Es una máquina excavadora de cables, compuesta por una pluma de la cual pende una cuchara autoprensora. Es el aparato de excavación más antiguo conocido, encontrándose en dibujos de finales del siglo XVI. Formada generalmente de dos valvas o mandíbulas, articuladas en su parte superior, que ajustan una con otra por los bordes cuando se encuentran juntas, que pueden cerrarse para albergar los materiales excavados en el interior de la caja que forman en el momento de unirse y posteriormente se abren para dejar caer la carga. Se denomina también excavadora de almeja o de cuchara prensora. El sistema de accionamiento es de cable o hidráulico.
Esta máquina puede excavar, recoger el material y verterlo en una misma vertical, o cerca de la misma, y por debajo o por encima del nivel de la máquina, siendo esta propiedad la que la distingue del resto de aparatos de excavación. Estas cucharas excavan por su peso propio, dejándose caer, para aumentar su fuerza de penetración, desde una cierta altura. El material a excavar tiene que ser relativamente blando, siendo un elemento más de carga que de excavación.
Aunque cuentan con menor capacidad de corte que las excavadoras hidráulicas, su uso es adecuado en espacios reducidos tales como pozos o zanjas de cimentación, o en profundidades no alcanzables por otro tipo de excavadoras. Es usada también en operaciones de dragado o carga en los muelles de los puertos de granel.
Los elementos específicos de la cuchara bivalva son la pluma con sus dos poleas de cabeza, la cuchara prensora y los diversos cables de suspensión y de maniobra de la cuchara. Preferentemente, estos cables son antigiratorios. Continue reading «Cucharas bivalvas»→
Una de las unidades de obra que más vidas se cobra es la excavación de zanjas. Se entiende por zanja una excavación larga y angosta realizada en el terreno. En los trabajos realizados en zanjas se producen con frecuencia accidentes graves o mortales por desprendimiento de tierras. Por ello, es necesario adoptar las medidas que garanticen la seguridad de los trabajadores que deben realizar tareas en su interior. En general, se considerará peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de entre 0,80 y 1,30 metros, y de entre 0,80 y 1,50 metros en terrenos consistentes. Un buen monográfico al respecto es el elaborado por el Instituto Vasco de Seguridad y Salud Laborales. Por su interés, os recomiendo que os lo estudiéis atentamente.
Evidentemente, con una buena entibación y el buen juicio y la prudencia de las personas se pueden evitar muchos problemas. Aunque, en ocasiones, basta con bermas y taludes adecuados. El desmoronamiento de una zanja afecta gravemente a la seguridad de los trabajadores. Para evitar accidentes, es importante conocer el empuje de tierras al que se somete una entibación para evitar su colapso. Con el objetivo de ayudar a nuestros alumnos a entender de forma cualitativa el comportamiento de la presión a la que está sometida una entibación en función del peso específico, el ángulo de rozamiento interno del terreno y la profundidad a la que se encuentra dicha entibación, en la Universitat Politècnica de València se han desarrollado unos objetos de aprendizaje que permiten visualizar dicho comportamiento. No obstante, existen causas más importantes que provocan el desmoronamiento de una zanja, como la heterogeneidad del terreno, la presencia de elementos intermedios (canalizaciones, etc.), las acciones de agentes externos (tráfico rodado, acopios) y las inclemencias del tiempo y condiciones climáticas. Por tanto, el modelo que os pasamos es, evidentemente, demasiado sencillo, pero permite llamar la atención sobre este grave problema. Como siempre, la experiencia y el buen juicio del responsable de la obra y de los operarios están por encima de cualquier otra consideración. A continuación, os paso este pequeño objeto de aprendizaje.
La forma de trabajar con ellos es muy sencilla. Se debe seleccionar: la profundidad de la zanja (valores entre 1 y 15 m), peso específico aparente del terreno (hasta 30 kN/m3) y ángulo de rozamiento interno del terreno (en grados sexagesimales, hasta un valor de 60º). No se admiten valores negativos. Espero que os guste. El enlace es: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/Entibacion/
Además, os paso varios vídeos al respecto. Espero que os sean de utilidad.
A veces resulta ventajoso el uso de tablestacas arriostradas con tirantes respecto a las arriostradas mediante perfilería metálica cuando no existen obstáculos en la excavación y en la puesta en obra en el interior del recinto o de la zanja.
En este caso, es posible alcanzar profundidades de excavación elevadas sin necesidad de perfiles ni codales. Es ideal para zanjas que necesiten arriostramiento y sirvan para colocar tubos en tramos de gran longitud, imposibles de instalar debido a la presencia de codales. Asimismo, su empleo estaría recomendado cuando fuese necesario realizar la excavación en más de una fase, para montar los tirantes y la viga de atado.
Este arriostramiento se ejecuta normalmente mediante tirantes formados por barras de acero macizas. Estos tirantes limitan las deformaciones en las pantallas. Además, todo este material (tablestacas principales y traseras, tirantes y piezas auxiliares) es recuperable.
