curso de topografia agricola

Ing.Agr.Michel Koolhaas, M.Sc. Prof.Adjunto.

Curso de TOPOGRAFÍA AGRÍCOLA 12 .Tema : VOLUMETRIA y Movimiento de Tierra.-

Mayo 2004

Introducción.- Un tema de aplicación práctica múltiple de la topografía es la determinación de volúmenes de tierra y agua. Revisaremos aquí en primer lugar, los levantamientos en cuadrícula que se aplican en pequeñas excavaciones y la base del cálculo de volumen de tierra. Luego seguiremos el tratamiento tratamiento del tema con la aplicación de los perfiles longitudinales, aplicados al volumen de tierra de embalses agrícolas. Posteriormente, analizaremos la metodología del cálculo del volumen de agua, aplicado a los embalses a partir de las las curvas de nivel de un área. Finalmente, para que los estudiantes visualicen la aplicación práctica de la volumetría en la ingeniería agrícola, un análisis rápido y somero de las máquinas de movimiento de tierras con sus aplicaciones. Antes de entrar en el desarrollo del tema en sí, vale v ale la pena recordar la d eterminación del volumen de dos figuras geométricas básicas, tales como el prisma triangular y la pirámide truncada

Fuente: K.Gieck, 1993, “Manual de Fórmulas Técnicas” Técnicas” 19ª Edición en español. Alfa Omega, México.-

Cuando se realizan trabajos de nivelaciones en un terreno, emparejamientos de campo, una situación ideal es aquella en que el volumen de excavación es igual al de relleno. Al completar una operación como esa no queda ningún exceso de tierra que se deba transportar a otra parte, ni se necesita traer al terreno ningún material extra o adicional. Tal condición sólo se puede obtener calculando el volumen de excavación y de relleno antes de empezar el trabajo, pero es una situación teórica. En la práctica es necesario tener en cuenta los esponjamientos de los materiales en la excavación para realizar los balances adecuados. Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Aguas. Área de Ingeniería Agrícola

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En el Uruguay no es frecuente, o más bien es extraordinario, salvo producciones muy intensivas, la nivelación de tierras. Es decir, una operativa, por la cual se excava el terreno en un lado para rellenar en otro, buscando superficies de plano inclinado controladas, buscando minimizar los movimientos movimientos de tierra. La nivelación de tierras por mínimos cuadrados, por ejemplo aplicados a los perfiles medios de un área de terreno levantada en forma de cuadrícula es la forma de realizar un estudio para minimizar los volúmenes de tierra a mover. Los valores de la tierra en el país, hacen completamente inviable la aplicación de esta vieja tecnología de topografía aplicada, porque cualquier movimiento de tierra es del orden o supera los 700 m 3 / há en nuestras condiciones. Por tanto, a dichos volúmenes unitarios de movimiento de suelos, con los valores de la tierra en nuestro país, resulta más conveniente desde la perspectiva del propietario realizar inversiones en más tierra que realizar inversiones unitarias de mayor valor.

12.1 Volumen de Excavación (Levantamiento en Cuadrícula) Veamos el ejemplo de una excavación para un a edificación, como un galpón. Cuando la excavación es relativamente pequeña y la pendiente del terreno donde se realizará la obra es uniforme, se puede considerar la excavación como un prisma. Al multiplicar el área de excavación por la altura promedio pr omedio de las esquinas, obtenemos el volumen aproximado de tierra que se debe excavar En la figura 12.2 se muestra la excavación rectangular de un área de 6 x 10, con las curvas de nivel que muestran la superficie del terreno natural con una pendiente aproximadamente uniforme.

Fig. 12.2 Excavación rectangular para un Galpón de 6 x 10 m.-

Si el fondo de la excavación se fuese a llevar a cota 49.50, veamos cual es el volumen de tierra a excavar. Interpolando entre las curvas de nivel, las cotas en las esquinas serían: Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Aguas. Área de Ingeniería Agrícola


