MAQUINARIA UTILIZADA PARA LA CONSTRUCCION DE CARRETERAS
Resumen La construcción de proyectos involucra la ejecución de actividades en las cuales es necesario el uso de diferente tipo de maquinaria. Los constructores usualmente consultan catálogos de los proveedores de estos equipos sin embargo esta información se encuentra fragmentada. El objetivo de este artículo es presentar de manera condensada información relacionada con maquinaria pesada utilizada en los proyectos viales, así como también la descripción de los accesorios disponibles en el mercado. El conocimiento de la maquinaria pesada en la construcción de vías representa un componente indispensable para el ingeniero, así como también el conocimiento de los accesorios disponibles para maximizar la productividad de las máquinas en cada tarea. El éxito de un proyecto no solo depende de su componente económico, sino también de la adecuada escogencia de la maquinaria, su correcta operación, el conocimiento de la misma y la experiencia de quienes ejecutan las diferentes actividades de construcción.
Introducción La construcción es uno de los renglones económicos más importantes en nuestro país. El ejercicio de esta actividad comercial involucra la construcción de vivienda, infraestructura y adecuación de servicios públicos entre otros. La materialización de un proyecto abarca diferentes actividades que van desde la preparación del sitio hasta la adecuación final de la obra para la puesta al servicio de los usuarios, en el desarrollo de estas actividades el constructor debe conocer la maquinaria que le conviene utilizar a lo largo del desarrollo del proyecto. Actualmente los ingenieros civiles y demás profesionales de la construcción no cuentan con una guía o compendio que permita conocer, de manera concreta y abreviada, el panorama existente de la maquinaria pesada que debe utilizarse en las diferentes actividades que componen la construcción de vías. El objeto de éste artículo es el de brindar al lector una guía sobre maquinaria pesada para la construcción de vías y ofrecer una información estructurada sobre qué tipo de maquinaria y accesorios existen y cuáles son sus usos.
MAQUINARIA: Equipo Pesado a Usar en la Construcción de una Carretera. Es de mucha importancia para realizar un presupuesto de una obra vial conocer el equipo adecuado para cada actividad o partida. Los equipos más usados en la construcción de obras viales son los siguientes: Tractores, retroexcavadoras, cargadores, motoniveladoras, rodillos, camión distribuidor de asfalto, camión cisterna, camiones de volteo, pavimentadotas y traíllas. Clasificación general de los equipos de construcción Existen básicamente dos clases de equipos o maquinarias para la construcción: Equipo o maquinaria estándar: es aquel tipo de maquinaria especializada que se fabrica en serie, de la cual existe en el mercado variedad de modelos, tamaños y formas de trabajo, las que se adecuan a diversas labores, tienen la ventaja adicional de que para ellas normalmente existen repuestos y su operación es relativamente estándar. Equipos o maquinaria especial: son aquellos que se fabrican para ser usados en una sola obra de características especiales o para un tipo de operación específica, es decir, que su origen está en una necesidad puntual que es satisfecha mediante su diseño y construcción. Otra forma de clasificar los equipos de construcción, es atendiendo a la actividad que desempeñan en el desarrollo de la obra, por lo que se dividen en: Equipos de excavación y movimiento de tierras: Los equipos de excavación y movimiento de tierra en su mayoría componen la familia de palas y excavadoras, las que se desarrollaron a partir de la creación de una máquina mecánica (alrededor de 1836) que duplicó el movimiento y efectividad del trabajo de un hombre cavando con una pala de mano. Entre ellos tenemos: Tractor, Buldózer, Cargador frontal, Pala Mecánica, Draga, retroexcavadora, Zanjadora.