Uno de los condicionantes del procedimiento constructivo, tal y como se ve en la figura anexa, es la necesidad de espacio en obra para colocar una pantalla de tablestacas trasera a la principal, de forma que sea capaz de transmitir al terreno la reacción en el arriostramiento, al estar ambas pantallas conectadas por dichos tirantes.
Las tablestacas autoportantes o pantalla de tablestacas en ménsula son un sistema de sostenimiento del terreno que utiliza tablestacas o pantallas y no requiere elementos adicionales. Trabajan estos elementos en ménsula, siendo una solución sencilla que trabaja por empotramiento en el terreno.
El procedimiento constructivo es sencillo y rápido, pues no resultan necesarios el arriostramiento ni los apuntalamientos intermedios. Una vez instaladas las tablestacas, el interior de la excavación queda totalmente libre de obstáculos para realizar el vaciado de tierras y demás trabajos necesarios (hormigonado, colocación de instalaciones, etc.). En principio, no existen limitaciones en cuanto a las dimensiones en planta del recinto a excavar, aunque sí que está limitada la profundidad de la excavación, dependiente del tipo de terreno.
La longitud de tablestaca incluye la profundidad de excavación, la longitud de empotramiento y un sobrante superior para que las pinzas de los equipos de vibración puedan coger la tablestaca durante la hinca y la extracción.
Una excavadora de succión o vacío (vacuum excavator) es una máquina especializada en remover tierra, desechos o escombros mediante la aspiración a través de un tubo de succión. El principio de trabajo se basa en el transporte neumático del material. Se requiere un volumen de aire mayor que el del sedimento debido a la diferencia en sus pesos específicos.
El material succionado puede ser removido previamente mediante una lanza de aire comprimido o de agua a presión, lo cual también sirve para descubrir tuberías o cables subterráneos. Este procedimiento es seguro, especialmente en aquellos lugares donde existan servicios que puedan resultar dañados o cuya ubicación sea incierta. Es particularmente útil cuando las condiciones descartan el uso de máquinas de excavación mecánicas.
Excavadora de succión. https://www.arqhys.com/construcciones/excavadora-succion.html
El aire fluye a través de la boquilla de admisión, las máquinas y la manguera en una serie de cámaras, incluyendo el tanque de almacenamiento de material principal, antes de pasar a través de un sistema de filtro de malla de micro y luego a la atmósfera. Cuando el operador dirige la boquilla de admisión hacia el suelo, el flujo de aire aspira el material depositado en el tanque de almacenamiento principal. Las partículas pequeñas se depositan en otros dos tanques más pequeños y las partículas de polvo quedan atrapadas en el sistema de microfiltro de malla antes de que el aire salga de la máquina.
En el siguiente enlace se puede ver el reportaje que ha realizado el Diario Montañés sobre cómo se ha resuelto la extracción de arenas en el restaurante El Cormorán situado en la Playa del Sardinero de Santander:
Os paso, además, un vídeo sobre esta técnica.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.
Las tablestacas o tablaestacas (sheet piles) son un tipo de pantalla, o estructura de contención flexible, en la que la dimensión longitudinal es muy superior a las otras. Están formadas por elementos prefabricados que suelen ser de acero, aunque también las hay de otros materiales. Los elementos prefabricados que componen las tablestacas se hincan en el terreno mediante vibración o golpeo.
Constituyen una estructura de contención flexible, definitiva o temporal (recuperable), que permiten realizar excavaciones de cualquier tipología: talud, zanja, pozo, sótano, etc., adaptándose a cualquier forma o dimensión en planta. También se puede utilizar el tablestacado como encofrado.
Se utilizan fundamentalmente para el sostenimiento lateral del terreno y, sobre todo, en presencia de nivel freático. Sirve para delimitar espacios y funciones en terrenos con desniveles. En ocasiones, el uso de tablestacas ofrece ventajas frente a otros sistemas de contención tradicionales (por ejemplo, los muros pantalla), tales como el aumento de los rendimientos en la ejecución de su obra y un mejor acabado de los elementos hormigonados (por ejemplo, acabado superficial y ejecución de una correcta impermeabilización en muros de sótano).
Os he grabado un vídeo explicativo sobre las tablestacas que espero que os sea útil.
En este enlace: http://www.cype.net/pdfs/congreso_cmm_2005.pdf podéis consultar aspectos relativos a su cálculo. También os dejo algunos vídeos sobre esta unidad de obra. Espero que os gusten.
En el vídeo siguiente podéis ver cómo se han utilizado las tablestacas como parte del procedimiento constructivo del túnel submarino más largo en China.
Las excavadoras de superficie (surface miner), también llamadas minadores de superficie, son equipos de arranque continuo dotadas en su parte central de un tambor metálico con picas que roza y disgrega el terreno a medida que avanza la máquina. El método consiste en cortar, triturar y cargar en un solo paso de trabajo. En el año 1980, la empresa Wirtgen GmbH construyó el primer Surface Miner para la extracción de materiales de yacimientos.