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A=50.35 B = 51.15 C = 52.10 D = 51.25; por tanto, al restar el nivel del fondo de la excavación, 49.50, de estos niveles, las alturas de excavación en las esquinas son A= 0.85 B = 1.65 C = 2.60 D = 1.75 Entonces la altura promedio de excavación multiplicada por el área de excavación es (0.85 + 1.65 +2.60+1.75) / 4 x 6 x 10 = 103 m3 de excavación. Cuando las excavaciones sean mayores o cuando la superficie del terreno es irregular, se recomienda un sistema bastante semejante de cálculo. En este método el área se divide en un cierto número de áreas menores, la altura promedio se calcula tomando las alturas en un mayor número de vértices, y el volumen resultante se calcula con mayor exactitud. Es decir, que resumiendo, si tenemos cuatro vértices en un área, el promedio de profundidades de corte en un área nos dará un valor representativo de corte, tal que multiplicado por el área correspondiente, resultará en el volumen de excavación buscado. A veces, si la precisión requerida requer ida es mayor, se toman los vértices de a tres, por lo tanto, el promedio se calcula en base a tres valores de corte y el área es un triángulo, en lugar de un cuadrado o un rectángulo. Veamos el ejemplo de la la figura 12.3, donde la excavación propuesta es que el nivel del fondo debe ser cota 104.00. Veamos los metros cúbicos de tierra que se deben excavar.

Fig.12.3 Excavación en un área irregular, con nivel del fondo a cota 104.00.-

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Se divide el área problema en una cuadrícula de 5x5, o sea cuadrados de 5 metros de lado. Las cuadrículas pueden ser cualquiera de tamaño conveniente cuadradas o rectangulares. En nivelación de tierras para riego se utilizan cuadrículas por ejemplo, de 25x25 m, 25 x 30 m, 30x 30 m., en cambio, si el objetivo es el drenaje de tierras estas cuadrículas pueden llegar a ser de 50 x 50 m.De acuerdo con la figura, podemos asignar a cada nodo de la cuadrícula una letra a, b , c o d en las cuales : a designa los nodos que pertenecen a un solo cuadrado, b designa a los nodos comunes a dos cuadrados , c designa a los nodos comunes a tres cuadrados y d designa a los nodos comunes a cuatro cuadrados. De acuerdo a la explicación inicial, se calcula la altura de excavación en todos los nodos y también las sumas de las alturas de todos los puntos a,b,c, y d. Por tanto, ordenando las alturas de corte según el criterio establecido: a 107.85 105.65 107.30 108.60 109.65 104.00 104.00 104.00 104.00 104.00 3.85 1.65 3.30 4.60 5.65 altura de cortes ∑ a = 19.05

b 107.30 106.80 106.25 106.55 106.95 107.85 108.70 108.70 104.00 104.00 104.00 104.00 104.00 104.00 104.00 104.00 3.30 2.80 2.25 2.55 2.95 3.85 4.70 4.70 altura de cortes ∑ b = 27.10

c 107.95 104.00 d 107.95 104.00 3.95

altura de cortes ∑ c = 3.95 107.35 106.90 107.30 104.00 104.00 104.00 3.35 2.90 3.30

altura de cortes ∑ d = 13.50

Finalmente, el cálculo del volumen en metros cúbicos se realiza por medio de la fórmula Volumen = área cuadrícula x [∑ a + 2 ∑ b + 3 ∑ c + 4 ∑ d ] / 4 Vexc = 25 m2 x [19.5 + (2x27.10) + (3x3.95) + (4x13.50)] / 4 = 869.38 m3 que es el número de metros cúbicos de tierra que se deben excavar.



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12.2 Volúmenes de Corte y Relleno a partir de Curvas de Nivel Una forma más sencilla y más eficiente para calcular volúmenes de tierra, excavación y relleno, es a través del uso de las curvas de nivel. De hecho, ésta es una de las razones principales para generar planos de curvas de nivel de un área de terreno donde es preciso realizar una obra de movimiento de suelos. La figura 12.4 muestra una parte de una parcela de terreno, donde las curvas de nivel indican un relleno. Es decir, dentro del área limitada del relleno, las curvas de nivel punteadas muestran las curvas de nivel originales del terreno antes del proyecto y las curvas continuas, indican los extremos del relleno proyectado. Los puntos a, a´, b, b´, etcétera, indican los extremos del relleno. Las áreas entre las curvas de nivel originales y terminadas de acuerdo con el proyecto se identifican con A, B, C, D, y E.

Fig. 12.4 Ilustración del cálculo de rellenos /excavaciones por curvas de nivel.



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Por tanto, el volumen de relleno entre cotas 30 y 22 corresponde a la suma de las áreas [(A + E)/2 + B+ C+ D ] x 2. Para obtener el volumen total de relleno, a lo anterior debería adicionarse los volúmenes de 2 A / 3 + 2 E /3 ). Por tanto el cálculo de volúmenes de tierra en base a planos de curvas de nivel tiene mucho potencial de desarrollo y sobre todo en vinculación con programas automáticos de evaluación de movimientos de tierra en el área agrícola.