Equipos de transporte horizontal de materiales: Se considera dentro de este grupo a todos aquellos equipos destinados al acarreo de material dentro de una obra. Entre estos se cuentan: Camiones, Vagones, Traillas, Cintas transportadoras, Trenes. Equipos de transporte vertical de materiales: El principal equipo de transporte vertical de materiales es la grúa, que se usa para alzar, bajar y transportar carga de un punto a otro dentro de la zona de trabajo, existen grúas fijas o móviles, hidráulicas, telescópicas y con pluma la que se conoce como de tipo de torre y es la que se usa más en construcción. Equipos de compactación y terminación: La compactación es el proceso de incrementar la densidad de un suelo mediante la aplicación de fuerzas mecánicas. Las cuatro fuerzas que se usan para compactar son: carga estática, vibración, impacto y amasado. Como equipos de compactación se incluyen los siguiente: Placas compactadoras vibratorias y compactadores neumáticos, Rodillos lisos, Rodillos neumáticos, Rodillos pata de cabra. Equipos de producción de hormigón Entre estos equipos podemos mencionar a: Plantas mezcladoras, Betoneras, Camiones mixer, Bombas, Vibradores.
Otros equipos y herramientas Son los equipos que sirven como accesorios para los equipos, para que estos puedan desempeñar otras funciones, entre ellos tenemos: Compresores de aire (Estacionaria, Móvil o Portátil), Bombas de agua, Martinetes, Perforadores. Una empresa que tenga un módulo como el detallada anteriormente, sería ideal para ejecutar cualquier obra vial, sin embargo en Nicaragua no se cuenta con empresas que presten estas condiciones. Detallaremos un poco más acerca de las máquinas que comúnmente son utilizadas para la ejecución de obras viales, así sea para el movimiento de tierra, compactación, corte excavación u otra actividad, siendo los siguientes:
Los equipos más usados en la construcción de obras viales, son los siguientes:
TRACTORES El tractor de Orugas con Buldózer: Sus principales funciones son el empuje y corte de material (suelo), es el equipo más utilizado en las labores de corte y extracción de materiales tanto como para conformar la explanación de la vía. Otro uso de este equipo es la remoción de la capa vegetal, limpieza, desmonte y destronque Estas actividades se realizan con tractores de hoja sobre orugas, los cuales mediante su potencia y posición de la hoja retiran toda la capa vegetal, orgánica y los escombros del lugar de trabajo.
Tractor sobre orugas
La Motoniveladora: es uno de los equipos más versátiles conocidos. Su principal uso es en la distribución y nivelación de rellenos o terraplenes. También se usa en la escarificación de superficies y en la conformación de cunetas. A veces se utiliza este equipo para la realización de excavaciones de poca profundidad en la calzada de calles y también en la remoción de capas de rodadura y material de base.
Motoniveladora
La motoniveladora permite: • • • •
Extender y nivelar materiales sueltos Excavar las cunetas de una carretera, llevando los materiales extraídos hacia el eje de la carretera después de nivelarlos. Regularizar los taludes de una excavación, nivelando los materiales extraídos sobre el fondo. Conservar las pistas seguidas por las máquinas de movimiento de tierra. En arrancar mediante escarificador y eliminar los elementos demasiados gruesos mediante rastrillos para rocas.
EXCAVADORAS Definición: Máquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una superestructura capaz de efectuar una rotación de 360°, que excava, carga, eleva, gira y descarga materiales por la acción de una cuchara fijada a un conjunto de pluma y balance, sin que el chasis o la estructura portante se desplace. La definición anterior, precisa que si la máquina descrita no es capaz de girar su superestructura una vuelta completa (360°), no es considerada como excavadora. La precisión de los planos de trabajo, tales como pluma, balance, estructura portante, etc.; fija y unifica los criterios clasificadores Clasificación de las Excavadoras Por su accionamiento: • Excavadoras de cable o mecánicas. • Excavadoras Hidráulicas. Por su sistema de traslación: • Excavadoras montadas sobre cadenas (orugas) • Excavadoras montadas sobre ruedas (neumáticos) Se utiliza mucho también para el trabajo en zanjas en el que trabaja retrocediendo. Además a esta máquina se le pueden adaptar según la capacidad, otros accesorios para desempeñar otras labores, tal es el caso de los martinetes que se ubican en vez del cucharón, lo que permite al equipo, realizar labores de excavación en suelos rocosos.
Excavadoras
RETROEXCAVADORAS Definición: Máquina autopropulsada, la que se caracteriza por su versatilidad y la ventaja de trabajar en espacios reducidos. Esta máquina, se encuentra montada sobre ruedas con bastidor especialmente diseñado que porta a la vez, un equipo de carga frontal y otro de retro excavación trasero, de forma que pueden ser utilizados para trabajos de excavación y carga de material.
