Para elaborar el cálculo de la compensación de tierras en un proyecto de infraestructura vial, se requiere de una metodología específica que comienza por la obtención de las mediciones de los volúmenes de tierras entre los perfiles transversales al eje de la vía.
En un artículo previo, se explicó cómo calcular el área de un polígono definido por las coordenadas de sus vértices. A partir de la superficie de los perfiles transversales, se puede proceder al cálculo del volumen de terraplén o de desmonte entre ellos. De esta manera, se podrá determinar el diagrama de masas y optimizar las distancias de transporte para calcular la compensación de tierras.
Sin embargo, se plantea un problema cuando un perfil está en desmonte y el otro en terraplén (Figura 1), o cuando un mismo perfil tiene tanto desmonte como terraplén debido a su ubicación a media ladera. En este artículo vamos a deducir una formulación aproximada para el cálculo de los volúmenes en el caso de que un perfil esté en desmonte y el otro en terraplén. La media ladera será un caso particular del anterior.
El problema que os doy resuelto proporciona una fórmula aproximada de cálculo que solo depende de las áreas de las secciones y de la separación entre ellas. Sin embargo, como podremos comprobar, esta simplificación a veces da errores. Evaluamos un caso concreto para ver hasta qué punto la aproximación es aceptable.
Figura 1. Aspecto de un diagrama de masas de Bruckner.
El diagrama de masas de Bruckner permite la optimización del transporte en el movimiento de tierras. De este tema ya hicimos un artículo anterior que os recomiendo repasar. En este vamos a centrarnos más en el proceso de cálculo.
Volviendo al contenido de este artículo, se trata de determinar los volúmenes a transportar, las distancias de acarreo, los vertederos y los préstamos. Este diagrama permite ajustar la compensación longitudinal y las distancias a las que trasladar los volúmenes de desmonte y terraplén (Figura 1).
Entre las propiedades más interesantes del diagrama, se tienen las siguientes:
La ordenada de un punto cualquiera mide el volumen acumulado desde el origen.
El volumen excedente acumulado en el origen es nulo, y la horizontal trazada por él, se llama fundamental.
La curva de volúmenes es ascendente para desmontes y descendente para terraplenes.
Un máximo o un mínimo de la curva, son puntos de paso entre terraplenes y desmontes.
La diferencia de ordenadas entre dos puntos mide el volumen a mover entre ambos.
Entre las secciones correspondientes a los puntos de intersección de una horizontal cualquiera con la curva de volúmenes, existe compensación entre desmonte y terraplén. El volumen total de tierra a transportar está dado por la ordenada máxima del arco de diagrama comprendido, con relación a la horizontal considerada (Figura 2).
Figura 2. Volúmenes de tierra a transportar en el diagrama de masas
El momento de transporte es el trabajo necesario para mover un volumen de suelo desde su posición original, una vez determinada la distancia, hasta la posición final de proyecto. Es el producto del volumen transportado (ordenada) por la distancia (abscisa).
El área de cada cámara de compensación respecto a una horizontal cualquiera mide el momento de transporte de la compensación entre las secciones correspondientes a la intersección de dicha horizontal con la línea del diagrama. El área dividida por la ordenada máxima es la distancia media de transporte. Existe entonces un rectángulo de área equivalente al área de la onda y que tiene por altura el volumen de tierra a transportar (Figura 3).
Figura 3. Distancia media de transporte en una cámara de compensación del diagrama de masas
Con respecto a una horizontal cualquiera, las ondas situadas por arriba, con el primer tramo ascendente (exceso de excavación) y el segundo descendente (exceso de terraplén) se llaman “montes”. Asimismo, las situadas por debajo con el primer tramo descendente y el segundo ascendente se llaman “valles”.
Para minimizar el coste, en el diagrama la suma de las bases de los valles debe ser igual a la suma de las bases de los montes (Figura 4).
Figura 4. La suma de las longitudes de valles y montes deben ser iguales para minimizar el coste.
Para optimizar el movimiento de tierras, se pueden seguir las denominadas reglas de Corini, que son las siguientes:
La longitud de distribución estará comprendida entre la fundamental y una horizontal trazada por la sección extrema.