12.3 Volumen de tierra a partir de un Perfil Longitudinal. Para el cálculo del volumen geométrico de un terraplén para embalse de agua, se determina el perfil longitudinal del emplazamiento o del eje de la obra, para luego conformar una serie de puntos, definidos por una progresiva, o distancia acumulada desde un origen arbitrario, con su cota correspondiente. De esta forma para cada uno de los puntos dentro de un perfil, quedan definidas unas alturas de relleno determinadas, que determinan una sección también determinada en función de la relación de taludes de los lados del terraplén y del ancho del coronamiento correspondiente. Véase la figura 12.5 donde se muestran una sucesión de cinco secciones igualmente distanciadas a 100 metros, A 1, A2, A3, A4, A5. Para hallar el volumen compactado geométrico del terraplén entre las secciones A 1 y A5 inclusive, es necesario averiguar las áreas de las correspondientes secciones A i , desde i = 1, ....5 .- Luego, tomando un área representativa entre dos secciones consecutivas, y multiplicando por la distancia entre las mismas, obtenemos el volumen parcial entre dos secciones consecutivas. Finalmente, sumando en forma acumulada los volúmenes parciales entre cada una de las secciones, obtenemos el total acumulado correspondiente a las secciones consideradas. El Ai de cada sección se halla por el área de un trapecio Ai (m2) = b hi + Z1 hi2 /2 + Z2 hi2/ 2

(1)

Donde b y hi son el ancho del coronamiento y altura de terraplén en metros para cada uno de los puntos del perfil, respectivamente, y Z1 , Z2 son la relación de taludes de los lados húmedo y seco, respectivamente. Las relaciones de taludes Z están expresados como cotg del ángulo α de la pared inclinada con la horizontal, unidades de desplazamiento horizontal por unidad vertical. Para calcular las áreas de las secciones trapezoidales, hasta 6 metros de altura de terraplén, el lector puede recurrir a la tabla que se presenta en la página siguiente, donde se muestran relaciones equivalentes a la estándar y otras diferentes si considera conveniente evaluar taludes más tendidos. La tabla se maneja de la siguiente forma, para un relleno por ejemplo, de h = 2,5 m, con ancho de coronamiento b = 3 y taludes 3:1 y 2:1, se entra en la fila 2,5 y se busca en la primera columna, correspondiente a los taludes convencionales, el área



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de los dos triángulos de la sección, el valor 15,63, al cual hay que sumar el valor que se encuentra en la misma fila y columna correspondiente al ancho de coronamiento de 3 m, que es el valor, 7,50, (área del rectángulo, 2,5 x 3 ), por lo cual el área de la sección 15,63 + 7,5 =23,13 m 2 .De lo contrario, mediante la programación en una calculadora programable de la fórmula (1), las cuales son de gran utilidad para el técnico de campo, que llevará en su bolsillo gran cantidad de información de diverso tipo (topográfica, hidrológica, hidráulica), calculará el área de cualquier tipo de sección con taludes únicos. El área representativa entre dos secciones consecutivas, generalmente se asume como aquella igual al promedio entre ambas. El problema es, que cuando una de las mismas tiende a cero, el error en ese sector es del 50%, por ello la fórmula más precisa para el área representativa, A rep , es la siguiente

A rep. = [ A i + A i+1 +

√( Ai . A i+1 ) ] / 3

(2)

En efecto, la fórmula (2), comprende todos los casos, cuando una de las secciones es cero, estamos frente al problema de determinar el volumen de un prisma triangular, área de la base por altura dividido por tres. La fórmula mostrada es el caso de la pirámide truncada mostrada en un principio.

Fig 12.5 Volumen entre A1y A5 = 25mx [(A1+A5)/2 +A2+A3+A4 ]



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Ejemplo : Para una altura de relleno h = 6,00 m. Con relación de taludes 3:1 y 2:1, y ancho de coronamiento b = 4,0 m, el área de la sección trapezoidal es de A( m2 ) = 90,00 + 24,00 = 114,00 m 2, así continuando, si h =5,75 la sección A = 82,66 + 23,00 = 105,66 m2.-


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Con relación al volumen de tierra a mover para realizar determinada estructura, hay que tener en cuenta, que los terraplenes se pagan a terraplén compactado. Es decir, que no importa el tema del esponjamiento de las tierras al excavar y las pérdidas de materiales durante el transporte, esos son problemas del contratista de maquinaria a la hora de presupuestar una obra. Por lo tanto, es preciso especificar la llamada excavación no clasificada que se compone del total de volumen de tierra compactada necesaria para conformar la obra especificada. Así la excavación no clasificada incluye el volumen geométrico de terraplén, más las excavaciones adicionales. Por ejemplo, estas excavaciones adicionales, incluyen la limpieza de la cobertura vegetal en la zona de implantación del terraplén, si esta es retirada completamente del área, así como de la zanja de anclaje o dentellón. Así en el ejemplo de cálculo mostrado arriba, el volumen de excavación no clasificada total asciende a 9.894 m 3.-




