Dúmperes extraviales rígidos

Dúmper Caterpillar CAT 777D

Son vehículos de transporte con caja basculante, cuyas características de cargas por eje[1] y dimensiones no le permiten circular por carreteras, circulando por tanto solo dentro de las obras o en explotaciones mineras. Todos sus elementos son robustos, sobre todo la suspensión, eje y bastidor, ya que circulan por pistas en mal estado. Tienen dos ejes, el delantero de dirección y el trasero de tracción, con ruedas gemelas. Necesitan trasladarse de una obra a otra mediante trailers.

Sus dimensiones pueden superar los 8 m. de anchura, 3.000 CV. de potencia y 360 t. de carga útil (el modelo más grande, Belaz 75710, puede llegar hasta 450 t.), aunque las habituales son una carga útil entre 10 y 75 t.[2], una potencia entre 130 y 700 CV. y una anchura máxima entre 2,50 y 5,00 m. Sus taras oscilan entre 7 a 60 t. y la distancia entre ejes varía de 1,15 a 1,95 veces del ancho de la vía. Pueden desplazarse a 50 o 60 km/h en pistas en buen estado, por lo que precisan motores potentes. Su dirección es hidráulica, con radios de giro mínimos y por tanto gran maniobrabilidad, mejor que la de los camiones.

Las cajas, robustas y construidas con aceros especiales de alta resistencia, suele tener su fondo en forma de “V” para bajar el centro de gravedad. Sus ruedas son de gran diámetro y anchura, que le da flotabilidad en terrenos blandos, con dibujos muy profundos y marcados para dar mayor adherencia.


[1]Su peso propio es del orden de 3 a 4 veces superior al de un camión normal, relación tara/carga equivalente a 0,75 mientras que en un camión es de 0,50.

[2]A partir de aquí ya no se usan en ingeniería civil, sino en minería.

Os paso a continuación algunos vídeos para que podáis comprobar el funcionamiento de este tipo de máquinas de acarreo.

 

Bueno, este par de vídeos que os dejo se salen un poco de los procedimientos constructivos:

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

Motores térmicos de dos tiempos

Motor de dos tiempos. Wikipedia

El motor de dos tiempos, es un motor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico (admisión, compresión, explosión y escape) en dos movimientos lineales del pistón (una vuelta del cigüeñal). Este motor presenta, en condiciones similares de cilindrada, número de cilindros, etc., doble de potencia que el de cuatro, pero presenta el inconveniente de que su potencia queda algo disminuida por las deficiencias de barrido de los gases producidos en la combustión. Estos motores se caracterizan por su ligereza y bajo coste, no presentando válvulas, lo cual supone una eliminación de complicaciones mecánicas.

  • Primer tiempo: se produce la combustión, expansión de los gases y descenso del pistón; llega un momento en que éste descubre la lumbrera de escape, al mismo tiempo que comprime por su parte inferior los gases, empujándolos a través de la galería de trasiego o paso hacia el cilindro.
  • Segundo tiempo: sube el pistón, descubriéndose la lumbrera de admisión, si cono es normal no lleva válvulas. Se cierra a continuación la galería y la lumbrera de escape y se produce la compresión de los gases.
Motor Otto de dos tiempos. Wikipedia

 

Para tener una visión más completa de este motor, os dejo el siguiente objeto de aprendizaje de la Universidad de La Laguna. Espero que os sea útil.

Otro vídeo explicativo es el siguiente:

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

 

Grúa araña

Las grúas araña (spider crane) constituyen máquinas muy compactas que, en los modelos actuales, ofrecen gran capacidad y alcance. Se trata de una solución de gran interés cuando el acceso a un recinto es restringido o el espacio de trabajo es limitado. Las más pequeñas tienen 600 mm de ancho y un peso de 1.050 kg, con potencias de carta desde 0,9 hasta 7,5 toneladas. Su accionamiento puede ser con gasolina, diésel o con funcionamiento eléctrico. También presentan accesorios específicos para la manipulación de cristales y ventosas especiales para su sujeción.

Os dejo a continuación un vídeo de una grúa araña Octopus, de 23 metros de alcance vertical.

Aquí otros vídeos de cómo se monta una grúa araña.

Os dejo un catálogo de este tipo de máquinas para que os sirva de referencia en cuanto a características y prestaciones, en este caso se trata de la empresa Transgruma.