Se trazarán diversas horizontales de compensación, comprendiendo cada una un monte y un valle de igual base.
De no ser posible la 2, se trazarán horizontales, en sentido ascendente o descendente, comprendiendo más valles y más montes, de modo que la suma de la base de los montes sea igual a la suma de la base de los valles.
La horizontal de distribución secundaria (dentro de una cámara autocompensada) debe ser tangente a la onda (Figura 5).
Figura 5. La horizontal de distribución secundaria debe ser tangente a la onda dentro de una cámara autocompensada
La obtención de las distancias medias de transporte se ha realizado apoyándose en las propiedades de la línea de volúmenes:
Cálculo de la diferencia entre dos ordenadas con respecto a una horizontal cualquiera. Esta diferencia da el volumen de desmonte o terraplén disponible entre ellas.
Entre las secciones correspondientes a los puntos de intersección de una horizontal con la línea de volúmenes existe compensación de desmonte y terraplén; el volumen total de tierras a mover entre esas dos secciones será la ordenada máxima con relación a la horizontal considerada.
Efectuando la compensación por horizontales, la tierra del punto N se arroja en el P, el área de cada cantera de compensación, correspondiente a una horizontal determinada, mide el momento de transporte de la compensación entre las secciones de intersección de la horizontal con la línea de volúmenes. El área ABC (Figura 2) mide el momento de transporte de la compensación entre A y C.
Figura 6. Obtención de las distancias de transporte
Los parámetros que intervienen en el cálculo de la distancia media de transporte de las compensaciones longitudinales son, básicamente, los volúmenes parciales y las áreas parciales entre perfiles, con cuya suma se obtiene el volumen transportado y la superficie total de cada área compensada denominada esencialmente cantera de compensación.
Considerando las propiedades analíticas de los diagramas de masas para la obtención del producto volumen por cada distancia de cada compensación longitudinal, la distancia media de transporte para cada área compensada que delimita el diagrama y el eje de abscisas, será el cociente entre el área y el volumen transportado de la misma.
Por último, la distancia media de transporte global de la compensación longitudinal se determina con la ponderación de los productos volumen por distancia media de las áreas compensadas existentes dividida por el volumen transportado total.
Referencias:
YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 pp.
Figura 1. El cruce de productos de coordenadas empleado en el algoritmo de la lazada. Wikipedia.
El Algoritmo de la Lazada, también llamado Fórmula del área de Gauss, es una técnica matemática utilizada para calcular el área de un polígono simple a partir de sus vértices, los cuales son representados por pares de coordenadas en un plano.
La fórmula recibe su nombre por la forma en que se cruzan los productos de las coordenadas correspondientes de cada par de vértices, que recuerda el proceso de atar una lazada. Este método es ampliamente empleado en la cubicación de movimiento de tierras, entre otras áreas. Además, se le llama Fórmula del área de Gauss en homenaje a Carl Friedrich Gauss.
La fórmula puede expresarse de la siguiente forma:
Como se puede observar en la Figura 1, el algoritmo es muy sencillo de aplicar, pues basta realizar la diferencia de los productos cruzados. Para que veáis un ejemplo resuelto, os paso un problema que espero que sea de vuestro interés. En este caso, se calcula el área de un polígono irregular (Figura 2). El cálculo del área puede ejecutarse de distintas formas, como por ejemplo, dividiéndola en sucesivos triángulos. Pero se va a utilizar la fórmula del área de Gauss, pues es muy útil su programación en el cálculo mediante ordenador en la cubicación en tierras.
Figura 2. Polígono irregular formado por siete puntos.
Figura 1. Perfil del terreno y diagrama de masas (Bruckner)
Cuando todas las tierras a desmontar, después del oportuno estudio geotécnico, resultan aprovechables para la ejecución de los terraplenes, no es necesario desecharlas o llevarlas a vertederos o “caballeros”. Si todos los terraplenes necesarios pueden construirse con los productos obtenidos del desmonte, no será necesario recurrir a tierras de “préstamo”. Si ambas condiciones se cumplen simultáneamente, lo cual es difícil de lograr, se producirá una compensación total de tierras.
