Dragas dustpan

Figura 1. Draga dastpan

Las dragas dustpan son un tipo de dragas de succión que recogen material del fondo utilizando 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 se puede enviar a vertederos terrestres por medio de una tubería flotante, aunque esto reduce la libertad de movimiento de la draga. Esto permite el tránsito de embarcaciones de gran tamaño a través de los canales de navegación.

Se puede decir que son un tipo de dragas estacionarias de succión ideadas en Estados Unidos para dragar ríos con corrientes fuertes y fondos compuestos por fangos o limos poco cohesivos 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 principal objetivo es limpiar los cauces de navegación y extraer material granular en áreas confinadas. El dragado se realiza a profundidades comprendidas entre 1,5 y 20 m, con una distancia máxima de vertido de 500 m.

Las dragas dustpan son ampliamente utilizadas para dragar materiales sueltos. Gracias a su ubicación cercana a la zona de extracción, se logra una producción unitaria elevada. Actualmente, estas dragas se siguen empleando principalmente en Estados Unidos y en algunos grandes ríos de Asia para dragar productos ligeros.

El proceso de trabajo de una draga consiste en posicionarla aguas arriba de la zona de dragado, anclarla, permitir que la embarcación se desplace hacia aguas abajo hasta llegar al 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 mueve paralelamente al trazado anterior mediante el uso de los anclajes de babor o estribor.

La producción diaria está determinada por la extensión de la superficie a cubrir y el tiempo empleado en desplazarse a las áreas de trabajo. Al utilizar estos equipos para dragar materiales sueltos y tener la zona de descarga cercana, 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.

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Mototraílla autocargable

Mototraílla autocargable. http://www.abadiamartinez.com/
Mototraílla autocargable. http://www.abadiamartinez.com/

Mototraílla autocargable: Es similar a la convencional, con la adición de una cinta de elementos metálicos que sustituye a la compuerta delantera y que produce la excavación y 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, y no usables en terrenos muy duros. Requieren un material con un tamaño máximo de alrededor de 20 cm (gravas gruesas o material ripado), siendo muy sensibles a la dureza y abrasión del material. Pueden superar una pendiente de hasta un 7%. Su distancia de acarreo óptima se sitúa entre los 150-200 m. y los 800 m.

A continuación os paso un vídeo de menos de 2 minutos donde 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.

 

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Mototraíllas

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, llenándose la caja al avanzar la máquina. Transportan competitivamente a distancias muy superiores a las de los bulldozers y palas cargadoras de neumáticos. Son intermedias entre estas y los medios habituales de transporte. Por debajo de 30 m es competitivo el bulldozer, y por encima de los 2.000 m las excavadoras y 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 tierras y nivelación, mantenimiento de pistas de circulación en las obras, etc.

Os dejo este vídeo de apenas 2 minutos y medio donde podréis ver trabajando a 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 está empujando a una mototraílla de Caterpillar 660B. El vídeo es de unos 7 minutos.

Referencias:

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

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376.

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Técnicas constructivas: Equipos de movimiento de tierras y compactación

Hemos considerado interesante presentar un curso sobre “Técnicas Constructivas de la Ingeniería Civil para Profesionales de la Edificación: Equipos de Movimento 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:

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¿Cuánto polvo levanta un dúmper al circular por una pista sin pavimentar?

En un artículo reciente hemos analizado las emisiones de polvo producidas al cargar un dúmper. Siguiendo esa línea os pasamos ahora un objeto de aprendizaje similar en el que se analiza el polvo que se levanta al circular un dúmper por una pista sin pavimentar. Este objeto está pensado para que nuestros alumnos traten de entender cómo varían las emisiones de polvo cuando un dúmper circula por una pista sin pavimentar, en función del contenido de limo en el material de la superficie de rodadura, de la velocidad y peso medio del dúmper, del número de neumáticos y del número de días secos anuales.  Espero que os resulte útil. https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/Ejercicio?do=EmisionesCirculacionDumper
Referencias:

 

¿Cómo se amortizan las máquinas?

En un artículo anterior comentamos los criterios por los cuales se debía renovar la maquinaria destinada a las obras de construcción. Aquí vamos a recordar algunos conceptos básicos sobre amortización. La amortización de la maquinaria es la cuantificación monetaria de la depreciación sufrida por las máquinas. El objetivo perseguido por la amortización se puede explicar de diversas formas:

a) Crear un fondo para la renovación de la máquina.
b) Reflejar contablemente la disminución del valor patrimonial de la empresa.
c) Distribuir el coste de la maquinaria entre la producción.
d) Recuperar el dinero desembolsado a lo largo de varios años en la compra de la máquina.