Descargar (PDF, 4.97MB)

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

Motoniveladoras

Motoniveladora. Wikipedia

Son máquinas autopropulsadas sobre ruedas cuya función principal va a ser la de nivelación y refino del terreno, reperfilando el material de los pequeños montones altos y moviendo pequeñas cantidades del mismo a poca distancia. Consisten fundamentalmente en un tractor de neumáticos del que arranca un robusto puente-bastidor del que se suspende una hoja niveladora, que puede adoptar diversas posiciones en el espacio, y situada entre los ejes delantero y trasero, pero delante del motor.

Suele trabajar con motor diésel turboalimentado, situado tras la cabina del operador, esto es, en la parte zaguera de la unidad. Su potencia abarca una extensa gama que va desde 30 a 325 CV, siendo los modelos más usados en carreteras de 100 a 200 CV, con una velocidad de transporte que, en algunos modelos, puede llegar hasta los 45 km/h. La relación potencia/peso se sitúan entre 10 y 12 CV/t. La transmisión puede ser mecánica, hidrostática o hidrodinámica, siendo ésta última la normal, mediante convertidor de par. La caja de cambios es del tipo power shift, que permite cambios de marchas sin parar la máquina ni desembragar.

Como curiosidad, Humberto Acco, un contratista italiano, construyó en 1980 la que se considera la mayor motoniveladora del mundo. Construyó una máquina para el desierto de Libia, aunque no llegó a utilizarse por el embargo americano a Libia. La máquina se utilizó en algunos trabajos de explanación en Italia y esta plenamente operativa en las instalaciones de ACCO. Esta maquina pesa unas 200 t y monta dos motores Caterpillar uno de 1000 CV en la parte trasera y otro de 700 en la delantera, la cual pertenece a la cabeza tractora de una mototrailla Caterpillar 657. La hoja (cuchilla) tiene una longitud de 10 m.

La mayor motoniveladora del mundo. Vía http://ingenieriaycomputacion.blogspot.com

Os dejo unos cuantos vídeos sobre cómo funcionan estas máquinas. En el primero veréis cómo pueden recortarse taludes, en el segundo se aprecian bien los movimientos de la hoja y en el tercero no os perdáis cómo se hundió esta máquina (hacia el final del vídeo). Espero que os gusten y os aclaren ideas.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

Ingeniería civil humanitaria. Cómo afrontar una emergencia: Lecciones aprendidas de Totalán

Comienzo de los trabajos realizados por la Brigada de Salvamento Minero. Fuente: Ángel García, 2019

En muy pocas ocasiones redacto artículos de opinión en mi blog. Sin embargo, en este caso, la importancia del tema me obliga a tomar posición y escribir acerca de un asunto que, creo en España, podría hacerse mucho al respecto. Se trata de cómo afrontar una emergencia difícil, donde hay vidas en juego. Voy a intentar aprovechar la experiencia de un suceso dramático para extraer algunas lecciones aprendidas que, espero, alguien tenga a bien leer y aplicar.

Todo ello viene por la conferencia impartida el pasado martes 24 de septiembre de 2019 en la Escuela de Ingeniería de Caminos de Valencia por parte de Ángel García y Mauricio Delgado. Todo el mundo conoce la noticia: durante trece días España estuvo pendiente del rescate del pequeño Julen, en el municipio malagueño de Totalán. Tanto Ángel como Mauricio, integrantes de un equipo reducido de ocho ingenieros de caminos, explicaron con mucho detalle las circunstancias técnicas y humanas que supuso esta tragedia. El salón de actos de la Escuela se abarrotó, quedando muchas personas en pie escuchando la charla. Reconozco que me emocioné profundamente al escuchar el relato, al igual que todas y cada una de las personas que acudieron al acto. Se trató, tal y como dijeron los conferenciantes, de una obra de ingeniería civil humanitaria sin precedentes. Especialmente interesante fue resaltar la importancia de los procedimientos constructivos en la resolución del problema, algo que me satisface personalmente por se catedrático de esta asignatura en la Escuela de Caminos de Valencia. El resultado fue que la profesión de ingeniería de caminos demostró su vocación de servicio público y su capacidad técnica, aumentando, si cabe, su prestigio ante la opinión pública. Sin embargo, los riesgos tomados fueron excesivos.