Retroexcavadoras CARGADORES FRONTALES Definición: El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o en ruedas, que tiene un cucharón de gran tamaño en su extremo frontal. Los cargadores son equipos de carga, acarreo y eventualmente excavación en el caso de acarreo solo se recomienda realizarlo en distancias cortas. El uso de cargadores da soluciones modernas a un problema de acarreo y carga de materiales, con la finalidad de reducir los costos y aumentar la producción. En el caso de excavaciones con explosivos, la buena movilidad de éste le permite moverse fuera del lugar de voladura rápidamente y con seguridad; y antes de que el polvo de la explosivo se disipe, el cargador puede estar recogiendo la roca regada y preparándose para la entrega del material.
Originalmente los tractores cargadores sólo tenían movimiento de giro del cucharón y vertical a lo largo de un marco que le servía de guía al cucharón, que se colocaba en la parte delantera del tractor. Cuando el cucharón estaba a nivel de piso, el tractor avanzaba hacia adelante y este se introducía en el material para cargar; después se subía el a base de cables y poleas accionadas por una toma de fuerza del motor del tractor, y con el cucharón en esta posición, el tractor se movía hasta colocarlo en la parte superior del vehículo, que se deseaba cargar y se dejaba que el cucharón girara por el peso del material, y del mismo, aflojando uno de los cables de control. Los cucharones del cargador frontal varía en tamaño desde 0.19 m³ hasta modelos de 19.1 m³ de capacidad, colmado. El tamaño del cucharón está estrictamente relacionado con el tamaño de la máquina. Algunos modelos de pala pueden utilizar diversos accesorios que la conviertan en una máquina de trabajo de utilidad múltiple. • Pala cargadora para trabajo normal. • Pala retroexcavadora para trabajo de zanjas y pozos. • Pala Niveladora para el trabajo de regularización o nivelación Como esta máquina también puede trabajar como grúa o utilizar un dispositivo especial de martinete para la inca de pilotes, el número de utilizaciones que se admiten son siete.
Clasificación de los cargadores frontales: De acuerdo a la forma de efectuar la descarga: • Descarga Frontal • Descarga Lateral • Descarga Trasera De acuerdo a la forma de rodamiento: • De Neumáticos (Bastidor rígido o articulado) • De Orugas
Cargador Frontal
COMPACTADORES Y VIBROCOMPACTADORAS Las apisonadoras son máquinas autopropulsadas de 2 ó 3 rodillos, que se emplean en la compactación de tierras con espesores de 20 - 30 cm. Su peso varía de 5 a 15 t y la velocidad de trabajo entre 2 y 10 Km/h. La maquinaria vibrante puede ser apisonadoras autopropulsadas o rodillos vibrantes remolcados por tractor, pisones manuales, planchas o bandejas vibrantes, etc. Puede compactar adecuadamente gravillas, arenas y, en general, terrenos con poco o ningún aglomerante, en espesores hasta 25 cm. No son aptos para terrenos arcillosos. Los compactadores de neumáticos pueden ser autopropulsados o remolcados, con suspensión independiente en cada rueda, lo que asegura una buena compactación. Todos los neumáticos deben llevar la misma presión y su velocidad oscila entre 10 y 24 Km/h. Los rodillos pata de cabra son máquinas remolcadas por tractores de pequeña o mediana potencia, que pueden ser normales o vibrantes, y que se utilizan para la compactación de terrenos con excepción de arenas, gravas y piedra partida. Disponen de depósitos para lastre, que pueden estar vacíos o llenos de agua o arena, lo que permite aumentar la presión que transmiten al terreno.
Compactadoras
Otros equipos de compactación: •
Para la compactación de asfalto se utilizan los rodillos tándem para asfalto, que son equipos más compactos y de mayor maniobrabilidad en las tareas pequeñas de compactación.
•
Los rodillos estáticos metálicos son rodillos articulados de tres tambores con la misma carga, se utilizan en trabajos de medio y gran tamaño para compactar asfalto con espesores de hasta de 50 mm, también se utilizan en áreas donde el suelo no ha sido vibrado (por ejemplo en puentes) y donde el material es de grano grueso con poco contenido de finos.