Ejercicio 1: Calcular el volumen de tierra para construir un depósito con taludes 2:1 a ambos lados y ancho de coronamiento 2,5 metros, de acuerdo con la

información del plano topográfico (escaneado), sabiendo que la cota del fondo del mismo se mantiene en 140,00 y la altura del coronamiento será de 142,70 m. ¿está el movimiento compensado sacando el préstamo dentro del área del depósito?

Ejercicio 2: Con los datos del perfil del tajamar adjunto, calcular el volumen de tierra para un tajamar con taludes 3:1 y 2:1, ancho de coronamiento b = 3,0 y coronamiento en cota 11,00.-







12.4 Volumen de agua a partir de curvas de nivel. Para calcular el volumen de agua, en forma precisa, debemos tener la información de la carta topográfica, procesada en un programa CAD, como por ejemplo el IntelliCAD 1, obtenemos las diferentes áreas para luego calcular el volumen embalsado para cada cota. Con la carta topográfica se extraen las áreas correspondientes, a las áreas encerradas por cada plano irregular, definido por el área encerrada entre la curva de nivel correspondiente, y el eje del terraplén cuyo emplazamiento se está estudiando. Con esta información, se prepara una tabla con las cotas y en la fila correspondiente se anotan las áreas encerradas por cada cota y el eje del emplazamiento, y luego a su costado el volumen de agua embalsado hasta la cota correspondiente. El volumen de agua embalsado a una cota correspondiente, será el resultado de la suma de una serie de volúmenes parciales. Para determinar el volumen, se tiene en cuenta que la variación de la forma del terreno es uniforme, y se toma como representativa entre dos consecutivas, el promedio de ambas. O sea, que se tenemos una serie de áreas A1 ............ An, separadas por una distancia d, el volumen total entre la sección 1 y la sección n estará dado por la fórmula V = d (A 1+A2)/2 + d (A2+A3)/2 +d (A4+A5)/2 + ..........+ d (A

n-1 +An)/2

= d ( A1 /2 + A 2+ A3+…….+ A n-1 + A n / 2 ) = d ( (A1 + An ) /2 + A2 +A3 + ………A n-1 ))

(1)

el término d es la distancia entre las curvas de nivel o intervalo vertical En efecto, el cálculo del volumen se realiza de la forma siguiente: COTA

AREA 2

m

116 117 118 119 120 121 122 123 123.5

1.155 7.398 17.190 57.877 130.494 243.297 406.774 594.249 679.794

VOLUMEN 3

m

0 4.727 16.571 54.104 148.290 335.185 660.221 1.160.733 1.479.244

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IntelliCAD,IntelliCAD Premium EditionV.32001/2002, CAD Manufacturing Solutions .www:intelliCad.com




De acuerdo con (12.4.1) el volumen total en la cota 123 es igual a ( 1.155+594.249)/2 + 7.398 + 17.190 + 57.877 + 130.494 + 243.297 + 406.774 = 1.160.733 m 3.

Relación Cota - Volumen Embalsado Proyecto Presa 2 Arroyo "de la Pedrera" 124 123 ) 122 m ( 121 120 A T 119 O 118 C 117 116 115

1475793

1158432 660221 335185 148290 54104 16571 4727 0 0

200000

Cota

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

1600000

Volumen en me tros cúbicos

Una forma de representar la volumetría de un embalse es la gráfica que se muestra donde la cota aparece en ordenadas y los volúmenes en abcisas. También se puede realizar la representación colocando los volúmenes en ordenadas y algunos técnicos prefieren realizar la representación a la inversa. La capacidad de un reservorio se determina fácilmente y con suficiente aproximación, para cálculos preliminares, conociendo la longitud máxima del lago con relación al centro de la presa, y sabiendo el ancho máximo de la misma, la cual es igual a la longitud de la presa, aplicando la fórmula (2). De lo contrario, otra forma, estimando el área del espejo de agua, a través de la digitalización de una carta topográfica de la zona, o una foto controlada con información topográfica de campo, sabiendo el área aproximada del espejo V m3