La altura de corte efectiva puede alcanzar hasta el 50% del diámetro del tambor.Es posible tanto el equipamiento para la carga frontal con cinta de descarga de altura regulable y giratoria o para el procedimiento de formación de cordones. Las anchuras de corte oscilan entre 2,20 a 4,20 m y profundidades de corte de 20 a 83 cm, con una gama de rendimientos entre 100 y 3000 t/h.
Este equipo cubre toda la gama de aplicaciones en los campos de la minería, los movimientos de tierra y el corte de roca. Se utiliza en nuevas obras a cielo abierto o en ampliaciones de éstas, como máquinas principales de extracción o junto con máquinas convencionales.
Os paso unos vídeos para que veáis cómo funcionan estas máquinas.
Referencias:
YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264.
YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.
Máquina autopropulsada sobre ruedas con un bastidor especialmente diseñado que monta a la vez un equipo de carga frontal y otro de retroexcavación trasero que pueden ser utilizados alternativamente. Cuando se emplea como excavadora, la máquina excava normalmente por debajo del nivel del suelo mediante un movimiento de la cuchara hacia la máquina y eleva, recoge, transporta y descarga materiales mientras que la máquina permanece inmóvil. Cuando se emplea como cargadora, carga o excava mediante su desplazamiento y el movimiento de los brazos y eleva, transporta y descarga materiales.
Su campo habitual de aplicación son las operaciones de carga y transporte a distancias cortas, abertura de zanjas para traídas de aguas, alcantarillados, etc., con accesorios como el martillo rompedor, se usan en pequeñas demoliciones, levantamientos de firmes y pavimentos, etc. Es una máquina auxiliar que presta labores de apoyo, sobre todo en trabajos urbanos.
Retrocargadora CAT 432 F
Os dejo un vídeo explicativo de esta máquina.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.
La ejecución de muros pantalla con hidrofresa está especialmente indicada en terrenos de dureza elevada, en excavaciones profundas o cuando se requiera un método de excavación seguro y preciso. En este sentido, las obras urbanas pueden ser un buen ámbito de aplicación de esta tecnología de excavación. La hidrofresa consta de una estructura pesada de acero provista en su parte inferior de dos ruedas dentadas que giran en sentido contrario, arrancando el terreno. El accionamiento hidráulico de dichas ruedas, en combinación con el empuje vertical del peso del bastidor, produce el corte del terreno. La elevada fricción que se produce en las ruedas dentadas hace necesaria su refrigeración, así como la de la roca. Para ello se suele emplear lodo bentonítico, que se inyecta mediante un dispositivo de la propia máquina. Los propios lodos se mezclan con los detritus de la excavación, por lo que se extraen del fondo de la zanja. Dado que los lodos bentoníticos se recirculan para permitir esta extracción, han de ser “reciclados” mediante la eliminación de los restos de terreno extraídos del fondo de la zanja. La hidrofresa, a pesar de ser el mejor sistema —pues apenas produce vibraciones y es el más rápido—, presenta el inconveniente de ser una máquina cara, por lo que suele elevar el coste de la construcción de la pantalla.
Esquema de funcionamiento de hidrofresa.
Es posible perforar suelos duros y rocas con hidrofresas de hasta 100 MPa de resistencia a la compresión. Los muros pantalla pueden tener entre 600 y 1200 mm de espesor, lo que requiere equipos especiales para espesores superiores a 1200 mm. Esta técnica es una alternativa para terrenos con una resistencia a la compresión simple superior a 5 MPa. Si la profundidad es superior a 35 m, la hidrofresa, independientemente de la dureza del terreno, es el método más fiable, pudiendo alcanzarse profundidades de 80 m, aunque en este caso se complican las labores de ejecución del muro pantalla. En cuanto al espesor mínimo de la pantalla, este depende de las características del bastidor de la hidrofresa, pues debe alojar la bomba de aspiración; estamos hablando de un mínimo de 640 mm, aunque los espesores habituales son los de 640, 800, 1000, 1200 y 1500 mm.
Ejecución de muro pantalla con hidrofresa
Un ejemplo de aplicación de esta técnica es la construcción del aparcamiento de la plaza de Cervantes, en San Sebastián (ver aquí). Os dejo también un par de vídeos sobre esta técnica de excavación que espero que os gusten.
En este otro vídeo podemos ver el inicio de la excavación de un muro-pantalla con hidrofresa para la construcción de sótanos durante la rehabilitación de un edificio.
Es una máquina excavadora de cables, compuesta por una pluma de la cual pende una cuchara autoprensora. Es el aparato de excavación más antiguo conocido, encontrándose en dibujos de finales del siglo XVI. Formada generalmente de dos valvas o mandíbulas, articuladas en su parte superior, que ajustan una con otra por los bordes cuando se encuentran juntas, que pueden cerrarse para albergar los materiales excavados en el interior de la caja que forman en el momento de unirse y posteriormente se abren para dejar caer la carga. Se denomina también excavadora de almeja o de cuchara prensora. El sistema de accionamiento es de cable o hidráulico.