Para lograr este objetivo, no habrá que olvidar el “entumecimiento” que sufren las tierras excavadas al compactarlas. Además, para planificar el transporte de la tierra, es necesario contar con el “esponjamiento” que experimenta el terreno natural al excavarlo.
Figura 2. Compensación transversal
Si en una sección a media ladera se emplean los productos procedentes del desmonte en la ejecución del terraplén de dicho tramo, lograremos una compensación transversal (Figura 2) que es, en principio, la opción más económica, pues implica un menor costo de transporte. En este sentido, el buldócer suele ser la opción más adecuada. Sin embargo, también debemos analizar la compensación longitudinal de tierras, es decir, qué haremos con el excedente de tierra de cada desmonte para construir el terraplén requerido, así como el costo del transporte asociado a esta operación. Por tanto, es fundamental considerar los medios auxiliares necesarios para llevar a cabo la obra de manera eficiente.
En la planificación de obras de infraestructuras lineales, la elección de la maquinaria para el movimiento de tierras se basa en las condiciones del terreno y las distancias de transporte estimadas a partir de los volúmenes de excavación y relleno. Estos datos se representan en los diagramas de masas, también llamado diagrama de Bruckner, que permite ajustar la compensación longitudinal y las distancias de transporte de los volúmenes de desmonte y terraplén (Figura 1). En este diagrama, la diferencia de ordenadas entre dos puntos mide el volumen a mover entre ambos. Además, los puntos de corte del perfil del terreno con la rasante de la vía corresponden a máximos o mínimos en el diagrama de masas.
En ocasiones, la optimización técnica puede no ser rentable por los altos costos de combustible de maquinaria pesada, como las traíllas. Esto podría obligar a buscar préstamos o recurrir a vertederos, lo que implica gastos adicionales y la responsabilidad de rehabilitar y reforestar el área, además de pagar cánones a los propietarios. Es importante tener en cuenta la calidad de los materiales que se encuentren en el terreno, tanto dentro como fuera de la traza, a través de sondeos geotécnicos, pues esto afecta la distribución de las tongadas y las distancias de transporte, dependiendo de si se trata de pedraplenes, suelos seleccionados, etc.
La compensación adecuada de volúmenes se ve afectada significativamente por su impacto ambiental. Por lo tanto, se busca no solo igualar los volúmenes de desmonte y terraplén para minimizar los costos, sino también reducir el impacto ambiental. Esto implica evitar la construcción de terraplenes altos y prolongados que ocupen áreas de alto valor económico o ecológico, y en su lugar, construir viaductos. En algunos casos, los grandes costos de desmontes se evitan mediante la construcción de túneles o la implementación de permeabilidad territorial.
Sin embargo, todo esto puede aumentar significativamente los costos del proyecto, lo que requiere que el Director del Proyecto (representante de la propiedad) esté dispuesto a gastar el dinero. Por lo tanto, el autor del proyecto debe conocer las demandas y prioridades de la propiedad con respecto al impacto ambiental.
Algunas de las recomendaciones en la compensación de volúmenes son las siguientes:
Un factor importante que influye en la compensación de volúmenes son las obras de drenaje transversal, caños, estructuras, etc. que pueden requerir curvas y pendientes en las pistas de acarreo, lo que puede distorsionar las distancias teóricas.
Es fundamental considerar que los volúmenes de desmonte y terraplén dependen de la diferencia entre la cota del terreno y la del perfil de la obra. Por lo tanto, es posible modificar ambos volúmenes mediante la alteración del perfil de la obra.
Un aumento de las cotas del trazado reduce el volumen de desmonte y aumenta el de terraplenes, mientras que una disminución produce un aumento de desmontes y una disminución de terraplenes. De esta manera, ajustando la rasante, es posible lograr la compensación óptima entre ambos volúmenes.
Es recomendable buscar una compensación de volúmenes por tramos no demasiado largos, en lugar de referirse a la totalidad de la obra, pues puede generar distancias de transporte excesivamente largas.
