“MOVIMIENTO DE TIERRAS Y EQUIPOS” INTEGRANTES
VICTOR ANGEL CHIRINOS CATALAN. ANTOLIN RIOS QUISPE. MARIELA PINEDA ROJAS. “ U N I V E R S I D A D
N A C I O N A L
MICAELA BASTIDAS DE A P U R I M A C ”
ESCUELA ACDEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS ASIGNATURA:
MAQUINARIA
DOCENTE: ING. JAIME GUEVARA RIOS
INDICE INDICE ............................................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................... ............................. 1 INTRODUCCION................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................ 3 OBJETIVOS ....................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... ............................. 4 CAPITULO I ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 5 MOVIMIENTOS DE TIERRAS. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 5 1.2 CAMBIOS DE VOLUMEN. ........................................................................... .................................................................................................................................... ......................................................... 5 1.3 ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO. .......................................................................... .......................................................................................... ................ 7 1.4 VALORES DEL ESPONJAMIENTO Y SU FACTOR................................................................................................... 9 1.5 CONSOLIDACION Y COMPACTACION. ....................................................................... .............................................................................................................. ....................................... 10 CAPITULO II ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 11 PROCESO DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS EN MINERIA A CIELO ABIERTO. ............................................................... ............................................................... 11 2.1 PROCESO DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS............................................................................. ....................................................................................................... ........................... 11 2.2 EXCAVACION O ARRANQUE. ................................................................... .......................................................................................................................... ....................................................... 11 2.3 CARGA. ........................................................................... ........................................................................................................................................................... .................................................................................. 12 2.4 ACARREO. ........................................................................ ........................................................................................................................................................ .................................................................................. 12 2.5 DESCARGA. ..................................................................... ..................................................................................................................................................... .................................................................................. 12 CAPITULO III ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... 13 FACTORES DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN MOVIMIENTOS DE TIERRAS. ............................................................... ............................................................... 13 3.1 ESFUERZO TRACTOR ........................................................................................................................................ .......................................................................................................................... .............. 13 3.3.1 TRACCION TRA CCION DISPONIBLE. .............................................................................................. ............................................................................................................................ .............................. 13 3.3.2 TRACCION UTILIZABLE ................................................................................................................ .............................................................................................................................. .............. 14 3.2 RESISTENCIA A LA TRACCION ............................................................................................. ........................................................................................................................... .............................. 15 3.2.1 RESISTENCIA A LA RODADURA. R ODADURA. .......................................................................... ................................................................................................................. ....................................... 15 3.2.3 RESISTENCIA RE SISTENCIA A LA ACELERACION A CELERACION ....................................................................... .............................................................................................................. ....................................... 16 3.2.4 RESISTENCIA AL AIRE................................................................................................................... AIRE................................................................................................................................. .............. 16 CAPITULO IV ..................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... .......................................... 17 EQUIPOS UTILIZADOS EN MOVIMIENTOS DE TIERRAS. ............................................................................... ............................................................................................. .............. 17 4.1 CLASIFICACION MAQUINARIA. .............................................................................. ........................................................................................................................ .......................................... 17 4.4.1 MAQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA. ............................................................................. ............................................................................... 17 4.4.2 MAQUINAS QUE EXCAVAN EX CAVAN SITUADAS FIJAS, SIN S IN DESPLAZARSE .............................................................. 17