No obstante, factores tales como la inflación o el progreso técnico provocan que la discrepancia entre el fondo creado y el valor de adquisición. Además, el Fisco rechaza adoptar fondos suplementarios de reposición con la consideración de gasto. Es por ello que, a menudo, el valor residual de la máquina se une a la amortización para adquirir una nueva máquina. Para repasar estos conceptos, os paso un vídeo Polimedia que espero que os guste.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.M.C.; MOURA, H.; CATALÁ, J. (2008). Construction Management. Construction Managers’ Library Leonardo da Vinci: PL/06/B/F/PP/174014. Ed. Warsaw University of Technology, 231 pp. ISBN: 83-89780-48-8.

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-

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

 

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Dimensionamiento de una explotación minera con una dragalina

DragalinaUna dragalina es una excavadora accionada por cables, compuesta por una pluma de grúa, con una polea de guía en su pie y un balde o cucharón de arrastre unido a la máquina solamente por cables. La máquina así dispuesta arrastra hacia sí el balde que ha lanzado y se va llenando a medida que es arrastrado, tirando de él la máquina y se vacía automáticamente en el momento en que se suelta el cable de dragado. Es la máquina de cables más utilizada hoy día, porque combina las operaciones de excavación, elevación y transporte, distinguiéndose de las demás por su trabajo mediante el arrastre del material.

La dragalina se ha concebido especialmente para operaciones de gran radio, o bien cuando los puntos de excavación y vertido están muy alejados entre sí y no se requiere gran precisión en la descarga; no obstante, cuando la distancia al vertedero es mayor de la correspondiente al alcance de la pluma, puede usarse el balde de arrastre para cargar vehículos, aunque opera mejor vertiendo directamente. Como, durante la excavación, las fuerzas aplicadas a la cuchara se reducen al propio peso del cucharón y al esfuerzo de tracción, se comprende que este aparato no pueda excavar materiales tan duros como los que se extraen mediante la pala cargadora o la retroexcavadora. Es especialmente adecuado en la extracción de canteras de balasto, yacimientos de gravas y arenas, terrenos pantanosos, bajo el mar o en el río, materiales sueltos, para nivelación de terrenos vírgenes, para la formación de grandes canales y para la descubierta de minas y canteras de cierta importancia.

A continuación, dejamos un objeto de aprendizaje donde nuestros alumnos tratan de entender cómo varía tanto el factor de alcance de una dragalina como la altura de la escombrera en función de la potencia del mineral, de la altura de contacto del pie de la escombrera con el frente lateral del mineral, con la anchura de corte de la explotación, con el espesor del estéril, con los ángulos del talud del estéril y del escombro, y con el factor de esponjamiento del estéril. Espero que os resulte útil.

Referencias:
  • INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1995). Manual de arranque, carga y transporte en minería a cielo abierto. Ministerio de Industria y Energía.
  • YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.
  • YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.
  • YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp.

 


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Recomendaciones de trabajo en la compactación

Compactadora-Caterpillar¿Qué recomendaciones podemos dar para ejecutar correctamente la compactación de un suelo? En posts anteriores ya hemos descrito la curva de compactación, la elección de un equipo de compactación y el tramo de prueba. Ahora vamos a centrarnos en algunos consejos, espero que útiles, que permitan mejorar la productividad y la calidad de esta unidad de obra que suele presentar tantas patologías y quebraderos de cabeza. Para ello nos ayudaremos de un Polimedia que espero que os guste. Al final del artículo os he escrito algunas recomendaciones y algunas referencias por si os resultan útiles.

NORMAS Y RECOMENDACIONES DE TRABAJO

  • Una vez se ha extendido el material en tongadas con espesor adecuado y con el grado de humedad determinado[1], se procede de forma ordenada a compactar, controlando el número de pases y su distribución homogénea.
  • Se pueden comentar algunas recomendaciones de “buena práctica constructiva” en relación a la compactación.
  • Antes de iniciar la construcción de un terraplén o un pedraplén, se eliminará la tierra vegetal y se excavará, si procede, el terreno para asegurar la estabilidad del macizo.
  • Cuando se espera lluvia, es importante compactar lo más pronto posible los rellenos de granos finos todavía no compactados, puesto que un material esponjado tiene gran capacidad de retención de agua.
  • Para reanudar el trabajo lo antes posible, después de una lluvia, es buena práctica la eliminación con motoniveladora de la fina capa superficial de barrillo (2-3 cm) bajo la que el resto del material aparece poco afectado.
  • Con exceso de agua procedente de precipitaciones atmosféricas, puede realizarse la desecación natural mediante oreo. Ahora bien, con terrenos finos limo-arcillosos y humedades próximas al índice plástico, se estabilizan mediante la adición de cal, cenizas volantes, escorias o arenas.

