movimiento de tierras – Página 4 – El blog de Víctor Yepes

Entibación berlinesa o “muro berlinés”

El llamado “muro berlinés” es una entibación formada por tablones de madera y perfiles metálicos utilizada para excavaciones de cierta importancia y profundidad (3 a 8 m), con terrenos poco estables. Se hincan perfiles doble T de ala ancha a intervalos de 1.5-2.5 m, hasta 3 m por debajo del fondo de la excavación. Apropiado para espesores de tablón de 50-80 mm y perfiles hasta HEB-300. A medida que se excava, se va entibando con tablas de madera, de perfil a perfil, apoyadas sobre las alas de doble T. Si es preciso, se apuntalan los perfiles de lado a lado.

La colocación de los perfiles metálicos en perforaciones ejecutadas previamente disminuye las molestias por ruidos y vibraciones en zonas urbanas. La colocación de los tablones por delante de los perfiles metálicos evita la excavación manual entre perfiles. Además, los tablones son de fácil manipulación y permiten dejar huecos para el paso de instalaciones existentes.

http://www.ischebeck.es/home/entibacion/berlinesa-es.html

El muro berlinés atirantado tiene aplicaciones muy variadas, siendo una solución de entibación temporal muy segura y económica para obras de pequeña a mediana envergadura en suelos de arena o finos. Se define como un muro flexible, de mayor deformabilidad que los muros pantalla y de pilotes, no aplicable para contener las napas subterráneas, por lo tanto, se debe ejecutar un sistema de agotamiento de la napa detrás de la entibación.

Esta entibación se clasifica como muro de tipo flexible (de mayor deformabilidad que los muros pantalla o de pilotes) y “abiertos”, es decir, que no impiden el paso del agua subterránea, requiriéndose un agotamiento simultáneo del nivel freático durante la excavación.

Os dejo a continuación un vídeo sobre la ejecución de este tipo de entibación berlinesa:

En este otro vídeo podéis ver la hinca de un perfil metálico con un martinete neumático:

Referencia:

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Palas frontales

Son máquinas de ataque frontal para la excavación y carga de grandes masas, equipadas para ello de un equipo de excavación de empuje o frontal: cuchara frontal. Surgieron como alternativa a máquinas de arranque y carga (principalmente palas de ruedas), en trabajos en que la dureza del terreno, obligaba para poder utilizar a estas como máquina de carga a la escarificación previa del terreno, para obtener unos rendimientos altos. En terrenos comprendidos por su dureza entre escarificación media y voladura de terrenos blandos la pala frontal, por su mejor aprovechamiento de la fuerza de arrancamiento y su diferente forma de cargar, permitían el arranque directo del material, prescindiendo del tractor de escarificación y aportando por tanto una bajada importante de los costes de explotación.

La cuchara está colocada de forma que los dientes miran hacia el exterior, debido a esto, para cargarla hay que moverla de abajo hacia arriba, cayendo el material arrancado por los dientes dentro del cazo como en las palas cargadoras. A pesar de que las grandes máquinas de este tipo son específicas, existen modelos donde es fácil el cambio de equipo de uno frontal a uno de retroexcavación. Con todo, a una pala frontal se le exige mayor robustez, plumas, balancines y cucharas específicamente diseñadas para su trabajo.

El cucharón frontal puede configurarse con descarga frontal o de fondo. Estos últimos descargan mediante una puerta articulada que se abre mediante una apertura hidráulica que permite la salida del material. También se podrían recoger rocas del suelo utilizando este mecanismo tipo pinza. A pesar de ello el uso normal es la cuchara de descarga frontal, por menor coste y mantenimiento.

La máquina debe realizar esfuerzos de penetración y de excavación para realizar su trabajo. Éste puede ser de excavación y carga de materiales en banco o únicamente carga de materiales sueltos.

Sus posibilidades y aplicaciones son amplias, usándose en canteras de roca volada o de roca blanda, carga y descarga de grandes bloques extraídos de canteras, en bancos de arena o grava, y extracciones de mineral. Realiza cortes en laderas, abre zanjas y cimientos profundos. Su forma de trabajar efectiva es cuando excava el terreno desde el nivel de sustentación hacia arriba. Se utiliza fundamentalmente en excavación con carga directa a las unidades de transporte.

Os dejo un vídeo de una pala frontal, la Hitachi EX8000.

