En la entrada de hoy vamos a dar recomendaciones para el trabajo con los tractores sobre cadenas, también llamados buldóceres (bulldozers, en inglés). En español también se conocen como explanadoras o topadoras. La operación de las máquinas es un tema de gran trascendencia tanto económica como de seguridad. Una mala operación acarrea no sólo pérdidas de producción y encarecimiento de las unidades de obra, sino que en muchas ocasiones representa un maltrato de las máquinas y un problema grave de seguridad para las personas.
Siguiendo el carácter divulgativo de estas entradas, os paso un Polimedia referido a las recomendaciones que deberían seguirse para operar con los buldóceres. Espero que os guste.
La relación de compresión en un motor de combustión interna es el número que permite medir la proporción en que se ha comprimido la mezcla de aire-combustible (Motor Otto) o el aire (Motor Diésel) dentro de la cámara de combustión de un cilindro. Para calcular su valor teórico se utiliza la fórmula siguiente:
RC = es la relación de compresión y es adimensional.
Independientemente al número de cilindros, la fórmula se aplica a uno solo. Ejemplo: un motor de cuatro cilindros en línea (4L) con 1.4 litros de desplazamiento, se divide el desplazamiento entre el número de cilindros (1 400 cc / 4 = 350 cc). A este valor se le suma el volumen de la cámara ( 350 cc + 40 cc = 390 cc y se divide por el volumen de la cámara (390 cc / 40 cc = 9.75). La relación de compresión de este motor es de 9.75:1. O sea, la mezcla se comprime en la cámara 9.75 veces.
La relación de compresión es uno de los factores que infieren en el funcionamiento de un motor de combustión interna, que a su vez actúa sobre el rendimiento térmico de este motor. El rendimiento térmico, para decirlo de forma sencilla, es la forma en que ese motor aprovecha de la mejor manera posible la energía proveniente de la combustión de la mezcla aire-combustible.
Os dejo un vídeo explicativo que espero que os guste.
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.
En 1892, el ingeniero alemán Rudolf Diesel patenta el primer motor de encendido de compresión, que fue construido con éxito en 1897. Desde 1945, el motor diésel rápido, perfeccionado paulatinamente con reducciones de las relaciones peso/potencia e importantes mejoras en los sistemas de inyección, ha desplazado al de gasolina, cuyo uso se limita a motores ligeros de menos de 5 CV. Existen motores diésel de dos tiempos (llamados de acción simple) y de cuatro tiempos (más habituales). Los primeros presentan un barrido defectuoso, por lo que requieren mejores sistemas de engrase y refrigeración.
Una primera clasificación de estos motores atiende a su velocidad:
Motores de baja velocidad (w<350 r.p.m.): se usan normalmente en instalaciones estacionarias de gran potencia.
Motores de media velocidad (w aprox = 350 r.p.m.): su empleo habitual es en generadores de corriente de media y baja potencia.
Motores de alta velocidad (w>350 r.p.m.): en máquinas de movimiento de tierras.
El motor diésel de cuatro tiempos presenta similitudes con el de gasolina. Se pueden establecer las siguientes fases del ciclo:
Admisión: En esta fase entra aire en el cilindro (sin mezcla de combustible) que es succionado por el pistón en su movimiento de descenso.
Compresión: Después de alcanzar el pistón el extremo inferior, y una vez se cierran las válvulas de admisión, el cilindro inicia su ascenso comprimiendo el aire hasta llegar al punto más alto de la carrera. La relación de compresión varía entre 14 y 22.
Encendido, combustión y expansión: La elevación de la temperatura (440 °C) que acompaña la compresión permite la combustión espontánea al inyectar el combustible. Con las válvulas cerradas, la expansión del gas obliga al pistón a descender hasta el punto muerto inferior (PMI).
Escape: Al llegar el pistón al PMI las válvulas de expulsión se abren y los gases se expulsan al exterior.
El ciclo real y teórico presentan diferencias:
La inyección no coincide exactamente con el punto muerto superior (PMS). Asimismo, las válvulas de escape se abren instantes antes de que el pistón alcance el PMI.
Aunque en el ciclo teórico se supone que la combustión se produce a volumen constante, en realidad solo una parte lo hace. El resto de la combustión se realiza a presión constante, de modo que se aproxima al ciclo de Otto.
Solo en los motores diésel muy lentos, la combustión se desarrolla aproximándose al ciclo teórico.