≈

A ( há )

x

10.000 (m2/há)

x

H (m)

x

0,43

(2)

donde: A es el área del espejo, H es la altura máxima de agua y el número 0,43 es un coeficiente de forma, para determinar el volumen máximo del lago. Por supuesto, hay casos, donde el lugar de emplazamiento es un estrangulamiento notable, y el ancho máximo no coincide con la longitud del terraplén; por ello, el término área del espejo resuelve este factor de error. En caso de considerar la necesidad de algunos puntos auxiliares a cota máxima del lago, se realiza un relevamiento, se toman las coordenadas polares de los respectivos puntos y luego con las coordenadas de todos los puntos del espejo de agua, se aplica la fórmula Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Aguas. Área de Ingeniería Agrícola



del área en una calculadora programable o se introducen las coordenadas de los puntos relevados en un programa CAD. Cuando los estudios de factibilidad han avanzado suficientemente, la determinación de la volumetría se realiza como se ha especificado inicialmente, determinando las áreas encerradas por las diferentes curvas de nivel y el lugar del emplazamiento de la presa a diseñar.




Anexo Máquinas para movimiento de Tierra 12.5 Bulldozer . El Bulldozer es una máquina típicamente de excavación y de empuje, que se compone de un tractor de orugas o bandas, provisto en la parte delantera de una cuchilla horizontal perpendicular al eje longitudinal del tractor.

El bulldozer es una máquina polivalente que permite realizar numerosos trabajos, tales como: - roturación, tala y arranque de tocones de árboles - empuje de tierras, de rocas desagregadas - nivelación y emparejamiento de tierras - perfilado - construcción de terraplenes - excavación de fosos y formación de pilas - corte o excavación de material Sin embargo el equipo tiene una limitante crucial en el área agrícola, su alto costo operativo y por ende el alto costo de la inclusión de la máquina en tareas agrícolas y/o de ingeniería agrícola. La máquina es insuperable en el empuje y el corte de materiales de préstamo, pero el empuje tiene que ser limitado a unos 50 metros, se dice que la distancia máxima “maximorum” de empuje puede ser hasta 100 metros, bajando en gran forma los rendimientos. La máquina tiene que trabajar acompañada para que sirva y por Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Aguas. Área de Ingeniería Agrícola



allí viene la carestía del movimiento de suelos. Para transportar un buldózer siempre es necesario una zorra Chata, y excepcionalmente pequeños Bulldozer ( Tipo D4) pueden acomodarse en un camión. Un dato a tener en cuenta es que los bulldozers al transitar por el terreno, aplican sobre el mismo una baja presión del orden de 0,85 a 0,95 kg/cm 2., por lo cual el diseño de este equipo los hace aptos para el trabajo de corte y carga en zonas húmedas con baja capacidad de soporte.

Fig 2.- Bulldozer Tipo D8, de los más potentes, más de 200HP

Como ejemplo y razón de mis dichos, tenemos la experiencia hace unos cuantos años(1980) en el Norte del país en la construcción de un embalse, con el apoyo de la Intendencia del Departamento. Las siguientes ilustraciones pretenden mostrar el complicado proceso de ejecución de un buen tajamar con esta máquina y la necesidad de contar con el apoyo de un tractor para compactar adecuadamente.-

El Bulldozer tendiendo material de aporte, al pasar por la salida del desagüe principal o de mínimas.-




Bulldózer D-7 acarreando a la distancia límite de 100 metros, para realizar un acopio cerca de la base del terraplén para luego subirlo y tenderlo.

Luego de acopiado el material al pie del terraplén la subida del mismo

El tractor agrícola transitando para asegurar una buena compactación de la tendida de material por parte del bulldozer. Nótese la cañería vertical que forma parte de la estructura del desagüe principal del tajamar o desagüe de mínimas.




Bulldozer aprontándose a iniciar el corte para la construcción de la salida del tajamar visto anteriormente, realizando una excavación horizontal para evitar concentraciones nocivas del agua de salida en ocasión de crecientes.

El bulldozer se desenvuelve muy bien en la construcción de canales de ladera y el lector comprenderá la afirmación al observar la figura de abajo.

Equipo de tres bulldozers Tipo D4 en la construcción de un canal de ladera para unas 600 hás de arroz en la zona de Yaguarón (RS-Brasil).-

12.6 Pala Cargadora. La pala cargadora frontal se compone de un tractor sobre neumáticos o sobre orugas, en cuyo caso se denomina Traxcavator, tiene una capacidad de 1,5 a 2,0 m 3. Generalmente la pala cargadora sobre tractor de neumáticos ( tipo Michigan) es con chasis articulado. La cuchara tiene un movimiento rotatorio sobre un eje horizontal, siendo el empleo de la misma fundamentalmente para: Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Aguas. Área de Ingeniería Agrícola


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la excavación en terreno llano de materiales sueltos o desagregados el desmonte en terrenos blandos limpieza de terrenos el tendido y nivelación de materiales.