•
Los rodillos neumáticos de goma poseen un alto rendimiento y versatilidad, éstas máquinas se utilizan principalmente para trabajos de sellado en la compactación de mezclas asfálticas, también para compactar bases, sub-bases y suelos estabilizados; en limos poco plásticos y en suelos arenosos con finos poco plásticos los rodillos neumáticos son los que rinden mejores resultados.
•
Los rodillos para zanjas se utilizan en la compactación de suelos cohesivos y granulares, en rellenos, cimientos y parqueaderos.
•
Los rodillos dúplex se utilizan normalmente en trabajos pequeños como en reparaciones y compactación de áreas reducidas donde se tienen capas finas de suelos granulares y asfalto. Compactador LP6500 (Electrical)
Otros equipos de compactación de uso manual y para actividades menores y
obras de drenajes son como las siguientes:
Pisones vibrantes
Pavimentación Las extendedoras, finisher o pavimentadoras se utilizan para extender mezclas bituminosas o mezclas de diferentes minerales en capas uniformes con un ancho determinado según la necesidad de extendido. Estas máquinas poseen una tolva frontal que recibe el material a extender y mediante un sistema de tornillo sinfín distribuye el material en todo su ancho de trabajo para ser finalmente conformado por una regla en su parte final.
CAMIONES El transporte de material excavado a vertedero o al lugar de empleo es muy usual en las obras. Esta operación comprende el transporte de tierras sobrantes de la excavación a vertedero, o bien el transporte de las tierras necesarias para efectuar un terraplén o un relleno. En otras situaciones, es necesario transportar agua para realizar la construcción de obras de drenaje o para el riego en terracería, para lo que se hace uso de los camiones cisterna (de estos últimos, existen autopropulsados y remolcados; los hay con equipo de bombeo y otros que funcionan por gravedad).
Planta de mezcla de asfalto: 1. El diseño modular original para una separación de restos flotantes más amplia de restos útiles; 2. El alimentador de correa curvado para la tolva de medición tiene un regulador de velocidad de conversión de frecuencia que proporciona alta y baja velocidad. Su estructura original facilita el cambio de la correa y hace que la introducción del material sea más fluida. Además, tiene una luz de alarma que les recordará a los usuarios cuando la planta de mezcla de asfalto use completamente la materia prima. 3. El tambor de secado de alta eficiencia y preservación de calor y los álabes especiales hacen que el intercambio de calor sea suficiente. Además, el quemador importado de bajo consumo de energía puede usar tanto diesel o aceite pesado, lo que reduce el consumo de energía. 4. La criba vibrante adopta un diseño lineal y completamente hermético con el vibrador ubicado en el exterior. 5. El cubo agregado caliente es equipado con un indicador de nivel constante. La medición del agregado es conectada doblemente por medio de puertas grandes y pequeñas. La estructura única de la puerta de vaciado de material reduce las posibilidades de bloqueo. 6. La máquina mezcladora principal tiene reductores dobles con capacidad de sincronización de alta velocidad. Asfalto exactamente dosificado puede ser directamente bombeado en la caldera de agitación y el material en polvo puede ser transportado en la caldera de agitación por medio de una hélice. Además, tiene una abertura para agregar fibra de madera y una entrada para agregar un reciclador para materiales usados. 