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UNIDAD I En las obras obras de inge ingenie niería ría,, gene general ralme mente nte los los tract tractore ores s son son emple emplead ados os en excavaciones de terrenos fangosos y húmedos; son equipos especiales para el movimiento de tierras, que sirven entre otras cosas, para la remoción de capa vegetal y para cargue cargue y arrastre de vagones. vagones. Los tractores tractores de oruga se utilizan utilizan para la tala de pequeños árboles y el empuje de material. Por ser máquinas máquinas diseñad diseñadas as para para efectuar efectuar desplaz desplazamie amientos ntos cortos, cortos, resulta resulta necesario usar remolques para transportarlos a grandes distancias.
Los tractores, como las tramas, son equipos utilizados en los grandes movimientos de tierras debido a su alta producción y rendimiento. Son equipos que permiten cortar, transportar y esparcir el material en volúmenes considerables. 1.1 Tractores de oruga (VER VIDEO)
Son máquinas que se emplean especialmente en el corte y empuje de material, lo que exige que estén dotados de un máximo de fuerza. Son más eficientes cuando se traba trabaja ja en la exca excavac vació ión n de terre terrenos nos cuya cuya confo conformac rmació ión n es limos limosa, a, y permi permite ten n trabajar en terrenos pantanosos o húmedos. Debido a que están fabricados para desplazamientos cortos, hay necesidad de utilizar remolques para el transporte a grandes distancias, a fin de evitar la disminución de su vida útil. En movimientos de tierras los tractores de oruga se emplean para ejecutar los siguientes trabajos: - Desbroce (tala de árboles) - Descapote (remoción de la capa vegetal) - Rellenos (empuje del material) - Construcción de cunetas - Empuje de Traíllas - Carguío de vagones
Características: En el diseño actual de estos equipos, se han aplicado avances técnicos y experiencias que han permitido dotarlos de ciertos componentes que facilitan la operación y aumentan la potencia. Uno de ellos son las llamadas unidades de control hidráulico, las cuales permiten accionar la topadora y cualquier otro accesorio del equipo.
Topadora. Comúnmente se define como hoja empujadora o cuchilla. Se utiliza para cortar, empujar o esparcir material; puede estar instalada en forma recta o angular.
La distancia económica de empuje de material o equipos por medio de la topadora, es de 7 a 90 metros. La selección del tipo de hoja topadora que se debe usar, es regida por la clase de trabajo que se ha de realizar y el modelo o tipo de tractor en el cual se va a montar. Existen en el mercado los siguientes tipos de hojas topadoras: 1. Hoja "U" (universal) . Las amplias alas de esta hoja facilitan el empuje de altos volúmenes de material en largas distancias; se utiliza especialmente en habilitación de tierras, apilamiento y alimentación de tolvas. No es recomendable en cortes por no poseer buena penetración. 2. Hoja "S" (recta). La hoja recta es la más versátil de todas. Es más pequeña que la hoja "Uno”, por lo tanto más fácil de maniobrar; puede empujar gran cantidad de material, tiene mejor penetración y permite mover con facilidad materias densas. 3. Hoja “!\" (angulable). Se denomina así por la posición en ángulo en que se instala, alcanzando 25 grados a la derecha o a la izquierda. Esta diseñada para empujes laterales. Se utiliza especialmente en cortes iniciales, rellenos, apertura de zanjas y otras labores similares. 4. Hoja "C" (amortiguada). Se utiliza sobre todo en los tractores de mayor potencia, para el empuje de traíllas en marcha. Posee unos amortiguadores de caucho que aminoran los impactos al con tacto con el bloque de empuje de las traíllas. Técnicas para el empleo de los tractores con topadora. Para lograr una buena producción del tractor con topadora se requiere la utilización de una adecuada relación entre la hoja empujadora y el tractor.
Se deben considerar primero la clase de trabajo que hará el tractor y el material que se va a mover. A continuación y de acuerdo con los trabajos que este equipo puede realizar, se enumeran algunas de las técnicas que se pueden aplicar: a) Desbroce. - Se logra facilidad y efectividad en el derribamiento de matorrales y árboles pequeños, haciendo que la cuchilla penetre algunos centímetros en la tierra, en tal forma que permita trozar las raíces. Cuando la altura y contextura del arbusto permite ser empujado, debe levantarse la hoja topadora lo más alto posible, de manera que se obtenga en esta forma un mayor brazo de palanca y así efectuar el empuje hacia el sector deseado de caída.