Pala cargadora sobre neumáticos con chasis articulado, vulgarmente referida como “Michigan”, por la gran cantidad de palas de dicha marca.

Es una máquina típica de canteras de balasto y areneras, ya que se ajusta a las condiciones de trabajo establecidas anteriormente. También muchas veces se realizan pequeños tajamares con éstas máquinas, especialmente en la zona granjera del Sur del país o en el Este en zonas balnearias. 12.7 Retroexcavadora. Se llama retroexcavadora una máquina con la pala de cuchara con la abertura hacia abajo. La cuchara está montada en la extremidad del brazo, y se fabrican diferentes modelos para adaptar a las condiciones del trabajo y dureza del terreno.




El equipo de la retroexcavadora permite: -

la excavación de canales de drenaje y de riego la limpieza de zanjas la extracción de material bajo el nivel del terreno, pudiendo efectuarse el trabajo bajo el agua. La carga sobre medio de transporte ( p.ej.traillas).

Retroexcavadora en la colocación de tuberías de saneamiento .

Tipo de retroexcavadora (Pala Jumbo) específica para realizar drenes, con pala o cuchara de sección trapezoidal.




Pala Jumbo en una demostración, construyendo un canal de drenaje de sección trapezoidal




Retroexcavadora con martinete hidráulico, insuperable comparativamente frente a la demolición con explosivos, por ejemplo, en excavaciones de vertederos de represas .

Retroexcavadora tipo CAT 215 en la carga de material a traillas, obsérvese el tipo de área de préstamo.




Retroexcavadora en la excavación de material de préstamo de un tajamar con fines paisajísticos en una zona problemática para la retención de agua. Puede observarse la colocación de una lámina de PE para asegurar la estanqueidad.

12.8 El “Scraper” o Trailla2 Un elemento clave en el ejercicio de construcción de represas y embalses, fue la introducción por parte del “viejo” Plan Agropecuario, por 1966, de una maquinaria prácticamente desconocida en el país hasta entonces, que fue la traílla agrícola. Anteriormente, a la introducción de la trailla 3, el proceso de construcción de embalses, se encaraba con bulldozers (Fig.1) y otra maquinaria vial, pala cargadora y camiones, encareciendo los costos y en cierta medida complicando el proceso de construcción de reservas de agua. Esta máquina ha sido despreciada durante largos años en su capacidad de servicio en el área agrícola, recién a fines del sigloXX a nivel general en el país se la ha visto en los movimientos de tierra industriales y de caminería. Es sin lugar a dudas la máquina de movimiento de tierra con menores costos unitarios , o sea el precio de la excavación no clasificada realizada con esta máquina es imbatible.

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Transcripción del Libro del autor “Embalses Agrícolas. Diseño y Construcción”, 2003, Edit. Hemisferio Sur,336 p. también se la llama como Pala de arrastre y en portugués “raspadeira”

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La traílla vial, es una máquina que se carga empujada por un bulldozer, existen también traíllas autopropulsadas, pero cuando esta maquinaria la vamos a usar en el sector agropecuario, no compite en precios y tampoco en prestaciones.

Pero la “cacamba” como se la llama en portugués a la traílla, originada en el Brasil como adaptación a su medio de la traílla normal de tiro americana, fue difundida en forma masiva, a partir de aquella época. En efecto, a raíz de la difusión del llamado “modelo neocelandés” de mejoramiento de pasturas, se creaba una necesidad de aguadas artificiales con la subdivisión de los potreros, y los tajamares eran y son, la solución más económica. Incluso más de una industria local se desarrolló a partir de ésta introducción de ésta máquina de movimiento de tierra, en localidades como J.P.Varela (Dpto.Lavalleja) y Young (Dpto.Rio Negro) Las traillas normales de tiro viales exigían gran potencia, por tener capacidades del orden de los 7 m 3 como mínimo. En cambio la trailla agrícola, común, es una máquina generalmente de unos 3,6 m 3., con la posibilidad de colocar en tándem, utilizando un único tractor de 90 – 100 HP tracción sencilla . Por tanto, con un tractor agrícola, sencillo, se podía cargar, transportar y tender en una operación, 7,0 – 8,0 m3 de tierra (con algún artificio), con mayor agilidad y economía, bajando los costos y simplificando en gran forma la operativa del movimiento de tierra. Hay que tener en cuenta que al trabajar en tándem, las traíllas se cargan en orden, por lo cual el esfuerzo de tiro es diferente que para una traílla grande. Tractores y maquinaria, fabricada en el Brasil, originados del antiguo Oliver (Iowa,EE.UU), en la década de los 50,