Referencias:

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

Cálculo de la capacidad de la hoja empujadora de un buldócer

La capacidad de la hoja empujadora de un buldócer (bulldozer en inglés) depende de la geometría de dicha hoja y de las características del material que va a empujar. Es importante limitar la capacidad de la hoja en función de la potencia del tractor y de las características del material. Puede admitirse que la sección del volumen de tierra acumulada delante de la hoja y en la dirección del empuje, forma una cuña, cuya altura es la altura de la hoja “H”, y cuya base depende del ángulo de reposo o talud natural del material, que denominaremos “α”. Es fácil deducir que el volumen teórico sería, considerando que el terreno es llano:

donde,

V_L = Volumen de material suelto.

L = Anchura de la hoja empujadora.

H = Altura de la hoja empujadora.

α = Ángulo del talud en reposo del material.

La siguiente tabla proporciona, para distintos materiales, sus ángulos de talud en reposo y el factor 1/2 tgα:

Los distintos fabricantes de maquinaria nos proporcionan directamente la capacidad de cada hoja, o un coeficiente del tipo de hoja “K”, que multiplicando a L·H² nos da su capacidad. Dicho coeficiente es habitual que se acerque a 0,80 para las hojas universales y varía entre 0,5 y 0,7 para las hojas rectas.

Por si os gustan los nomogramas, os dejo uno que hemos hecho en colaboración con el profesor Pedro Martínez Pagán. Espero que os sea de interés.

Os dejo a continuación un enlace a una calculadora on-line para que podáis calcular gráficamente la capacidad de la hoja del bulldozer. El enlace es: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/CapacidadBulldozer/default.aspx

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. (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. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

¿Cuánto polvo se emite cuando se carga un dúmper?

Los dúmperes 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 sólo 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 llegar a los 8 m de anchura, 3.000 CV de potencia y 250 t de carga útil, 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.

A continuación dejamos un enlace a un objeto de aprendizaje donde nuestros alumnos tratan de entender cómo varían las emisiones de polvo cuando se carga un dúmper, en función del contenido de limo en el material, de la velocidad media del viento a 4 m del suelo, de la altura de descarga, del contenido de humedad del material y de la capacidad de carga del equipo. Espero que os resulte útil. https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/EmisionesCirculacionDumper/

[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 0,5.

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

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

¿Qué es la distancia crítica de transporte?

https://www.excavacionesblancocorral.com/

Aquí nos vamos a ocupar de la distancia crítica de transporte. En un movimiento de tierras, por ejemplo, es aquella distancia en la que el equipo de cargadoras y camiones está equilibrado. Es decir, ni sobran ni faltan camiones o cargadoras. O dicho de otra forma, es la distancia de transporte en la que no existen esperas en las máquinas. Esta es una distancia teórica, puesto que para calcularla debemos conocer todos los datos de antemano, y estos no son deterministas. Por otra parte, en obra ocurre lo contrario: tenemos una distancia de transporte como dato, pero en este caso se trataría de saber cuántos camiones y cargadoras serían necesarios para que no existiesen demoras. Afortunadamente en obra se puede corregir rápidamente cualquier desfase. Para entender este concepto os paso un laboratorio virtual que usan nuestros alumnos para facilitar la comprensión de este concepto. Espero que os guste.

Para acceder al laboratorio virtual, pinchar aquí: Distancia crítica de transporte

Referencias:

YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 pp.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

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

Cargadoras de descarga lateral

La cargadora con cuchara de volteo lateral se caracteriza por realizar el proceso de carga en la parte frontal del equipo, pero la descarga se realiza por su parte lateral. El diseño permite cargar con la máquina en paralelo al camión en lugares de poco espacio, vaciando la cuchara en sentido lateral.

Esta funcionalidad les hace especialmente adaptables para trabajos en áreas urbanas, obras de pequeñas y otros entornos de trabajo de tamaño reducido, por ejemplo en el interior de un túnel.

Os dejo un vídeo para que veáis cómo funciona.

Surface miner: Excavadora de superficie

Surface miner: excavadoras de superficie

Las excavadoras de superficie (surface miner), también llamadas minadores de superficie, son equipos de arranque continuo dotadas en su parte central de un tambor metálico con picas que roza y disgrega el terreno a medida que avanza la máquina. El método consiste en cortar, triturar y cargar en un solo paso de trabajo. En el año 1980, la empresa Wirtgen GmbH construyó el primer Surface Miner para la extracción de materiales de yacimientos.

La altura de corte efectiva puede alcanzar hasta el 50% del diámetro del tambor.Es posible tanto el equipamiento para la carga frontal con cinta de descarga de altura regulable y giratoria o para el procedimiento de formación de cordones. Las anchuras de corte oscilan entre 2,20 a 4,20 m y profundidades de corte de 20 a 83 cm, con una gama de rendimientos entre 100 y 3000 t/h.