La acción a seguir es la de bajar la hoja hasta que ésta pueda penetrar en el suelo y empujar las raíces expuestas hasta lograr que el árbol se desprenda de la tierra. - Los árboles de tamaño regular (entre 30 y 75 centímetros de diámetro) requieren mayor cuidado, habilidad y trabajo. Primero se debe tomar contacto con el árbol, colocando la cuchilla a nivel y de tal manera que quede centrada para obtener de esta manera el mayor brazo de palanca; a continuación, se empuja varias veces, colocando el acelerador a la mitad y observando hacia la parte superior del árbol, con el fin de cuidarse de las ramas que se puedan desprender. Cuando se considera que el árbol se encuentra listo, se procede a abrir el acelerador, a la vez que se dirige la máquina hacia adelante. Se continúa el proceso, aplicando las técnicas utilizadas en el desbroce de árboles pequeños. - Cuando se trate de derribar árboles de significante altura, se procede de la siguiente forma: 1. Se determina la dirección de caída, luego se efectúan cortes en el lado opuesto hasta lograr una profundidad aproximada de 50 cm, de tal forma que se puedan trozar las raíces de mayor diámetro. 2. Se cortan las raíces adyacentes en la forma que se hizo anteriormente. 3. Se construye una rampa de tierra en el sector desde donde se va a efectuar el empuje, para lograr un mayor brazo de palanca. Una vez preparado, se procede a empujar. Cuando el árbol empiece a caer, se retrocede la máquina rápidamente; a continuación debe llenarse el hueco, nivelando el terreno. El tronco se debe empujar al área determinada para corte o arrastre. b) Descapote. Consiste esta operación en remover la capa superior del suelo, la cual no es utilizable como material de relleno. La distancia ideal de corte para ejecutar este trabajo a satisfacción y lograr una alta producción con el mínimo de desgaste del equipo, es de 90 metros. c) Rellenos. Son trabajos de empuje de material para colocarlo como relleno en un determinado sitio de construcción. Los tractores que utilizan hoja angulable son ideales para rellenar canales, pues pueden empujar el material hacia la zanja a medida que el tractor marcha hacia adelante. Debe tenerse especial cuidado de no pasar el tractor por encima de obras de arte cuando se cumplan tareas de relleno, a menos que existan 30 cm. de material sobre las mismas. d) Construcción de cunetas. Las cunetas que tienen forma de "V" pueden ser construidas así: cuando la cuneta se va a iniciar y el equipo no puede colocarse paralelo al eje de la vía, debe utilizarse como rampa el lado interior del canal; esto
suele hacerse generalmente para los 6 primeros metros; a continuación, se gira el tractor para tomar una posición paralela a la cuneta, colocando las orugas sobre la parte interior de la rampa; en esta forma la topadora habrá tomado la posición adecuada para cortar o hacer una cuneta tipo "V". La hoja angulable con inclinación lateral es la más apropiada para esta clase de trabajo, pues permite arrojar el material al borde del canal a medida que el tractor sigue hacia adelante. e) Empuje de traillas. Los tractores equipados con hoja forman una excelente unidad para empujar traíllas al efectuarse el corte o carguío. Para efectuar el empuje el tractor debe estar colocado en la parte posterior de la traílla y debe empezar el empuje simultáneamente con el movimiento de la traílla en el sector de corte. . - La distancia de empuje no debe exceder de 90 metros. - Dependiendo del número de traíllas, el tractor, en su viaje de regreso, puede aflojar el material con el desgarrador; esto permite cargar mayor volumen de material, reduciendo el tiempo de cargue. f) Carguío de vagones. Pueden usarse las topadoras en trabajos secundarios como el cargar vagones y volquetes cuando no se dispone de equipos especiales para el carguío, o cuando las condiciones del área lo exigen. Se utilizan para este tipo de trabajo plataformas hechas de material, acero, madera, etc. Las estructuras de estas plataformas deben ser lo suficientemente resistentes como para soportar el peso del tractor y de la carga, teniendo especial cuidado de apisonar material sobre la plataforma para preservarla del desgaste ocasionado por las orugas. Para cargar los vagones se puede hacer uso de una tolva o zanja que permita la caída del material. 1.2 Tractores de llantas.
