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¿Qué errores se comenten con los buldóceres?

En la entrada de hoy vamos a dar recomendaciones para el trabajo con 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 solo pérdidas de producción y el encarecimiento de las unidades de obra, sino que, en muchas ocasiones, representa un maltrato a 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.

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También podéis calcular, a continuación, cuál sería la capacidad de producción de un bulldozer excavando: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/CapacidadBulldozer/

Referencias:

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

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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

El compactador estático de patas apisonadoras

También llamados rodillos autopropulsados de impactos o de zapatas, son la réplica moderna de 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 acabadas 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 oscila 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 operar a velocidades máximas de 20-25 km/h, por lo que se las denomina 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, al efecto dinámico producido por la presión a gran velocidad y a 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 alto 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.

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.

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¿Qué es un pozo de cimentación?

El pozo de cimentación (en francés, caisson) es un tipo de cimentación semiprofunda, utilizada en suelos blandos, donde no resultan adecuadas las cimentaciones superficiales. Los caissons tienen gran similitud con los pilotes; la diferencia radica en que estos tienen mayor diámetro y casi siempre se construyen in situ. La particularidad del pozo de cimentación es que se va construyendo a medida que se hunde en el terreno.

Este tipo de cimentación debe soportar, muchas veces, cargas horizontales o inclinadas adicionales a la carga vertical, así como corrientes de agua de gran velocidad y profundidad, como ocurre en las pilas de puentes sobre ríos que deben soportar una carga lateral por la fuerza del viento en la superestructura, la tracción de los vehículos que usan el puente, las corrientes del río y, en ocasiones, los escombros flotantes o el hielo.

Os paso este enlace sobre cómo se podría calcular un pozo de cimentación, del blog Estructurando: http://estructurando.net/2013/04/03/calculo-de-pozos-de-cimentacion-1a-parte/ y http://estructurando.net/2013/04/22/calculo-de-pozos-de-cimentacion-2a-parte/

Para aclarar su proceso constructivo, os paso un vídeo de la Universidad de Los Andes. Se trata de la cimentación de un edificio de 14 pisos para un edificio institucional de dicha universidad.

Referencias:

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.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Dragas dustpan

Las dragas dustpan son un tipo de dragas de succión que recogen material del fondo mediante una bomba. 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 presenta limitaciones en su uso, 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 ponen el material a dragar en suspensión.

Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd 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.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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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 dispositivos 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 buldóceres 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 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 al 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.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

Cursos:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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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 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:

Pincha aquí para descargar

¿Qué es el método PERT?

Algunas de las críticas más importantes que se hacen a la planificación de las obras son aquellas que sostienen que es imposible saber a ciencia cierta cuánto durarán los trabajos y las tareas que componen el proyecto que vamos a ejecutar. Parte de la razón se tiene, puesto que las inclemencias meteorológicas, los retrasos en la entrega de materiales, la motivación de los trabajadores, el estado de conservación y mantenimiento de la maquinaria y otros imprevistos hacen que nuestras previsiones se arruinen incluso antes de empezar nuestra obra.

Entonces, ¿es imposible planificar una obra? Definitivamente, no. Afortunadamente, existen técnicas que, bien empleadas, constituyen una ayuda inestimable en la labor de planificación y control de nuestras obras. Entre ellas se encuentra el PERT, acrónimo de “Program Evaluation and Review Technique”. Se trata de una técnica que ayuda al gestor en su toma de decisiones y que permite introducir la probabilidad en los cálculos de los plazos de terminación de los proyectos. Para los que estéis interesados, podéis ver en este artículo los orígenes del PERT.

A continuación, os dejo un vídeo en el que se explican, de forma muy resumida, los conceptos básicos que fundamentan la técnica. Espero que os guste.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de planificación y control de obras. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 189. Valencia, 94 pp.

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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 del 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:

INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1995). Manual de arranque, carga y transporte en minería a cielo abierto. Ministerio de Industria y Energía.
YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442.
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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¿Cómo se amortizan las máquinas?

En un artículo anterior comentamos los criterios para 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 de 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 como la inflación o el progreso técnico provocan discrepancias entre el fondo creado y el valor de adquisición. Además, el Fisco rechaza adoptar fondos suplementarios de reposición en la consideración de gasto. Por ello, a menudo, el valor residual de la máquina se suma a la amortización para adquirir una nueva máquina. Para repasar estos conceptos, os paso un vídeo de 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.

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Dimensionamiento de una explotación minera con una dragalina

Una 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 únicamente por cables. La máquina, así dispuesta, arrastra hacia sí el balde que ha lanzado y se va llenando a medida que lo arrastra, tirándolo y vaciándose automáticamente en el momento en que se suelta el cable de arrastre. Es la máquina de cables más utilizada hoy en día porque combina las operaciones de excavación, elevación y transporte, y se distingue de las demás por su arrastre de material.

La dragalina se ha concebido especialmente para operaciones de gran radio, o bien cuando los puntos de excavación y de vertido están muy alejados entre sí y no se requiere gran precisión en la descarga; no obstante, cuando la distancia al vertedero es mayor que el 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 con la pala cargadora o la retroexcavadora. Es especialmente adecuado para la extracción de canteras de balasto, yacimientos de gravas y arenas, terrenos pantanosos, bajo el mar o en el río, materiales sueltos, para la 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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