B. PALAS EXCAVADORAS Y CARGADORAS. ........................................................................................................ 19 C. CAMIONES Y DÚMPERS. ................................................................................................................................ 19 4.3 CICLO DE TRABAJO. .......................................................................................................................................... 20 4.3.1 CONCEPTO ................................................................................................................................................ 20 A.1. Ciclo de trabajo piloto (bulldozer) .......................................................................................................... 21 B.1 ciclo piloto de una pala cargadora: .......................................................................................................... 21 4.4 VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS DISTINTAS MAQUINAS. ........................................................................... 23 CAPITULO V. ............................................................................................................................................................... 24 LA SEGURIDAD Y SALUD EN EL MOVIMIENTO DE TIERRAS. ...................................................................................... 24 5.1 PREVENCIÓN .................................................................................................................................................... 24 5.2 ORGANIZACION DE LA OBRA. ......................................................................................................................... 24 EL IMPACTO AMBIENTAL EN LAS OBRAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS .................................................................. 25 5.3 ALTERACIONES TEMPORALES DURANTE LA FASE DE EJECUCION ................................................................... 25 5.4 PROTECCIÓN DE LAS ACTUACIONES GEOMORFOLÓGICAS. ............................................................................ 25 Ejercicios de movimientos de tierras ......................................................................................................................... 26 CONCLUSIONES .......................................................................................................................................................... 27 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................................................. 28
INTRODUCCION La minería constituye un caso especial en lo que a generación de productos (metales) a partir de diversos procesos mecánicos, físicos, químicos y metalúrgicos en los cuales se hace uso de diversos métodos de explotación (subterráneo y superficial) para la obtención de los recursos necesarios para la producción de estos productos. El movimiento de tierras en el proceso de obtención de recursos para el método superficial (open pit) es el más usado ya que por la disposición del terreno, la geología, el carácter del depósito entre otros lo predisponen como un método más asequible y rentable. Una de las etapas más relevantes en un proyecto de movimiento de tierras es la adecuada selección de los equipos industriales involucrados en el proceso productivo, ya que los costos estimados para el proyecto pueden diferir en gran medida con respecto a los reales en función de la selección de la maquinaria a utilizar.
OBJETIVOS Cap. I: El objetivo del capítulo es el estudio de lo que es una actividad de movimientos de tierras y conceptos q conllevan a esta actividad (cambio de volumen, esponjamiento y consolidación), teniendo en cuenta que es una actividad que se realiza en obras públicas, industria y sobre todo en minería superficial (tajo abierto, open pit o cielo abierto).
Cap. II: El objetivo de este capítulo es conocer los procesos realizados en el movimiento de tierras desde el inicio hasta su procesamiento; teniendo en cuenta como base de la operación una minería de cielo abierto.
Cap. III: El objeto de este capítulo es la determinación de la velocidad de traslación a la que pueden funcionar las máquinas de movimiento de tierras durante su trabajo. Para dicho cálculo será necesario conocer las características de la máquina (peso, potencia) y las del terreno sobre el que se desplaza y su pendiente.
Cap. IV: el objetivo de este capítulo es la de hacer la posible clasificación de los equipos de movimientos de tierra de una forma breve y concisa. Tipo de equipos utilizados y sus respectivos ciclos de trabajo.
Cap. V: El objetivo principal de este capítulo es dar a conocer los riesgos que se corren en el proceso de movimientos de tierras y las soluciones posibles a dar. Además de presentar cual es impacto ambiental que tiene esta actividad sobre un determinado área y las soluciones propuestas.
CAPI TULO I M OVIM I ENTOS DE TI ERRAS. 1.1 EL MOVIMIENTO DE TIERRAS. Se denomina movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza, obtención de materiales (gravas, arenas, metales y otros) o de aportar materiales útiles en obras públicas, minería o industria. Las operaciones del movimiento de tierras en el caso más general son:
Excavación o arranque.
Carga.
Acarreo.
Descarga.
Extendido.
Humectación o desecación. Compactación.
Servicios auxiliares (refinos, saneos, etc.).
Los materiales se encuentran en la naturaleza en formaciones de muy diverso tipo, que se denominan bancos. La excavación consiste en extraer o separar del banco porciones de su material. Cada terreno presenta distinta dificultad a su excavabilidad y por ello en cada caso se precisan medios diferentes para afrontar con éxito su excavación. Los productos de excavación se colocan en un medio de transporte mediante la operación de carga. Una vez llegado a su destino, el material es depositado mediante la operación de descarga. Esta puede hacerse sobre el propio terreno, en tolvas dispuestas a tal efecto, etc. En el proceso constructivo o selectivo de marial se debe tener un especial énfasis en conocer los cambios procedentes de una actividad tal como es la de movimientos de tierras ya que conlleva a un proceso de cambio de volúmenes y por tanto es primordial hacer los cálculos en cuanto a transporte de material suministrado y el factor de esponjamiento.