El tractor de llantas se usa cuando el acarreo se hace en distancias lo suficientemente grandes como para desarrollar velocidades más o menos altas, o donde el tractor de orugas pueda perjudicar la superficie de rodadura de una carretera o pista. Por tener llantas, este tractor no es apropiado para trabajar en excavaciones. Recientes mejoras en el diseño del labrado de las llantas de estos tractores dan casi la misma capacidad de tracción bajo condiciones normales, que la que poseen los tractores de oruga, pero en Iodo o arena no se puede aplicar toda la potencia, porque las llantas se deslizan. El deslizamiento o patinaje de los tractores que remolcan traíllas o volquetes es contrarrestado con la aplicación de un mecanismo de transferencia pesado; este tipo de tractor tiene mayor velocidad y fuerza que los tractores de oruga, en relación con el peso. La movilidad y alta velocidad de este tipo de tractor, permite su aplicación en tareas extensas y separadas. Es particularmente utilizable como principal remolcador de traíllas y volquetes, en aquellos lugares
donde haya buenos caminos de acarreos y las distancias sean largas. Es excelente como remolcador de equipos pesados montados en bastidores o chasis, tales como trituradoras o tamizadoras.
1.2 Traíllas y mototraíllas (VER VIDEO)
Tanto las traíllas motorizadas como las remolcadas, son máquinas empleadas para efectuar grandes movimientos de tierra, realizando los trabajos en forma simultánea: corte, cargue, transporte y distribución de material. Se utilizan preferencial mente en obras tales como la construcción de ae ropuertos, vías y explanaciones para la construcción de instalaciones. Las traíllas remolcadas pueden ser utilizadas para distancias económicas entre los 90 metros y los 450 metros. Las traíllas motorizadas (mototraíllas) pueden utilizarse en distancias comprendidas entre los 270 metros y los 1.500 metros. Este equipo es óptimo cuando hay necesidad de hacer préstamos laterales de material que no ten ga predominio de piedra o de roca. Cuando se presenta un terreno de conformación rocosa, se requiere la ayuda de un escarificador y también de un tractor empujador, para así obtener el máximo de rendimiento. 1.2.1 Técnicas para obtener el máximo rendimiento de las traíllas. Las siguientes consideraciones deben tenerse en cuenta para obtener el máximo rendimiento o eficiencia de las traíllas. a) Al efectuar un corte. Es necesario que el operador lleve la cuchilla a nivel, teniendo especial cuidado con los huecos, piedras y prominencias del terreno. Con ayuda de un tractor empujador y utilizando una misma velocidad, se pueden efectuar buenos cortes. Al cargar con ayuda de tractor empujador. Cuando se utiliza un tractor empujador para ayudar al cargue de las traíllas, estos pueden efectuar 45 empujes en una hora aproximadamente. El tiempo aproximado que necesita el tractor para tomar contacto con la traílla es de medio minuto; en la operación de cargue el tiempo es de un minuto.
Para mantener el tractor empujador en constante operación, la traílla debe ser colocada lo más cerca posible del sitio donde el tractor se encuentra listo para efectuar el empuje. El operador de la traílla determina el sitio donde se ha de efectuar el corte; es importante que tanto el operador del tractor como el de la traílla, se mantengan en perfecta coordinación, para evitar pérdida de tiempo y posibles daños en las llantas de las traíllas. b) Cargando en pendiente hacia abajo. Cuando se trata de cargar en dirección de la pendiente hacia abajo, se utiliza la fuerza de la gravedad, la cual actúa sobre el tractor y la traílla. Dicha pendiente debe utilizarse cuando los cortes lo permitan. c) Transporte de material. El máximo de eficiencia en el transporte de material es de gran importancia ya que esto requiere mayor tiempo que el empleado en las otras operaciones. Los siguientes factores aumentan la eficiencia en el transporte: 1. Eliminación de pendientes desfavorables. En lo posible, deben ser eliminadas las pendientes desfavorables, ya que ocasionan disminución de velocidad, y por lo tanto, aumenta el número de viajes a efectuarse. 2. Mantenimiento de vías. El buen mantenimiento de las vías evita la vibración, así como las sacudidas fuertes de las máquinas, facilitando una buena operación de las mismas; reduce el mantenimiento y aumenta la eficiencia del operador. Por tratarse de que el tránsito de traíllas está considerado como tránsito pesado, es necesario que las vías tengan muy buena compactación para mayor comodidad y movilidad. En lo posible, deben ser construidas dos vías, ya que con esto se facilita el recorrido de las traíllas.