Figura 1. Buldócer Cat D9T. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CatD9T.jpg
Uno de los ejemplos usuales es la producción de un buldócer (bulldozer, en inglés), que primero debe escarificar un terreno y luego debe empujarlo hasta una distancia de transporte determinada. En una entrada anterior dimos la resolución de la producción combinada de un buldócer.
Ahora os presentamos un nomograma elaborado junto con el profesor Pedro Martínez-Pagán sobre la producción del ripado y transporte con dicha máquina. Se han seguido las recomendaciones empíricas recogidas en el “Manual de arranque, carga y transporte en minería de cielo abierto” (Gómez de las Heras et al., 1995).
GÓMEZ DE LAS HERAS, J.; MANGLANO, S.; TOLEDO, J.; LÓPEZ-JIMENO, C.; LÓPEZ-JIMENO, E. (1995). Manual de arranque, carga y transporte en minería a cielo abierto. Instituto Geológico y Minero de España, Madrid, 604 pp.
YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 pp.
Figura 1. https://www.publicdomainpictures.net/es/view-image.php?image=89500&picture=draga
Para planificar un proyecto de dragado es fundamental disponer de información geotécnica detallada del material a extraer. Esto permitirá seleccionar el equipo adecuado, estimar los rendimientos y prever la necesidad de sobre-excavación. Es importante tener en cuenta el tipo de terreno a dragar para identificar los más apropiados.
Las Tablas que se presentan resumen las características de las dragas en función del terreno, lo que facilita la elección del equipo adecuado y contribuye a una ejecución más eficiente del dragado.
Tabla 1. Comportamiento de las dragas en función del terreno (Vigueras, 1997)
Tabla 2. Equipos más adecuados para cada terreno (Vigueras, 1997)
Tabla 3. Uso de los equipos de dragado en función del emplazamiento y las características de los materiales a dragar (Vigueras, 1997)
Referencias:
BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd edition, Willey, 434 pp.
CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.
SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.
VIGUERAS, M. (1997). Organización y ejecución de las obras. Conferencia 7. Curso General de Dragados Ente Público Puertos del Estado.
Figura 1. Draga de cuchara. https://pxhere.com/es/photo/1274135
El emplazamiento influye en la selección del equipo de dragado. Entre los factores que intervienen se incluyen las dimensiones del área a dragar, la profundidad de dragado, la exposición ambiental, la ubicación de los puntos de descarga, las restricciones medioambientales del lugar, entre otros. A continuación, se presenta una breve descripción de cada uno de ellos.
Dimensiones de la zona a dragar
Las dimensiones de la zona donde se llevarán a cabo el dragado condicionan la selección de los equipos. En espacios reducidos, como en canales estrechos, no es posible emplear máquinas de gran tamaño que requieren cierto espacio para funcionar de manera óptima. Además, grandes dimensiones a menudo requieren grandes volúmenes de dragado, por lo que el uso de dragas de cuchara no suele estar recomendado debido a su baja producción real.
Profundidad de dragado
El calado de la zona de trabajo es crucial, pues las dragas están diseñadas para operar a una profundidad específica. Aunque es posible aumentar el calado, esto suele encarecer el costo de la draga. Este desafío se agrava en dragados de pequeña escala, donde elegir equipos grandes para mejorar la profundidad de dragado, puede producir un sobredimensionamiento excesivo y un aumento significativo en los costes.
Las bombas sumergibles modernas permiten que los equipos de dragado hidráulico alcancen calados significativos. Si bien los equipos mecánicos también alcanzan grandes profundidades, su rendimiento se ve condicionado por la mayor duración del ciclo de trabajo.
La profundidad del área de trabajo afecta la maniobrabilidad del equipo. La draga autoportante opera en aguas profundas y es capaz de excavar con fondos de 30 m o incluso más. Sin embargo, con menor profundidad, los equipos grandes pueden encallar debido a que alcanzan calados de 6 a 10 m cuando van cargados. A profundidades reducidas se recomienda el uso de cualquier tipo de draga que esté equipada sobre pontona, por el pequeño calado nominal que presentan.