1.2 CAMBIOS DE VOLUMEN. Los terrenos, ya sean suelos o rocas más o menos fragmentadas, están constituidos por la agregación de partículas de tamaños muy variados. Entre estas partículas quedan huecos, ocupados por aire y agua. Si mediante una acción mecánica variamos la ordenación de esas partículas, modificaremos así mismo el volumen de huecos.
Por esta razón, se habla también de densidad aparente, como cociente entre la masa de una porción de terreno, y su volumen aparente: =
d a : densidad aparente. V a : volumen aparente. M : masa de las partículas más masa de agua.
El movimiento de tierras se lleva a cabo fundamentalmente mediante acciones mecánicas sobre los terrenos. Se causa así un cambio de volumen aparente, unas veces como efecto secundario (aumento del volumen aparente mediante la excavación) y otras como objetivo intermedio para conseguir la mejora del comportamiento mecánico (disminución mediante apisonado). La figura 1.1 presenta esquemáticamente la operación de cambio de volumen. En la práctica se toma como referencia 1 m 3 de material en banco y los volúmenes aparentes en las diferentes fases se expresan con referencia a ese m 3 inicial de terreno en banco. La figura 1.2 representa la evolución del volumen aparente (tomando como referencia 1 m 3 de material en banco), durante las diferentes fases del movimiento de tierras.
Mientras no se produzcan pérdidas o adición de agua, una porción de suelo o rocas mantendrá constante el producto de su densidad aparente por su volumen aparente, siendo esta constante la masa de la porción de terreno que se manipula. × =
En el movimiento de tierras esta limitación se satisface muy pocas veces (evaporación, expulsión de agua durante el apisonado, adición de agua para facilitar el apisonado, etc.), por lo que la ecuación anterior no es de aplicación general. En adelante se entenderá que los conceptos de volumen y densidad se refieren a volumen aparente y densidad aparente, aunque se omita el adjetivo aparente. La Figura 1.3 indica variaciones en volúmenes y densidades en las operaciones del movimiento de tierras comentados en el apartado 1.1.
1.3 ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO. Al excavar el material en banco, éste resulta removido con lo que se provoca un aumento de volumen. Este hecho ha de ser tenido en cuenta para calcular la producción de excavación y dimensionar adecuadamente los medios de transporte necesarios. En todo momento se debe saber si los volúmenes de material que se manejan corresponden al material en banco (Banco, bank, B) o al material ya excavado (Suelto, loose, S). Se denomina factor de esponjamiento (Swell Factor) a la relación de volúmenes antes y después de la excavación: =
F
: factor de esponjamiento (swell)
−
d B : densidad en banco d S : densidad del material suelto.
Se tiene que: M = d S x V S = d B x V B
El factor de esponjamiento es menor que 1. Sin embargo si en otro texto figura otra tabla con factores mayores que 1, quiere decir que están tomando la inversa, o sea F´ = V S / V B y si se desean emplear las fórmulas expuestas aquí, deben invertirse. Otra relación interesante es la que se conoce como porcentaje de esponjamiento. Se denomina así al incremento de volumen que experimenta el material respecto al que tenía en el banco, o sea: S W
S W : % de
V S
x
V B
V B
x100
esponjamiento
O en función de las densidades: =
−
100
Son frecuentes tablas en las que aparece el valor del esponjamiento para diferentes materiales al ser excavados. Conviene por ello deducir la relación entre volúmenes o densidades en banco y en material suelto. Para volúmenes se tiene:
Para densidades resulta:
El porcentaje de esponjamiento y el factor de esponjamiento están relacionados:
y por consiguiente conociendo el % de esponjamiento de un material se conoce su factor de esponjamiento, y viceversa, sin más que operar en la expresión anterior.