3. Descargue. A medida que se descarga, el material debe ser tendido por capas, de acuerdo con las necesidades del terraplén; sin embargo, para completar esta operación se requiere el trabajo de un tractor o de una motoniveladora. Normalmente la operación de descargue ayuda al trabajo de compactación. Las técnicas de descargue están supeditadas a la clase de material por extender y al espesor de las capas que constituyen el relleno o terraplén.
Cuando se trata de efectuar un relleno en un tramo largo y ancho deberá comenzarse del centro hacia los extremos del tramo, extendiéndose el material en forma longitudinal. 1.3 Desgarradores
En el movimiento de tierras muchas veces se presenta la necesidad de romper o aflojar el material que conforma el suelo para poder utilizar un equipo de corte, empuje o transporte. Esta acción es ejecutada por el equipo denominado desgarrador. Sin embargo, es necesario saber que no todas las materias pueden desgarrarse. La condición de las rocas determina su facilidad de desgarramiento. Por ejemplo, las rocas sedimentarias, las rocas estratificadas o laminares, la capa dura de arado, las arcillas, esquistosas, o la grava cementada, permiten la utilización del desgarrador, en cambio las rocas volcánicas y metamórficas ofrecen dificultades en su utilización. Las formaciones de rocas en mantos de gran espesor, requieren ser frag mentadas con explosivos. Algunas de las características físicas en la constitución del material por desgarrar que favorecen el uso de este equipo son:
- Fracturas, fallas y planos que reducen la resistencia. - La acción de los elementos, en particular los cambios de temperatura y humedad. - Fragilidad y naturaleza cristalina. - Alto grado de estratificación o estructura laminar. - Grano grueso. - Formaciones permeables de arcilla, arcilla esquistosa y rocas diversas. - Poca resistencia a la comprensión. Las siguientes características dificultan el desgarramiento: - Masas grandes y homogéneas. - Naturaleza no cristalina, o sea que no son quebradizas. - Carencia de planos de poca resistencia. - De grano fino y sólido agente de cimentación. - Contextura permeable en la que la humedad puede impedir el desgarramiento, debido a que la materia se torna plástica. El empleo del método sísmico con la materias del subsuelo, constituye un paso para determinar el grado de desgarrabilidad, pues confiere nuevas posibilidades de aflojar las materias a costos más bajos. 1.3.1 Selección del desgarrador. Se consideran tres factores para elegir un equipo adecuado: a) Presión hacia abajo disponible en la punta. Determina si se logra la penetración del desgarrador y puede mantenerla. b) Potencia del tractor en el volante. Determina si el tractor posee la fuerza para que avance la punta. c) Peso bruto del tractor. Determina si el tractor tiene la tracción suficiente para utilizar su potencia.
Existen 3 diseños básicos de desgarradores (varían de un fabricante a otro): tipo gozne, diseño en paralelogramo y desgarrador en paralelogramo ajustable CAT. Es importante tener en cuenta la facilidad de penetración y la capacidad para mantener la profundidad de desgarramiento, ya que si no es posible la penetración en una materia, no puede desgarrarse. De igual manera, la fuerza de levantamiento suele ser un factor de rendimiento con todo tipo de desgarrador. Vástagos. En desgarramiento se utilizan tres tipos de vástagos: vástagos curvos, rectos y de curva modificada. Cada cual posee ventajas específicas con ciertos tipos de suelos. 1. Vástago curvo. Posee acción de levantamiento sobre materiales densos y de tipo laminar.
2. Vástago recto. Ofrece buena capacidad para desgarrar materiales de fractura, en bloques o lajas. 3. Vástago de curva modificada. Combina las características de los anteriores. 1.3.2 Técnicas para desgarrar. Los métodos empleados para desgarrar suelos dependen de las condiciones existentes. Generalmente, es necesario efectuar pruebas con el fin. de decidir cuál es el método que fragmenta más rocas con el menor esfuerzo. Sin embargo, estas pruebas pueden eliminarse estableciendo relaciones con trabajos anteriores realizados con materias similares. Algunos factores que deben tenerse en cuenta son los siguientes: a) Velocidad. Se debe utilizar la máxima velocidad; esto determina una producción más económica, por cuanto se evita desgaste del tren de rodaje y de las puntas del vástago. Es preferible aumentar el número de dientes en vez de aumentar la velocidad, cuando se trate de materiales fáciles de desgarrar. b) Número de dientes. Los trabajos se deben comenzar con un diente. Si el material es de fácil penetración y se obtiene buena fragmentación, se pueden utilizar dos dientes. Se utilizan tres dientes con materias muy fáciles de desgarrar, tales como la capa dura de arado o la arcilla esquistosa. c) Profundidad. En ocasiones es práctico desgarrar a la mayor profundidad que sea posible, pero cuando hay demasiados estratos, es desventajoso. Lo más aconsejable es desgarrar a menor profundidad y extraer el material en sus capas naturales en vez de hacer una pasada a plena profundidad. Una pasada a media profundidad afloja el material para hacer el siguiente a plena profundidad. Generalmente, el desgarramiento con un solo diente da óptimo rendimiento, pero los materiales dispuestos en estratos delgados, como las arcillas y las arenosas más densas, se desgarran utilizando más dientes a poca profundidad. d) Espacio entre pasadas. El espaciamiento entre pasadas determina la producción, pues indica el tiempo requerido en un sector determinado. Entre mayor sea el espacio entre pasadas, menor es el costo por m3, y si es menor el espacio, se obtienen fragmentos más pequeños. Debe tenerse en cuenta el empleo final del material y la forma de moverlo. El espacio entre pasadas está determinado por el tamaño máximo que pueda usarse en la trituradora, las limitaciones impuestas por el transportador y el método de acarreo. Cuando se obtiene una penetración completa, un espaciamiento de 0.9 a 1.5 metros es satisfactoria con muchos materiales. e) Dirección de desgarramiento. La dirección de desgarramiento depende del trazado de la obra. Cuando se desgarra el material de corte de una traílla, debe
hacerse el desgarre en la misma dirección en que se va a cargar. Por lo general, se debe desgarrar cuesta abajo, cuando sea posible, a fin de utilizar la máxima potencia y peso del tractor. El desgarramiento cuesta arriba se emplea para conseguir mayor presión hacia abajo. Desgarramiento cruzado. Este método hace el corte escabroso y es desventajoso para traíllas y otros equipos de excavación, por consiguiente debe evitarse. Se debe usar sólo cuando el desgarramiento en un sentido no fragmenta bien la formación de las rocas. Este método fragmenta el material que se desprende en lajas grandes y afloja el material en el cual una sola pasada con el desgarrador produciría canales profundos. El desgarramiento cruzado exige hasta el doble de pasadas que el desgarramiento en pasadas paralelas, pero facilita el empleo de desgarradores en casos donde sería necesario el uso de explosivos. 1.3.3 Retiro del material desgarrado. No se aconseja retirar todo el material desgarrado con hoja topadora o traílla, antes de profundizar el desgarramiento; se debe mantener material desgarrado por lo menos varios centímetros sobre la formación no desgarrada, a fin de mejorar la tracción de la máquina. Desgarramiento en tándem. Utilizando un tractor para que empuje al que tira del desgarrador, se extiende la escala de materiales desgarrables. No se recomienda el desgarramiento en tándem con un solo vástago si se utiliza un modelo de varios vástagos. Al utilizar un tractor más, se doblan los costos pero se eleva la producción 3 ó 4 veces.
AUTOEVALUACION TRAILLAS Y MOTOTRAILLAS
1.
Defina que son traillas y escriba cuatro funciones que cumpla la trailla a) b) c) d)
2.
_____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________
Escriba las ventajas de cargar material en una trailla . a) b) c) d)
3.
_____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________
Marque con una X las presentaciones correctas que encontramos de mototraillas a) b) c) d)
4.
Tractadas y autotractadas Diesel y a gasolina Con tractor de dos y cuatro ruedas Con tractor de orugas y tractor de llantas
Enumere las presentaciones en las cuales encontramos y vienen las traillas _______________________________________________________________ ____________________________________________________.
5.
Encierre cual de las siguientes velocidades puede desarrollar las mototraillas: a) b) c) d)
6.
Entre 80 y 70 kilómetros por hora Entre 50 y 55 kilómetros por hora 50 Kilómetros por hora Ningunas de las anteriores Marque con X las operaciones que realiza una trailla
a) b) c) d)
Excavar – izar – amontonar – acarrear – extender Excavar – amontonar – seleccionar – acarrear Cargar – acarrear – excavar – descargar – extender Cargar – seleccionar – descargar – extender
–
excavar UNIDAD II