Algunos equipos son capaces de trabajar en cauces de calado más bajo al necesario para su desplazamiento, pues van abriendo camino mientras realizan el dragado. Este es el caso de las dragas de pala o de retroexcavadora cuando operan en avance.
Grado de agitación
En zonas con oleaje fuerte, no se recomiendan las dragas estacionarias debido a que el oleaje puede dañar la embarcación y los anclajes. Igualmente, el uso de barcazas también presenta riesgos, pues pueden sufrir daños durante la maniobra de acercamiento debido a los choques con los gánguiles.
Al usar una draga estacionaria, se deben tomar precauciones adicionales y tener un remolcador disponible para llevar la embarcación a un lugar seguro en caso de un temporal inesperado. Además, los anclajes de la draga y las tuberías de vertido pueden causar problemas de navegación para las embarcaciones cercanas, por lo que es importante considerar el tráfico marítimo antes de seleccionar el equipo y los métodos de operación.
En resumen, las condiciones del agua, como las mareas y las tormentas, son factores críticos en dragados en aguas interiores, costeras o ríos caudalosos. Por ejemplo, en regeneración de playas y excavación de zanjas cercanas a la costa, las condiciones del mar dictarán el método y el rendimiento del trabajo.
Ubicación del punto de vertido
El emplazamiento del vertido es un factor crucial al elegir el equipo de dragado. Cuando los puntos de vertido se encuentran cerca de la zona de extracción, se recomienda utilizar una draga con cabezal cortador. Sin embargo, si no es posible instalar tuberías flotantes, las mejores opciones son las dragas de rosario o de succión.
Por otro lado, si los puntos de vertido se alejan más de un kilómetro de la zona de dragado, se deben descartar las tuberías o el vertido por impulsión. En este caso, se recomiendan las dragas de succión si el material decanta adecuadamente en la cántara, y, de lo contrario, las dragas mecánicas combinadas con gánguiles de transporte.
Requerimientos medioambientales de la zona
Las restricciones medioambientales en la zona a dragar y en el recorrido del transporte pueden condicionar los proyectos de dragado. En algunos casos, la presencia de fauna y flora protegidos impide llevar a cabo estas operaciones, mientras que en otros se requieren equipos especiales para evitar el enturbiamiento del agua, como dragas de succión o cucharas cerradas para terrenos fangosos. Por este motivo, es necesario utilizar sistemas de posicionamiento precisos. Además, es importante valorar los impactos de las operaciones de dragado en los núcleos urbanos cercanos. Esto incluye considerar los olores y ruidos generados por la utilización de equipos mecánicos, en especial cuando se dragan rocas.
Figura 2. Conducciones de dragado en playa. https://www.publicdomainpictures.net/es/view-image.php?image=93081&picture=playa-de-dragado
Referencias:
BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd edition, Willey, 434 pp.
CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.
SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.
Figura 1. Dragado mediante una retroexcavadora. https://es.wikipedia.org/
Las operaciones de dragado implican, en esencia, la eliminación de materiales de los fondos marinos y fluviales y su transporte y descarga en ubicaciones específicas. Su uso es muy versátil y abarca principalmente la ingeniería civil y la minería. En un artículo anterior ya se destacó la importancia de las obras de dragado.
En este artículo, clasificaremos las obras de dragado según su objetivo, ubicación y las características del terreno a trabajar. Es crucial destacar que el dragado es un medio y no un objetivo en sí mismo.
Según el objetivo o destino del dragado
El dragado es de gran importancia en la ingeniería portuaria, ya sea para mantener y mejorar los calados, desarrollar nuevas instalaciones o crear puertos. Muchos puertos requieren periódicamente trabajos de dragado para optimizar la navegación. Además, estas obras pueden mantener o ampliar los cauces de los ríos, mejorar su capacidad de drenaje y facilitar la extracción de materiales de construcción y minerales en ambientes marinos.
Otro empleo cada vez más frecuente de los materiales de dragado es como material de relleno o sustitución. Estos rellenos son necesarios en diversas obras, como el trasdosado de muelles, la construcción de carreteras, aeropuertos o el reemplazo de terrenos de baja calidad para mejorar las condiciones geotécnicas en la cimentación de muelles y otras estructuras. El dragado también se utiliza para excavar zanjas para tuberías y cables.