Tractor CBT 2100/125 HP/Tracción sencilla + Traillas TATÚ

como el CBT 1090 y CBT 2100 (125 HP), de tracción sencilla, por su robustez, mecánica elemental, y economía de mantenimiento y operación, fueron los “pioneros” de la construcción y el movimiento de tierra para represas, junto a las traíllas de las marcas Madal , Grosspal y Tatú. Abajo se muestra un tandem de traíllas Rome, que son unas traíllas de 7 m 3 que normalmente, que exigen una potencia de 140 HP con tractores con doble rueda; por tanto, éstas movilizan el doble de tierra que las comunes.

Traillas Rome de 7 m 3 c/u., con tractor Müller 140HP/ 8 ruedas.

En los últimos años del siglo XX, en el sector de construcción de represas, irrumpieron éstas máquinas grandes, que tienen ciertas limitaciones, con las características de la ubicación y el lugar del emplazamiento. Necesitan una distancia mínima de 100 metros para cargar, por ello, a nuestro entender, no se acomodan bien a Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Aguas. Área de Ingeniería Agrícola



situaciones extensión.

de obra especialmente encajonadas o de préstamos limitados en su

Trailla Grosspal de descarga central, insuperable para el trabajo con materiales muy arcillosos, originaria de Uruguaiana,R.S.,Brasil.-

A nuestro modo de ver, las traillas comunes son más flexibles o adaptables a las diferentes situaciones, pero en movimientos de tierra de gran envergadura, el apoyo de equipos de gran tamaño puede disminuir los costos del Contratista. La trailla del tipo de descarga central, que se abre al medio (Grosspal) es una máquina excepcional en condiciones de tierras arcillosas húmedas, donde las de descarga trasera rinden poco y se vuelve difícil sino imposible el trabajo en condiciones como las descritas. Desde la década de los noventa, estas no existen en el mercado de máquinas nuevas.

Tandem de Grosspal con Ford 6600 (90 HP), tracción sencilla, en la construcción de un embalse en la zona arrocera de la Cuenca de Laguna Merim. (Foto 1982).-




Es un sistema de trailla que tuvo muchos detractores, por su mayor complejidad mecánica, con el sistema de articulación con un solo gato hidráulico, susceptible de mayores desgastes. No obstante en situaciones de tierras muy pegajosas y difíciles, por los años 90, entre los Contratistas de Embalses Agrícolas se la extrañaba por las virtudes para dichas condiciones. En definitiva, la trailla de descarga trasera, como de las marcas Madal, Tatú y Baldan, han predominado en el mercado, y resultan más versátiles, las que más se adaptan a las diferentes condiciones. En los últimos años, diferentes adaptaciones que la gente práctica realizó, fueron incorporándose paulatinamente en los modelos más recientes de las diferentes marcas. Unas marcas incorporan diseños de “boca” diferente que requiere menos tracción y otros realizan variantes mínimas en el ancho de la cuchilla de corte, así como en la forma y el diseño del rodamiento de las ruedas y el eje del mismo. Así también, incorporan variantes en el refuerzo transversal a la altura de los gatos hidráulicos, para asegurar una mejor y más fácil llenada de la pala de arrastre. Es notable la economía del trabajo de nivelación de tierras en la fruticultura y horticultura, donde generalmente estos trabajos se encaran con la motoniveladora. Sin embargo, el trabajo con trailla se realiza con mucho mejor eficiencia, a menor precio y con mayor celeridad. Es incomparable la diferencia de tiempo en la cual puede estar operando el tandem trailla-tractor frente a la motoniveladora en condiciones de excesos de humedad o con lluvias seguidas. La motoniveladora es una excelente máquina vial, de perfilamiento de materiales áridos(balasto) en condiciones de suelo firme, mientras que se las ve con problemas sobre las tierras de laboreo con humedad por encima de la friabilidad.

En conclusión, la maquinaria de construcción de los terraplenes, para generar embalses agrícolas está formada por equipos de traíllas y eventualmente es necesario la retroexcavadora, para trabajos de sustituciones, en los zanjeos del cauce del arroyo que se intercepta, colocación de drenes, la excavación del vertedero y de la obra de toma.