7. El sistema de remoción de polvos adopta bolsas NOMEX importadas que limitan la densidad del polvo descargado en el aire a 50mg/M 3. El polvo tirado será recolectado en el tanque de recolección por medio de un levantador de polvos para su reutilización para evitar contaminaciones secundarias. 8. El sistema de control adopta una solución integrada SIEMENS. También usa un conductor PROFIBUS para formar un sistema automático de distribución amplia y mediana. En cuanto a la operación, el equipamiento adopta una tecnología de control doble de espera activa en la computadora industrial, visor dinámico y diseño sin botones. Cuenta con un monitoreo de fallas en tiempo real y sistema de control con funciones como ajuste de parámetros, gestión de información y diagnóstico de fallas. 9. Como equipo de ingeniería, es usado para mezclar asfalto en áreas de construcción. 10. Ancho de trituración de 1 a 2 m, impulso completamente hidráulico proporciona una mayor estabilidad. 11. La planta de mezcla de asfalto de Tk Loader cubre un rango de capacidad de 40 a 320 toneladas/h. Parámetros técnicos principales de la planta de mezcla de asfalto:
Tipo Índice de producción
Contenedor agregado frío
Cilindro de secado Bolsa de removedor de polvo
LB50 LB75 LB10 LB15 LB200 LB250 LB300 LB400 0 0 00 00 0 0 0 0 40t/h
60t/h
80t/h 120t/h 160 t/h 200 t/h 240 t/h 320 t/h
4 4 4 4 5 cont- 5 cont 5 cont- 5 contconte- conte- conte- conte- ened enedo ened- enednedor nedor nedor nedor ×11M3 res ores ores es es es es 3 3 ×11M ×11M ×11M3 ×6M3 ×6M3 ×9M3 ×9M3 1.1m 1.3m ×4.2m ×5m
1.5m ×6m
1.8m ×7m
2.2m ×8m
2.35m 2.5m ×9m ×10m
2.8m ×11m
CNM 156
CNM 3 57
CNM 476
CNM 654
CNM 832
CNM 1308
CNM 240
CNM 1012
Emisión estánd 50mg/ 50mg/ 50mg/ 50mg/ 50mg/ 50mg/ 50mg/ 50mg/ ar nM3 nM3 nM3 nM3 nM3 nM3 nM3 nM3 Criba vibrante Contenedor agregado calien te Capacidad de la caldera de mezcla
4 4 4 4 5 capas capas capas capas capas 12t
12t
500kg 750kg
5 5 5 capas capas capas
26t
26t
5/40t
40t
80t
100t
100 0kg
150 0kg
200 0kg
250 0kg
300 0kg
400 0kg
Ciclo de mezcla
45s
45s
45s
45s
45s
45s
45s
45s
Volumen del tanque de polvo mineral
30t
30t
26+ 36t
26+ 36t
30+ 43t
30+ 43t
50+ 35t
60+ 35t
Volumen del tanque de asfalto
300 00L
300 00L
500 00L
500 00L
2×50 000L
2×50 000L
3×50 000L
4×50 000L
500, 000 kcol/h
500, 800, 1,000 000 000 ,000 kcol/h kcol/h kcol/h
Estufa de conducción de calor Volumen del contenedor del producto final
200, 200, 300, 300, 000 000 000 000 kcol/h kcol/h kcol/h kcol/h 50t
Sistema de control Exactit Agrega
50t
90t
90t
110t
110t
200t
200t
Manual /semi automático / automático ≤±0.
≤±0.
≤±0.
≤±0.
≤±0.
≤±0.
≤±0.
≤±0.
ud de peso
do
4%
4%
4%
4%
4%
4%
4%
4%
Material ≤±0. en 3% polvo
≤±0. 3%
≤±0. 3%
≤±0. 3%
≤±0. 3%
≤±0. 3%
≤±0. 3%
≤±0. 3%
≤±0. 2%
≤±0. 2%
≤±0. 2%
≤±0. 2%
≤±0. 2%
≤±0. 2%
≤±0. 2%
≤±0. 2%
Asfalto Potencia general instalada
190kw 210kw 230kw 320kw 400kw 530kw 720kw 820kw
Localización de la línea topográfica La localización de la línea topográfica consiste en replantear la línea de la carretera, de acuerdo a los planos de diseño del proyecto; este trabajo se inicia a cargo de las cuadrillas de topografía de la supervisora o se hace de mutuo acuerdo con el contratista. El personal de la supervisora colocará las referencias de los puntos de control horizontal y vertical, establecidos en los planos, consistentes en monumentos de concreto, y corresponderá al contratista hacer el replanteo en detalle a cada 20 m sobre la línea central. El personal de la supervisora también suministrará los datos a utilizarse en el establecimiento de controles de los principales elementos del proyecto.
Comprensora de Aire: Utilizado en perforaciones
Grupos Electrógeno:
Voladura TNT:
