auxiliares.
- Las excavadoras de empuje frontal eléctricas pueden utilizarse cuando además de
concurrir las condiciones anteriores, hay facilidad para utilizar una línea eléctrica. (Las
grandes cargadoras exigen motores eléctricos y se necesita tender una línea: Minería,
fábricas de cemento, ...).
- Dragalinas; para el movimiento de materiales encharcados o fangosos, con frentes
de trabajoblandos que no soportan el peso de las máquinas convencionales.
MÁQUINA
APLICACIÓN
ALCANCE,
OBSERVACIONES
Tractor, cadenas
Sólo arranque y extendido
~ 15 m
Retroexcavadoras
Arranque y carga
~ 10 m
Traílla
Corte + Descarga + Acarreo
+ Descarga + Extendido
~ 20 m
Cargadora Cargar
Complemento de un equipo
3 – 5 m
Motoniveladora Extendido – nivelación
Mantenimiento de pistas
~ 10 m
Dragalina
Arranque – dragado
Limpieza cauces en zonas
húmedas y blandas
~ 30 m
Donde se hunden
tractor y retros
Tabla Principales características de máquinas fundamentales en movimiento de
tierras.
CAPITULO V.
LA SEGURIDAD Y SALUD EN EL MOVIMIENTO DE
TIERRAS.
5.1 PREVENCIÓN
La Prevención, consiste en la evaluación de los riesgos y las medidas a tomar
para evitar los accidentes que puedan ocasionar.
En general, los factores de riesgo provienen fundamentalmente de cuatro causas:
1) La maquinaria.
2) El hombre; maquinistas, conductores y trabajadores.
3) El ambiente.
4) La organización de la obra.
5.2 ORGANIZACION DE LA OBRA.
La organización repercute en la seguridad.El tráfico interno de la obra, se refiere no sólo al de los vehículos, sino al de las personas, destino y lugares de acopios (Logística). Los acopios de áridos no deben situarse debajo de las líneas de alta tensión, ya que si crecen en altura se van aproximando a aquellos. Una organización defectuosa ocasiona choques, vuelcos, y atropellos.
En las obras de movimiento de tierras, todo se hace fundamentalmente con
máquinas y no debe haber personas no autorizadas en sus proximidades.
Las máquinas cuanto más grandes, mayores ángulos muertos de visibilidad
tienen, y por consiguiente posibilidad de accidente a personas o cosas próximas.
En las excavaciones en laderas con bulldozers hay que indicar los recorridos y
giros para evitar vuelcos.
Las pendientes en proximidad de zanjas, en época de lluvias, y por formación de
barrizales, pueden
ocasionar deslizamientos de los camiones y vuelcos.
Figura. Vuelco en
una zanja.
EL IMPACTO AMBIENTAL EN LAS OBRAS DE
MOVIMIENTO DE TIERRAS.
Toda obra relacionada a una actividad de movimientos de tierra conlleva consigo misma
una inherente perturbación al medio ambiente el cual se va desempeñar y en la cual
contribuirá de forma positiva o negativa al cambio físico de la naturaleza.
5.3 ALTERACIONES TEMPORALES DURANTE LA FASE DE EJECUCION.
El movimiento de material contribuye a la perturbación de la flora y fauna, la gran
cantidad de ruidos y vibraciones producidos por las maquinarias constituyentes de estos
proyectos conllevan a una contaminación auditiva.
La degradación de las aguas afecta seriamente a la fauna acuática, anfibia e ictícola.
5.4 PROTECCIÓN DE LAS ACTUACIONES GEOMORFOLÓGICAS.
Las medidas paliativas al movimiento de tierras, son la restauración
revegetalizada de las superficies afectadas, la cual independientemente del efecto
paisajístico tiene otro más importante, que es la contención de la erosión producida por
las lluvias.
Ejercicios de
movimientos
de tierras.
CONCLUSIONES
En conclusión deducimos que el movimiento de tierras es una actividad que
depende una serie de operaciones que se complementa en forma secuencial y
cíclicamente esto quiere decir que una depende de la otra.
Que en el movimiento de tierras hay factores que intervienen en el desempeño de
los equipos que realizan estos trabajos tanto en minería como otros.
Concluimos que las ventajas que ofrecen estos equipos son de acuerdo al equipo
y material a mover como también alas condiciones donde se va a desempeñar el
equipo.
Y que una de sus más grandes ventajas es el que el movimiento de materia son
volúmenes grandes por lo que conviene hacer una planificación para su
utilización.
Además que su mayor limitante de estos equipos es gran costo de adquision o
inversión inicial que se requiere para compra; además que son equipos de mucho
ruido y contaminación sino tiene el mantenimiento correspondiente.
Mientras que por el lado seguridad se requiere de un personal capacitado para
llevar con éxito y responsabilidad este procesos.
En cuanto al impacto ambiental es un proceso que conlleva a realizar cambios en
las zonas en donde se realizara la operación ya que el terreno removido será
utilizado para otras cosas, además que los equipos por ser de grandes dimensiones
contribuirán a una depreciación y degradación del medio no obstante con las
normas y reformas nuevas las personas o empresas que realizan estas actividades
están obligadas de hacer un proceso de restauración.
BIBLIOGRAFÍA.
Maquinaria de Construcción.
Manuel Díaz del Río.
Publicación de la E.U. Ingeniería Técnica de Obras Públicas de Madrid.
5º Edición. Septiembre 1996
Movimiento de Tierras.
Juan Tiktin.
Publicación del Colegio de Ingenieros de Caminos,
Canales y Puertos. Madrid, 1997
Medidas correctoras del impacto ambiental en las infraestructuras lineales.
Juan Tiktin.
Publicación del Colegio de Ingenieros de Caminos.
240 Páginas.
Topografía y construcción
Rafael Ferrer Torio y Paulino Gómez Gutiérrez.
Publicación de la E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Departamento
de
Ingeniería Geográfica y Técnicas de Expresión Gráfica.
295 Páginas.
Construcción y edificación industrial
Jorge A. Capote Abreu.
Servicio de publicaciones de la E.T.S. de Ingenieros de Caminos,
Canales y Puertos. Santander, 1994