En algunos casos, forma parte de proyectos de restauración ambiental, como la limpieza de fondos marinos contaminados o el drenaje de zonas pantanosas. En los últimos años, el dragado ha cobrado importancia en relación con la regeneración y protección de playas mediante la adición artificial de arena
Actualmente, las técnicas de dragado son esenciales en proyectos que buscan ampliar las áreas de uso en el mar, frecuentemente relacionados con el transporte de mercancías y pasajeros, como es el caso de la isla artificial construida en Hong Kong para alojar un aeropuerto (véase la Figura 2).
Figura 2. Aeropuerto Internacional de Hong Kong, China. https://www.guiaviajesa.com/aeropuertos-mas-estranos-en-islas-artificiales/
Según el emplazamiento:
Las condiciones en las que se llevan a cabo las obras de dragado varían según su ubicación en relación con la costa. Pueden realizarse en el mar abierto, en la zona costera o en aguas protegidas, como en el interior de un puerto, un río o un lago.
Según las características del terreno:
Los terrenos a dragar varían en su composición, desde rocas duras hasta fangos, lo que afecta su comportamiento durante la excavación, transporte y vertido. Por lo tanto, la naturaleza del material a dragar tiene una gran influencia en la elección de la draga y la técnica de dragado.
He grabado un vídeo explicativo sobre este tema, que espero sea de interés.
Os dejo un vídeo donde se describe el dragado del Canal de Panamá.
En este otro vídeo vemos la draga empleada en el puerto de Nueva York.
Referencias:
CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.
SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.
Figura 1. Neumáticos de dúmperes rígidos. Imagen: V. Yepes
En las grandes máquinas (tractores pesados, mototraíllas, etc.) los costes de los neumáticos pueden representar un tercio de su coste total. En algunos casos, los neumáticos se venden por separado, en función del tipo de trabajo que vaya a realizar la máquina.
En condiciones ideales, la vida útil de los neumáticos radiales es de unas 6000 horas. Sin embargo, lo más habitual es que se produzcan desgastes fuertes, por lo que, por término medio, se reponen entre las 2500 y las 4000 horas de trabajo (entre 30 000 y 50 000 km). En el caso de mototraíllas o palas cargadoras en condiciones de gran dureza, la vida útil se reduce a unas 1000 horas.
Para comparar la vida de los neumáticos se puede utilizar el concepto de T.V.H. que representa el producto de las toneladas medias transportadas por la velocidad media y por las horas recorridas. A mayor T.V.H., mejor comportamiento del neumático.
Los factores que más inciden en la duración de los neumáticos son los impactos, que provocan dobleces y descascarillados, la abrasión y otros factores relacionados con las condiciones naturales y del terreno, el tipo de uso y los hábitos del operador, así como el mantenimiento realizado. La Tabla 1 muestra la duración estimada de los neumáticos de distintas máquinas en función de las condiciones de trabajo.
Tabla 1. Duración típica de los neumáticos, en horas (Nunnally, 2001)
Tipo de equipo
Condiciones de trabajo
Favorables
Medias
Desfavorables
Buldócer o cargadora
3.200
2.100
1.300
Motoniveladora
5.000
3.200
1.900
Mototraílla convencional
4.600
3.300
2.500
Mototraílla de doble tracción
4.000
3.000
2.300
Mototraílla push-pull y autocargable
3.600
2.700
2.100
Dúmper extravial y motovagón
3.500
2.100
1.100
En la Tabla 2 se indican los factores que habría que aplicar para calcular la longevidad de los neumáticos en el caso de equipos de acarreo para movimiento de tierras.