Os dejo algunos vídeos donde podréis ver el funcionamiento del ciclo diésel y sus más importantes características. Espero que os gusten.
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.
También llamados rodillos autopropulsados de impactos o de zapatas, son la réplica moderna a las de pata de cabra. En artículos anteriores ya comentamos aspectos relacionados con la curva de compactación, los tramos de prueba o las recomendaciones de trabajo en la compactación. En este nos centraremos en los compactadores estáticos de patas apisonadoras.
Compactador autopropulsado de patas apisonadoras. Fotografía de Víctor Yepes
Están formados por cuatro rodillos con patas de forma truncada y acabada en doble bisel, lo que permite no sacar el material al salir de la penetración en el terreno. La longitud no supera los 20 cm y el número de patas por rodillo varía entre 50 y 65. Se les suele acoplar una hoja empujadora para facilitar el extendido del material. La potencia oscila entre 50 y 300 kW.
Su chasis está articulado y puede girar hasta 45°. El ancho de la máquina puede alcanzar los 3,50 m. El peso total oscila entre 8 y 40 toneladas. Son apisonadoras que pueden trabajar con velocidades máximas de 20-25 km/h, por lo que se las llama compactadoras de alta velocidad. Las velocidades de trabajo son más lentas en las primeras pasadas y más rápidas en las últimas.
Combinan el esfuerzo estático con el amasado del terreno, debido a la forma de los salientes, el efecto dinámico producido por la presión a gran velocidad y cierto efecto de semivibración originado por el gran número de impactos próximos en un área tan reducida. Compactan casi todos los suelos con buenos rendimientos, salvo los muy arcillosos o los con un gran porcentaje de rocas grandes. También pueden utilizarse complementándose con pasadas de neumáticos en el caso de grava-cemento cuya curva tenga un alto contenido de finos.
A continuación os paso un Polimedia para describir brevemente este tipo de máquinas. Espero que os guste.
Referencias:
ABECASIS, J. y ROCCI, S. (1987). Sistematización de los medios de compactación y su control. Vol. 19 Tecnología carreteras MOPU. Ed. Secretaría General Técnica MOPU. Madrid, diciembre.
ROJO, J. (1988): Teoría y práctica de la compactación. (I) Suelos. Ed. Dynapac. Impresión Sanmartín. Madrid.
YEPES, V. (1995). Equipos y métodos de compactación. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-797. 102 pp. Depósito Legal: V-1639-1995.
El cazo está colocado de forma que los dientes se orientan hacia la excavadora y, tras introducir la cuchara en el frente de excavación, lo recorre de arriba hacia abajo si dicho frente está situado por encima del plano de la máquina y de forma inversa si está por debajo de dicho plano, como suele ser habitual.
Este equipo es más adecuado para excavar por debajo del plano de apoyo de la máquina. Sus aplicaciones abarcan la excavación de trincheras, zanjas y cimientos estrechos y profundos, así como cualquier trabajo de excavación subterránea en el que el espacio limite los movimientos horizontales. Permite la excavación con carga directa al transporte, que puede estar al mismo nivel que la excavadora o en planos distintos. En este último caso, el método permite trabajar con ángulos reducidos (30°) y se obtiene un mayor rendimiento.
La profundidad de excavación conseguida por esta máquina es superior a la de equipo frontal, y su fuerza de arranque es mayor, ya que en las retroexcavadoras la reacción de desplazamiento se produce en sentido vertical al suelo, y en las frontales, en dirección horizontal.
El siguiente vídeo explicativo os aclarará mucho las partes y el funcionamiento de la máquina.
A continuación, os paso algunos vídeos en los que se muestra el funcionamiento de esta máquina en diversos tajos. Espero que os gusten.
Carga de camión con retro:
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.
La grúa Derrick es una grúa formada por un mástil de estructura de celosía sujeto por vientos, un brazo de la misma estructura unido al mástil por un extremo inferior y sujeto al mismo mediante cables por su extremo superior, un cabrestante situado en el suelo y un cable que se reenvía a través de poleas situadas en el brazo. Sobre este sencillo modelo, existen muchas variaciones, siendo la más corriente la grúa cuya base lleva ruedas y se mueve sobre ellas.