Se trató de un acto de coraje personal y técnico, donde en un instante determinado, de forma espontánea, se juntaron en el momento y lugar preciso, un grupo de personas que, dejando atrás cualquier tipo de consideración, de forma voluntaria, asumiendo una responsabilidad por encima de lo exigible y jugándose el prestigio profesional propio y de toda la profesión, fueron capaces de acometer un trabajo descomunal, de elevadísima complejidad técnica y con una presión brutal por parte de los medios de comunicación y de la opinión pública en general. No era para menos, se trataba de salvar contrarreloj la vida de un niño de apenas dos años. Todos, desde el primer momento asumieron el problema como propio, Julen era el hijo de cada uno de ellos y, a través de la televisión, de cada uno de nosotros.

Fotografía con Ángel García Vidal, en la Escuela de Ingeniería de Caminos de Valencia

Por otra parte, yo conocía a través de las redes sociales a Ángel García, delegado del Colegio de Ingenieros de Caminos en Málaga, antes incluso de que ocurrieran los hechos de Totalán. Persona afable, cariñosa con los suyos, muy de su tierra. Pero el martes tuve la ocasión de conocer personalmente tanto a Ángel como a Mauricio. Todo lo bueno que pensaba sobre ellos se multiplicó y agrandó con el trato directo. Es difícil encontrar a personas con un grado de humanidad, de entrega y de profesionalidad tan grande. Con el permiso de ellos, creo que se creó una amistad que va a durar eternamente. Al tiempo.

Pero justo aquí está el meollo del problema sobre el que quiero reflexionar: en este caso particular, único en el mundo por su complejidad, se tuvo la suerte de juntar en un momento determinado a un conjunto muy especial de técnicos (no solo nuestros compañeros ingenieros, sino todo el operativo que trabajó en el rescate) que, muy difícilmente se podría repetir en otro caso parecido. Que unas personas como Ángel, Mauricio y el resto del equipo dejaran todo, se pusieran en la boca del lobo, asumieran la tremenda responsabilidad de resolver un problema de esta magnitud y tuvieran el temple necesario para tomar las decisiones adecuadas en cada momento, fue una gran suerte para todos. Pero eso, justamente, no puede ser en un Estado moderno como España. Se pudo llegar a rescatar (desgraciadamente ya sin vida) el cuerpo del niño, pero las probabilidades de fracaso y de accidentes y pérdidas humanas durante el rescate fueron, desde mi punto de vista, demasiado altas.

Analicemos con mayor detalle el problema desde la distancia en el tiempo y la independencia que supone no haber participado directamente en este problema. Vemos con una frecuencia cada vez mayor en los medios de comunicación cómo ocurren hechos de gravedad extraordinaria (inundaciones, crisis alimentarias, epidemias, accidentes, incendios, terremotos, atentados, etc.). Incluso este tipo de incidentes superan la ficción: Argameddon es una película donde se acomete un problema cuya posibilidad de ocurrencia no es nula, que es el impacto de un meteorito destructivo en nuestro planeta; Chernobyl no solo ha sido una serie de éxito, sino también una realidad que pone de manifiesto la posibilidad real de accidentes de gran impacto. Para el lector inquieto, recomiendo la lectura de la teoría del cisne negro, de Nassim Taleb.

Una crisis de este tipo presenta una serie de características que alejan su resolución de los casos habituales a los que nos enfrentamos los técnicos todos los días, por difíciles que éstos sean. Se puede caracterizar este tipo de crisis, sin pretender se exhaustivos, por lo siguiente:

  • El tiempo para resolver la crisis es extremadamente limitado, pues hay vidas en juego.
  • A veces se pueden perder más vidas en la resolución del problema que en la propia crisis.
  • La crisis aparece en cualquier parte, por lo que los medios físicos y humanos para resolverla pueden no existir o tardar en llegar.
  • La resolución técnica del problema es compleja, pues no se tienen todos los datos necesarios para tomar decisiones y tampoco hay tiempo para obtenerlos.
  • Es necesaria la participación de distintos tipos de profesionales, a los que se les debería exigir una gran competencia y experiencia en su campo.
  • Se deben tomar decisiones rápidamente, estando éstas sujetas a un elevado grado de incertidumbre, asumiéndose riesgos que, en otras circunstancias serían inaceptables. Se trabaja con coeficientes de seguridad inferiores a los normales.
  • Es difícil coordinar una crisis si no existe una jerarquía clara en el mando de la operación y en la toma de decisiones.
  • Los factores psicológicos pesan sobre los responsables, sobre los que cae toda la gravedad de la toma de decisiones y sobre los que se ejerce una presión insoportable. Suelen acabar con estrés postraumático.
  • Suele existir una presión muy importante que, incluso, suele terminar en un espectáculo mediático debido al gran interés social despertado.
  • La comunicación con los medios de comunicación es clave en la crisis. Es necesaria la transparencia, la prudencia y la veracidad de lo que se comunique.