  • El riego de las tongadas extendidas, siempre que sea necesario, se efectuará de forma que el humedecimiento de los materiales sea uniforme, y el contenido óptimo de humedad se obtendrá a la vista de los resultados verificados por el laboratorio de cada caso con el equipo de compactación previsto.
  • Si se comienza la compactación por los bordes del terraplén, conseguiremos cierto efecto de “confinamiento” que ayuda a la densificación.
  • Deben solaparse los pases de compactación, para uniformizarlos, debido a que en el centro de la máquina se consigue mayor eficacia.
  • Se deben ejecutar de forma suave los cambios de dirección en la marcha y los virajes, para no arrastrar el material.
  • Es bueno dar cierto sobreancho a los terraplenes, ya que los bordes quedan siempre compactados por debajo de lo debido.
  • Los bordes de los terraplenes a veces se precisa compactarlos, con lo cual necesitamos de un tractor o grúa que remolque por dicho terraplén al compactador.
  • La superficie de las distintas tongadas deberá tener la pendiente transversal necesaria para evacuar las aguas sin peligro de erosión. Esta pendiente normalmente varía entre el 2 y el 4%.
  • Si se usa un sólo equipo, se simplifican los controles, pero a veces se utilizan dos tipos, uno de mayor rendimiento, y otro que sella la terminación de cada tongada.
  • Si se utilizan equipos vibrantes, las últimas pasadas se realizarán sin aplicar la vibración, con objeto de cerrar las posibles irregularidades de la superficie.
  • Es importante la buena nivelación de la superficie a compactar, de otro modo, las zonas deprimidas que no son pisadas por el rodillo quedarán deficientes de compactación.
  • Se suspenderán los trabajos de compactación cuando la temperatura ambiente sea inferior a 2ºC. Los terrenos congelados no pueden compactarse.
  • Sobre las capas en ejecución se prohíbe el tráfico hasta que se complete su compactación. Si ello es imposible, se distribuirá sin concentrar las huellas en la superficie.
  • Si el terraplén tuviera que construirse sobre un firme existente, se escarificará y compactará éste para procurar su unión con la tongada inmediata superior. Los productos removidos no aprovechables se llevarán a vertedero.
  • Si el periodo de tiempo transcurrido entre el extendido y la compactación es largo, puede producirse la evaporación suficiente para dar como resultado un contenido inadecuado de humedad. El material debe ser compactado inmediatamente para evitar el mayor costo de humectación.
  • Al finalizar la jornada no deben dejarse montones de material sin extender ni capas sin compactar, pues si las condiciones atmosféricas son buenas ocurre lo indicado en el párrafo anterior, pero si llueve sobre el material esponjado, a pocos finos que posea, su capacidad de retención de agua será grande y quedará la obra impracticable, con el agravante de tener que sacar y tirar dicho material, pues el periodo de tiempo que sería necesario para su oreo nunca lo permitiría la marcha de la obra.
  • Los efectos nocivos de la lluvia sobre una tongada compactada con pata de cabra pueden reducirse si, antes de caer el agua sobre ella, se ha planchado con un rodillo liso estático o vibratorio.
  • El inconveniente de los rodillos lisos respecto a la unión entre capas[2] se remedia si se pasa una grada o un arado de discos para escarificar la superficie. Antes de este proceso la superficie lisa, y con algo de pendiente, protege contra la lluvia y permite la circulación de vehículos.

Referencias:

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.

YEPES, V. (1999). Prácticas de equipos de excavación, transporte y compactación de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-4036. 129 pp. Depósito Legal: V-5208-1999.

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.


[1]La corrección de humedad es costosa y delicada, sobre todo en terrenos cohesivos. Es más fácil adicionar agua. El reducir humedad puede conseguirse mediante escarificado y volteo de las capas, dejándolas secar. A veces se recurre a métodos especiales como el sistema “sandwich”, que consiste en intercapar entre capas húmedas una capa granular para ir drenando el agua, o bien tratamientos con cal, que absorbe el resto de agua al hidratarse.

[2]Podría crearse una discontinuidad, con peligro de filtraciones. El arado de discos no debe faltar en la construcción de una presa de materiales sueltos de tipo cohesivo, ya que consigue cierto mezclado y amasado entre capas.

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