12.9 Pala con Retroexcavadora Con el nombre inglés (“Backhoe-Loader”) y en nuestro medio simplemente “retro”, se denomina una máquina generalmente de mediana potencia, que reúne sobre un tractor de neumáticos :




Retro común tipo CASE 580 / Caterpillar 410 ≈ 55-70 HP

en la parte delantera, una cargadora frontal, y en la parte posterior una retroexcavadora. Generalmente vienen equipadas con tres tipos de “tachos” de retro, donde la cuchara más pequeña se utiliza en terrenos duros. Es un tipo de máquina muy común donde la actualización técnica de la misma es constante por la demanda de trabajo continua existente para la misma. Es la compañera ideal de la trailla para trabajos de embalses agrícolas por el bajo costo operativo de la misma, en condiciones con alguna complicación en la fundación o a la hora de colocar tuberías de toma.

La pala cargadora de esta retroexcavadora CAT, es de abrirse. Esta característica de la pala cargadora con mandíbulas es muy interesante en la suavización de taludes y en el rendimiento global de la excavación.




La retroexcavadora va montada “flotante” en la barra trasera, aspecto muy importante en trabajos de canalizaciones.

El rendimiento operativo de estas máquinas es del orden de los 20 a 25 m 3 / hora de excavación y carga.




Retro “Case580 L Turbo” cargando una trailla Tatú, en el proceso de movimiento de tierra para colocar una obra de toma de hormigón de Ø 800 en un embalse agrícola para el cultivo de arroz, para una cuenca vertiente de 3700 hás.-




12.10 La Dragalina La dragalina es una pala excavadora de cuchara de arrastre, que se utiliza para realizar excavaciones bajo la base de apoyo de la pala, ya sea en seco o bajo agua. Es una máquina para el perfilado y limpieza de fosas y zanjas anchas; no es una máquina que se haya reciclado o actualizado en el país, generalmente son antiguas y con poca demanda de trabajo. En el agro se la utiliza para limpieza de tajamares excavados, para construir tajamares excavados y limpieza de cauces. El equipo con dragalina tiene la ventaja de poder excavar a distancias muy superiores a las permitidas por los equipos de palas de empuje y retroexcavadoras, pero en perjuicio de la precisión.

Fuente: J.Costes 1970.“Maquinas para Movimiento de Tierras” E.T.A,Barcelona –España




En la figura siguiente puede apreciar los detalles tipo, de la cuchara de una dragalina.

El ciclo de funcionamiento comprende las siguientes operaciones: A) la cuchara queda vertical por inclinación de la pluma y su orientación, se la deja descender por gravedad hasta entrar en contacto con el suelo( posición B). En este momento por tracción del cable la cuchara se pone en posición de corte (posición C ) y después en posición de excavación y llenado (posición D).




El alcance del “tacho” o cuchara de la dragalina, depende como en toda máquina, del operador, la habilidad del maquinista es todo, es la clave del rendimiento operativo de toda máquina de movimiento de tierra. Como puede observarse, la operativa de la dragalina es similar al lanzamiento del “reel” de un pescador, y un operador habilidoso puede hacer que la etapa A se inicie a una distancia mayor a la vertical que pasa por el extremo de la pluma. A continuación se pueden apreciar una serie de vistas del trabajo de la Dragalina en la reconstrucción del cauce del Aº Pereira (Dpto. de San José) cerca de la desembocadura en el Río de la Plata, en un área de bañados.

Proceso de excavación de un canal de drenaje en el cauce colmatado de un arroyo, con una dragalina Bucyrus Eyre de la década del 50.




Proceso de verificación de Niveles es fundamental como en toda obra de aguas.

El proceso de trabajo en suelos con baja capacidad de soporte, se debe realizar con la máquina colocada sobre balsas, por lo menos dos. La “balsa” es una plataforma de soporte de la máquina ( p.ej.: 3x 5 m), se construye con troncos de Eucalyptus y atada con varillas, para formar una estructura de apoyo para trabajar en la zona bañadosa sin riesgos y problemas de atascamientos.

Una vista hacia la salida de la canalización




Vista del proceso de cambio de una plataforma hacia atrás de la posición anterior de la máquina. El proceso constructivo avanza hacia aguas arriba.-

Vista general de un sector del canal excavado(Canalización del Arroyo), el ancho a nivel de superficie T = 10 m, observar la precisión del corte del talud.-

En el método de trabajo ejemplificado anteriormente, la máquina se colocó en un extremo del canal, con su chasis sobre el eje longitudinal. Se trabaja desplazando la máquina, marcha atrás a lo largo del eje, y a nuestro modo de ver, es la forma más conveniente de operación. Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Aguas. Área de Ingeniería Agrícola


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