Seguramente me he dejado cosas, pero lo anterior ya supone un reto de gran magnitud. ¿Qué se debería hacer, por tanto, para aumentar la probabilidad en la resolución del éxito de una crisis? Pues de la lectura de las anteriores características de una crisis, se podrían dar algunas recomendaciones:

  • Se debe trabajar en protocolos de actuación que reduzcan drásticamente las incertidumbres en la toma de decisiones en caso de crisis.
  • El Estado debe asumir la responsabilidad, desde el primer momento, del mando, coordinación y resolución del problema. No se puede delegar en la buena voluntad de unas personas, por magníficas que sean, el peso de la responsabilidad y las consecuencias que pudieran ocurrir en el caso de accidentes, muertes, etc. Pueden existir responsabilidades civiles o penales.
  • Se debe inventariar un conjunto de máquinas especiales y medios técnicos considerados “estratégicos” en la resolución de este tipo de crisis. Deben estar geolocalizados, siempre en disposición de ser utilizados en caso de emergencia y con acuerdos previos sobre este tipo de situaciones con las empresas correspondientes. No se puede delegar el uso de maquinaria estratégica a la buena voluntad de las empresas.
  • Se debe realizar un listado de expertos en temas especiales que, si fuera necesario, fuesen requeridos y puestos a disposición inmediata de las autoridades. El trabajo de estos expertos sería, siempre, de asesoría, pero no de toma de decisiones, que corresponde a la Autoridad del Estado. Igual está mal empleada la palabra, pero se “militarizaría” a este personal mientras durase la crisis. Estaría sometido a la jerarquía de la autoridad y su actuación y responsabilidad por su actuación quedaría respaldada por el Estado.
  • Tanto los recursos técnicos como humanos necesarios podrían provenir de otros países. Se requeriría una estrategia conjunta de emergencias a nivel europeo o incluso de mayor nivel para casos muy excepcionales.
  • Se debe incluir, dentro de la Unidad Militar de Emergencias, o del cuerpo que así se considere oportuno, ingenieros y técnicos de todo tipo expertos en diversos campos, con una formación técnica muy sólida y con formación específica en la resolución de crisis.
  • Es necesario un procedimiento administrativo “de especial urgencia” que, de forma especialmente rápida, se resuelva la contratación inmediata de medios o empresas, con las cautelas necesarias, pero sin que suponga un entorpecimiento de la resolución de la crisis.
  • Resulta clave en la resolución de la crisis y en el impacto sobre la opinión pública, una comunicación directa, transparente, profesional, prudente y veraz de lo que está ocurriendo en cada momento. Esta competencia es difícil y debe aprenderse.

Pero este artículo no estaría completo si no conociéramos, de primera mano, lo que opinan tanto Ángel como Mauricio de este tema. Básicamente coincide con lo que yo he expuesto anteriormente, aunque su opinión es de primera mano, y por tanto, más valiosa que la mía. Os voy a transcribir la última transparencia de la conferencia que me ha pasado Ángel para este artículo, donde se expresan las conclusiones. Yo les llamaría “lecciones aprendidas”. Es oro en estado puro.

Seguramente me he dejado muchas cosas, pero creo que algo hay que hacer. Incluso en las conversaciones mantenidas con Ángel y Mauricio se habló de implicar a las universidades en la realización de algún máster o curso de especialización sobre este tipo de materias.

Os dejo el enlace a la noticia aparecida en nuestra universidad sobre la conferencia y un vídeo donde se da la noticia. Espero que os guste.

http://www.upv.es/noticias-upv/noticia-11441-rescate-en-tot-es.html

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Tipología de las estaciones de bombeo

https://commons.wikimedia.org/wiki/

Las estaciones de bombeo son un elemento fundamental en el conjunto de los sistemas hidráulicos. El conjunto de elementos que, junto con las bombas, sirven para dar y controlar la presión en las instalaciones así como suministrar caudal, se encuentran en la estación de bombeo. Los tipos de estaciones dependen del papel que la misma juegue en el conjunto del sistema, desde las más amplias trayendo agua potable hasta las de pozo o de instalaciones de aguas residuales. En el presente objeto se realiza una panorámica de todas ellas. Veamos la explicación de la profesora: Petra Amparo López Jiménez, de la Universitat Politècnica de València. Espero que os sea de interés.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Motores térmicos de cuatro tiempos

Los cuatro tiempos del motor. Wikipedia

El motor de 4 tiempos es el que se utilizan mayoritariamente en automoción. Mediante un sistema de transformación biela-manivela, este movimiento se transforma en el giro de una manivela o cigüeñal. Puede ser un motor de combustión interna alternativo tanto de ciclo Otto como ciclo del diésel. El ciclo de funcionamiento de estos motores se completa con cuatro desplazamientos del émbolo o tiempos, es decir, con dos vueltas completas. Este motor se compone por un cilindro, una biela, un cigüeñal, al menos dos válvulas, una bujía y muchos otros componentes que hacen que todo trabaje de forma coordinada.