Son máquinas fijas, muy sencillas, de bajo costo y de gran capacidad de carga. El tipo más usual consta de un mástil vertical fijo a una plataforma o zócalo, situado en posición mediante dos tornapuntas o tirantes que forman un tetraedro indeformable. Estas grúas se utilizan cuando hay espacio para colocar la base. En ella se sitúan un motor, los cabrestantes y los contrapesos. Apoyada en la base se encuentra una pluma que puede girar mediante una rótula o corona giratoria, de la cual penden las cargas.
El inconveniente de la disposición anterior es la limitación del giro del mástil a unos 270°, que no puede tropezar con los tirantes. Este inconveniente se elimina sustituyendo los soportes rígidos por 3 o más cables atirantados en forma de paraguas, lo que hace que la pluma tenga una altura inferior a la del mástil.
Existen otras variantes en las que es posible el movimiento completo, en las que el mástil no es completamente vertical. Es bastante frecuente ver diseños de este tipo incorporados a otros modelos de grúas (móviles o de puerto), con gran capacidad de carga. Pueden elevar cargas de hasta 200 t. y tener alcances de hasta 20 m.
Os paso a continuación un vídeo en el que podréis ver en funcionamiento una derrick. Espero que os guste.
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.
Las dragas dustpan son un tipo de dragas de succión que recogen material del fondo mediante una bomba de succión. La suspensión de agua y material se genera mediante inyectores o lanzas de agua. Es común que estas dragas descarguen el material directamente en el curso del río para que las corrientes lo lleven, pero también pueden enviarlo a vertederos terrestres mediante una tubería flotante, lo que reduce la libertad de movimiento de la draga. Así se permite el tránsito de embarcaciones de gran tamaño a través de los canales de navegación.
Se trata de un tipo de draga estacionaria de succión, ideada en Estados Unidos, para dragar ríos con corrientes fuertes y fondos compuestos por fangos o limos poco cohesivos y de baja densidad. Estas dragas tienen como característica principal una cabeza ancha y baja reforzada por un sistema de inyección de agua que pone el material en suspensión y permite que la draga lo aspire mediante su corriente de succión.
La cabeza de las dragas dustpan, como se muestra en la Figura 2, está equipada con un rastrillo con orificios de inyección de agua a alta presión, debajo de los cuales se encuentran los orificios de succión. Aunque la cabeza no corta los materiales mecánicamente, la inyección de agua a alta presión permite descompactarlos y fluidificarlos. La cabeza puede tener una anchura de hasta 10 metros y los “jets” de agua se inyectan a una presión de 1,5 atm.
Figura 2. Esquema del conducto de succión de la draga dustpan (Bray, Bates y Land, 1997)
Su objetivo principal es limpiar los cauces de navegación y extraer material granular en áreas confinadas. El dragado se realiza a profundidades entre 1,5 y 20 m, con una distancia máxima de vertido de 500 m.
Las dragas dustpan se utilizan ampliamente para dragar materiales sueltos. Gracias a su ubicación cercana a la zona de extracción, se alcanza una producción unitaria elevada. Actualmente, estas dragas siguen empleándose principalmente en Estados Unidos y en algunos grandes ríos de Asia para dragar productos ligeros.
El proceso de trabajo de esta draga consiste en posicionarla aguas arriba de la zona de dragado, anclarla, permitir que la embarcación se desplace hacia aguas abajo hasta el límite de la zona de dragado, descender la tubería y comenzar a succionar el material. Al finalizar el recorrido, la draga regresa al punto de partida y se desplaza paralelamente al trazado anterior mediante los anclajes de babor o de estribor.
La producción diaria depende de la extensión de la superficie por cubrir y del tiempo empleado en desplazarse a las zonas de trabajo. Al utilizar estos equipos para dragar materiales sueltos y tener la zona de descarga cerca, se logra una producción unitaria muy elevada.
Desde una perspectiva económica, la draga dustpan tiene limitaciones en su utilización, como una profundidad mínima de operación de 1,5 m de agua, una profundidad máxima de dragado de 20 m, una velocidad máxima de 0,5 nudos, una profundidad máxima de corte por pasada de 10 m y una distancia máxima de descarga de 500 m.
Os paso un vídeo donde podéis ver la cabeza de la draga y los chorros de agua que pone el material a dragar en suspensión.
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.