Este equipo cubre toda la gama de aplicaciones en los campos de la minería, los movimientos de tierra y el corte de roca. Se utiliza en nuevas obras a cielo abierto o en ampliaciones de éstas, como máquinas principales de extracción o junto con máquinas convencionales.

Os paso unos vídeos para que veáis cómo funcionan estas máquinas.

Referencias:

YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264.

Retrocargadoras

Máquina autopropulsada sobre ruedas con un bastidor especialmente diseñado que monta a la vez un equipo de carga frontal y otro de retroexcavación trasero que pueden ser utilizados alternativamente. Cuando se emplea como excavadora, la máquina excava normalmente por debajo del nivel del suelo mediante un movimiento de la cuchara hacia la máquina y eleva, recoge, transporta y descarga materiales mientras que la máquina permanece inmóvil. Cuando se emplea como cargadora, carga o excava mediante su desplazamiento y el movimiento de los brazos y eleva, transporta y descarga materiales.

Su campo habitual de aplicación son las operaciones de carga y transporte a distancias cortas, abertura de zanjas para traídas de aguas, alcantarillados, etc., con accesorios como el martillo rompedor, se usan en pequeñas demoliciones, levantamientos de firmes y pavimentos, etc. Es una máquina auxiliar que presta labores de apoyo, sobre todo en trabajos urbanos.

Os dejo un vídeo explicativo de esta máquina.

Referencias:

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

Minicargadoras

La minicargadora compacta es una máquina de movimiento de tierras de gran movilidad que consta de un chasis rígido con cabina cubierta desmontable sobre el cual se monta una cuchara frontal de pequeña capacidad. El único motor, de gasolina o diésel, de esta máquina suele estar acoplado en la parte trasera, en el punto de unión entre los brazos de la cuchara y el chasis. Cuenta con un sistema hidráulico para la elevación de la cuchara o para permitir el montaje de otros accesorios. El chasis se desplaza sobre un sistema de orugas o de neumáticos, siendo más habitual este último con una distribución de cuatro neumáticos de igual diámetro repartidos equitativamente a los lados.

Minicargadora con cadenas — Minicargadora Caterpillar 247B

La minicargadora se asemeja en su función a una pala cargadora, con una gran diferencia: su reducido tamaño. Esta máquina se utiliza principalmente en obras con una superficie de trabajo reducida donde no es rentable o viable utilizar máquinas de mayor tamaño o capacidad, por lo cuál es común verlas en ciudades. Su función principal es la carga, transporte y descarga de volúmenes reducidos de material. Se desplaza a una velocidad de 10 km/h aproximadamente. La carga puede realizarla de un montón de material o bajar su cuchara a nivel del suelo y desplazarse frontalmente hasta llenar su cuchara de material suelto. La cuchara puede tener cuchilla o dientes y puede montar martillos hidráulicos o retros de pequeño tamaño en su parte trasera, por lo tanto es una máquina muy versátil, aunque limitada por su escasa potencia. Debido a su distribución de peso esta máquina tiende al vuelco si eleva mucho su cuchara.

El giro se obtiene en este tipo de máquinas por el bloqueo de las dos ruedas de un mismo lateral mientras continua la tracción en las otras dos. El sistema de tracción de estas máquinas de chasis rígido difiere de las grandes cargadoras, siendo cada lateral independiente. Algunos modelos tienen cadenas de goma en vez de ruedas.

Os dejo varios vídeos para que podáis ver su forma de trabajo.

Incluso alguno se atreve con acrobacias con esta máquina (no aconsejables, por razones evidentes).

Referencias:

YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 pp.

Motovagones

También denominados tractovagones, constan de un vagón de carga arrastrado por un tractor. La caja receptora de la carga es arrastrada por un vehículo motriz, al cual está unido mediante un ganche articulado que apoya en el elemento tractor. Este último es, en muchas ocasiones, el tractor de una mototraílla de uno o dos ejes, o bien la parte delantera, especialmente adaptada, de un dumper.

Sus cargas útiles varían de las 13 a las 180 t., con potencias que oscilan entre los 140 y 1.325 CV. Su anchura, superior a los 2,5 m., puede llegar a 6,30 m. Pueden tener 1 ó 2 ejes, tanto el tractor como el vagón, siendo frecuente que los neumáticos del vagón sean mayores que los del tractor. La forma de vaciado puede ser trasera o de fondo, siendo la última la más corriente y rápida. Sus taras varían entre los 10 y 135 t. La distancia entre ejes es mayor a 2,4 veces el ancho de la vía.

Os paso unos vídeos para que veáis cómo trabaja esta máquina.

Referencias:

YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 pp.