Aquí se detallan los diferentes tiempos (actividades realizadas durante el ciclo) y sus características.

  • 1-Primer tiempo o admisión: en el primer tiempo una mezcla de gasolina y aire va a entrar en la cámara de combustión del cilindro. El descenso del pistón aspira la mezcla en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión.  Para ello el pistón baja del punto superior del cilindro al inferior, mientras que la válvula (o válvulas) de admisión se abre y deja entrar esa mezcla de gasolina y aire al interior del cilindro, para cerrarse posteriormente.
  • 2-Segundo tiempo o compresión: con el pistón en su posición más baja y la cámara de combustión llena de gasolina y aire, la válvula de admisión se cierra y deja la cámara cerrada herméticamente. La inercia del cigüeñal al que está unida la biela del pistón hará que el pistón vuelva a subir y comprima así la mezcla.
  • 3-Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado o de ciclo Otto salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diésel, se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, que se autoinflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas gira 90º respectivamente, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.
  • 4 -Cuarto tiempo o escape: en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas gira 90º.

En el siguiente vídeo de la universidad de La Laguna se ofrece una descripción básica de las máquinas térmicas en referencia a los motores de combustión interna de cuatro tiempos.

Os dejo a continuación algunos vídeos más sobre este tipo de motores.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

 

Izado defectuoso de pasarela metálica

Las operaciones de izado de grandes cargas son, en ocasiones, los procedimientos más complicados en determinadas construcciones. En el vídeo que os paso a continuación podemos ver cómo una pasarela metálica de 40 toneladas, valorada en más de un millón de euros, se ha deformado por haber cambiado el sistema de izado previsto en proyecto. En efecto, la estructura se iba a levantar con una única grúa de 500 toneladas, pero en el último momento, se cambió el procedimiento de izado a dos grúas más pequeñas, una de 350 toneladas y otra telescópica. Lo que ocurrió es que la estructura levantada en tándem introdujo esfuerzos no previstos en el proyecto y provocó la deformación del puente. Por cierto, el vídeo se grabó el 21 de febrero de 2013 en Omagh, Irlanda del Norte. Espero que os guste. Agradezco a Enrique Montalar el enlace.

Compactador monocilíndrico vibratorio autopropulsado de patas apisonadoras

Son muy similares tanto por sus características geométricas como de frecuencias, amplitudes y velocidades a la de rodillos lisos, pudiéndose en muchos modelos intercambiarse los equipos. Llevan de 130 a 165 patas por cilindro, adoptando la forma de tacos de 100 mm de altura, ocupando aproximadamente un tercio de la superficie del tambor. Son adecuados para suelos plásticos y granulares, recomendándose los modelos de 16-20 t, con tracción al tambor. Es conveniente que las patas penetren y no se apoye la parte lisa del tambor en la capa. Para ello los espesores de capa adecuados no deberían ser superiores a la altura de las patas.

Os dejo algún vídeo para que veáis cómo trabaja este compactador.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Equipos de compactación superficial. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 187. Valencia, 113 pp.

Tendencias tecnológicas en el sector de maquinaria de construcción, obras públicas y minería

Me ha hecho llegar Joaquín Durán Álvarez, profesor de la Universidad de Granada, un documento elaborado por ANMOPYC (Asociación Española de Fabricantes de Maquinaria de Construcción, Obras Públicas y Minería), en el que se analizan las tendencias tecnológicas del sector. Tal y como indica el propio documento, el estudio nació con tres objetivos: a) conocer la situación actual del sector y los retos que se le plantean, b) realizar una prospectiva tecnológica concreta del sector y c) tener un referente documental en el que poder indagar y profundizar sobre cada una de las tendencias tecnológicas detectadas como fundamentales para alcanzar la competitividad de las empresas del sector.

Debido al interés del tema, os dejo el documento. Espero que os sea de interés.

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