Mototraílla autocargable: Es similar a la convencional, con la adición de una cinta de elementos metálicos que sustituye a la compuerta delantera y realiza la excavación y la carga como un elevador de cangilones. Su relación capacidad/potencia suele ser de 55 l/CV y la relación peso/potencia, de 160 kg/CV. Son muy útiles en terrenos finos y uniformes, pero no en terrenos muy duros. Requiere un material de un tamaño máximo de alrededor de 20 cm (gravas gruesas o material ripado) y es muy sensible a la dureza y a la abrasión del material. Pueden superar una pendiente de hasta un 7 %. Su distancia de acarreo óptima se sitúa entre 150 y 200 m y entre 800 m.
A continuación, os paso un vídeo de menos de 2 minutos en el que podréis comprobar cómo trabaja esta máquina.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.
Las traíllas (scrapers, en inglés) son máquinas utilizadas para la excavación, carga, transporte, descarga y nivelación de materiales de consistencia media, tales como tierras, arena, arcilla, rocas disgregadas, zahorras, etc. Consisten en una caja abierta con dispositivo de descenso, corte, ascenso y descarga de tierras. Dicha cuchilla va cortando el terreno y llenando la caja a medida que avanza la máquina. Transportan competitivamente a distancias muy superiores a las de los bulldozers y de las palas cargadoras de neumáticos. Son intermedias entre estas y los medios habituales de transporte. Por debajo de 30 m, el bulldozer es competitivo; por encima de los 2.000 m, las excavadoras y los camiones.
Este tipo de máquinas presentan ciertas ventajas frente a otros equipos: Constituyen el mejor compromiso entre la carga y el transporte; depositan el material en capas uniformes, que facilitan las operaciones de extendido; ayudan al mantenimiento de las pistas de acarreo, pues en el retorno pueden bajar la cuchilla, nivelando y eliminando los desniveles altos; presentan una elevada producción en condiciones favorables y en las labores de descarga realizan cierta labor de compactación previa de la traza con el propio peso de la máquina.
Por contra, los inconvenientes son la limitación en la profundidad de corte; su sensibilidad a las condiciones meteorológicas; poca altura sobre el suelo, lo cual exige pistas bien cuidadas y niveladas; necesidad de conductores experimentados; son máquinas de alto coste de adquisición y operario; mayor consumo de combustible que otros medios de transporte y distancias de acarreo limitadas en cuanto a sus valores de uso económico.
Sus aplicaciones más habituales se presentan en obras de carreteras, aeropuertos, obras hidráulicas, minas y canteras. Preparan el suelo trasladando a acopio la tierra vegetal; se utilizan en movimientos de tierra y nivelación, en el mantenimiento de pistas de circulación en las obras, etc.
Os dejo este vídeo de apenas 2 minutos y medio en el que podréis ver trabajar una mototraílla de doble motor; específicamente, el modelo es el 657G de Caterpillar. Espero que os guste.
En este otro vídeo se puede ver cómo un bulldozer CAT D10N empuja una mototraílla de Caterpillar 660B. El vídeo dura unos 7 minutos.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.
Hemos considerado interesante presentar un curso sobre “Técnicas Constructivas de la Ingeniería Civil para Profesionales de la Edificación: Equipos de Movimiento de Tierras y Compactación” porque pensamos que la transferencia de conocimiento y experiencia del campo de la ingeniería civil a otros profesionales centrados en la edificación puede mejorar sus competencias en la construcción de obras en general.
Os paso el contenido del curso, por si os pudiera servir de interés:
En la entrada de hoy vamos a dar recomendaciones para el trabajo con los tractores sobre cadenas, también llamados buldóceres (bulldozers, en inglés). En español también se conocen como explanadoras o topadoras. La operación de las máquinas es un tema de gran trascendencia tanto económica como de seguridad. Una mala operación acarrea no sólo pérdidas de producción y encarecimiento de las unidades de obra, sino que en muchas ocasiones representa un maltrato de las máquinas y un problema grave de seguridad para las personas.
Las traíllas (scrapers, en inglés) son máquinas utilizadas para la excavación, carga, transporte, descarga y nivelación de materiales de consistencia media, tales como tierras, arena, arcilla, rocas disgregadas, zahorras, etc. Consisten en una caja abierta con dispositivo de descenso, corte, ascenso y descarga de tierras. Dicha cuchilla va cortando el terreno y llenando la caja a medida que avanza la máquina. Transportan competitivamente a distancias muy superiores a las de los bulldozers y de las palas cargadoras de neumáticos. Son intermedias entre estas y los medios habituales de transporte. Por debajo de 30 m, el bulldozer es competitivo; por encima de los 2.000 m, las excavadoras y los camiones.