Tabla 2. Factores que reducen la longevidad de los neumáticos en vehículos de transporte de movimiento de tierras
Eje motriz
Tracción continua a 4 ruedas
0,9
Tracción intermitente a 4 ruedas
0,8
Eje de apoyo
1,0
Presión de inflado
Presión correcta
1,0
Presión de inflado un 10% inferior
0,9
Carga
Ninguna sobrecarga
1,0
10% sobrecarga
0,9
20% sobrecarga
0,8
Condiciones de la rodadura o ruta de transporte
Tierra blanda con un poco de piedras
1,0
Camino de grava bien mantenido
1,0
Camino de grava mal mantenido
0,9
Rocas dinamitadas
0,7
Mantenimiento del sitio de carga y descarga
Excelente
1,0
Deficiente
0,9
Curvas
Ninguna o muy suaves
1,0
Cerradas
0,9
Pendientes (solo para las ruedas motrices)
No pasan del 6%
1,0
Superior al 6%
0,9
Velocidad media
16 km/h
1,0
32 km/h
0,9
Experiencia del operador
Más de 6 meses
1,0
Menos de 6 meses
0,9
Por ejemplo, la vida útil de los neumáticos radiales de un dúmper pasa de 6000 a 3540 horas al aplicar el producto de todos los coeficientes (0,59) en las siguientes condiciones: presión de inflado recomendada, sobrecarga del 10 %, camino de transporte de grava deficientemente mantenido, mantenimiento y conducción defectuosos, carga y descarga defectuosas, curvas suaves, pendientes que no superan el 6 % y velocidad media aproximada de 32 km/h, con un operador con experiencia.
En la Tabla 3 se adjunta una tabla parecida donde se recogen los factores de reducción de la vida de los neumáticos (Solminihan y Thenoux, 2008).
Tabla 3. Factores de reducción de la vida de los neumáticos (Solminihan y Thenoux, 2008)
Condiciones de uso
Factor a aplicar
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
Presión del neumático (kg/cm2), en comparación con la especificada
100%
90%
80%
75%
70%
Carga del neumático, en comparación con la especificada
100%
129%
139%
150%
—
Velocidad media (km/h)
16
24
32
40
48
Posición de la rueda
Traseras de arrastre
Frontales
De tracción en vagonetas de acarreo de materiales
Motora
Clase de superficie del recorrido
Tierra blanda, suave o suelta
Camino de grava, grava angulosa
Roca angulosa
Como la vida de los neumáticos es inferior a la de la máquina, los costes de propiedad y de operación de ambos se estudian por separado. Así, la amortización de este tipo de maquinaria se hará deduciendo el coste de las cámaras y neumáticos del de adquisición de aquella. Su coste horario se calcula como la relación entre el coste de las cámaras y de los neumáticos y las horas de vida útil, considerando un 10% sobre el costo por reparaciones: recauchutados, pinchazos, etc.
Referencias:
NUNNALLY, S.W. (2001). Construction Methods and Management. 5th edition, Prentice Hall, New Yersey, 549 pp.
SOLMINIHAC, H.; THENOUX, G. (2008). Procesos y técnicas de construcción. Quinta edición, Ediciones de la Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile, 545 pp.
Figura 1. Pala cargando camión. https://www.hitachicm.eu/iground-control/issue9/es/the-perfect-fit
Las características básicas de una pala cargadora (Figura 1) se pueden definir utilizando las recomendaciones empíricas recogidas en el «Manual de arranque, carga y transporte en minería de cielo abierto» (Gómez de las Heras et al., 1995). Para ello, es necesario conocer la producción horaria requerida y el tipo de material que se va a cargar (blando, medio o duro).
Con estos datos, ya es posible determinar el tamaño del cazo, el tipo de volquete más adecuado para la máquina de carga, la altura del banco, el peso aproximado y la potencia de la pala cargadora. En la Figura 2 se muestra un gráfico que permite calcular el tamaño del cazo de la pala cargadora en función de la producción requerida.
Figura 2. Tamaño del cazo de una cargadora en función de la producción requerida. Elaboración propia basada en Gómez de las Heras et al. (1995)
GÓMEZ DE LAS HERAS, J.; MANGLANO, S.; TOLEDO, J.; LÓPEZ-JIMENO, C.; LÓPEZ-JIMENO, E. (1995). Manual de arranque, carga y transporte en minería a cielo abierto. Instituto Geológico y Minero de España, Madrid, 604 pp.
YEPES, V. (2022). Maquinaria para sondeos, movimientos de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 22.