1.4 VALORES DEL ESPONJAMIENTO Y SU FACTOR. En cada caso concreto conviene estudiar los valores de Fw, Sw, para poder calcular con exactitud los cambios de volumen que va a experimentar el material en las distintas operaciones. A falta de un estudio particular, pueden adoptarse los valores que aparecen en la tabla 1.1. MATERIAL
dL (t/m3)
dB (t/m3)
Sw (%)
F
Caliza
1,54
2,61
70
0,59
Estado natural
1,66
2,02
22
0,83
Seca
1,48
1,84
25
0,81
Húmeda
1,66
2,08
25
0,80
Seca
1,42
1,66
17
0,86
Húmeda
1,54
1,84
20
0,84
75% Roca - 25% Tierra
1,96
2,79
43
0,70
50% Roca - 50% Tierra
1,72
2,28
33
0,75
25% Roca - 75% Tierra
1,57
1,06
25
0,80
Arcilla
Arcilla y Grava
Roca Alterada
Seca
Húmeda
Barro
w
1,51
1,90
25
0,8
1,60
2,02
26
0,7
1,25
1,54
23
0,8
1,66
2,73
64
0,61
Natural
1,93
2,17
13
0,89
Seca
1,51
1,69
13
0,89
Mojada
2,02
2,26
13
0,89
Arena y Arcilla
1,60
2,02
26
0,79
Yeso Fragmentado
1,81
3,17
75
0,57
Arenisca
1,51
2,52
67
0,60
Seca
1,42
1,60
13
0,89
Húmeda
1,69
1,90
13
0,89
Empapada
1,84
2,08
13
0,89
Seca
1,72
1,93
13
0,89
Húmeda
2,02
2,23
10
0,91
Tierra Vegetal
0,95
1,37
44
0,69
Basaltos ó Diabasas Fragmentadas
1,75
2,61
49
0,67
Granito Fragmentado Grava
Arena
Tierra y Grava
Tabla 1.1 Densidades del material en banco y suelto, para los casos más frecuentes del movimiento de fierras Al dimensionar los medios de transporte habrá de tenerse en cuenta no solo la capacidad (m 3) que cada vehículo tiene, sino considerar su carga máxima. Para no sobrepasarla es necesario conocer la densidad del material que se transporta. En la tabla 1.1 se exponen las densidades del material en banco y suelto, para los casos más frecuentes del movimiento de fierras. Respecto al transporte, ha de considerarse la densidad del material suelto.
1.5 CONSOLIDACION Y COMPACTACION. Las obras realizadas con tierras han de ser apisonadas enérgicamente para conseguir un comportamiento mecánico acorde con el uso al que están destinadas. Este proceso se conoce genéricamente como compactación y consolidación del material . La compactación ocasiona una disminución de volumen que ha de tenerse en cuenta para calcular la cantidad de material necesaria para construir una obra de tierras de volumen conocido. Se denomina factor de consolidación a la relación entre el volumen del material en banco y el volumen que ocupa una vez compactado. F h : factor de
consolidación.
: volumen de material compactado. V C
CAPI TULO I I
PROCESO DE M OVI M I ENTOS DE TI ERRAS EN M I NERI A A CIE L O ABIERTO. 2.1 PROCESO DE MOVIMIENTOS DE TIERRAS. El proceso de movimientos de tierras en minería a cielo abierto es un proceso principal y de vital importación ya que este proceso conlleva a la recolección de materia prima para la generación de recursos tales como metales: Au, Cu, Mo y otros; este proceso consiste en la obtención de estos recursos mediante la extracción y procesamiento de la materia mediante procesos mecánicos y físicos los cuales se mencionaran a continuación:
Excavación o arranque. Carga. Acarreo. Descarga.
Los cuales deben seguir los estándares de producción planificada y requerida en todo momento teniendo en cuenta los factores que condicionan a la operación: ley mínima explotable (cut off), condiciones del mercado (oferta y demanda), reseras, costos de producción, entre otros.
2.2 EXCAVACION O ARRANQUE. Proceso mediante el cual se inicia las labores de extracción y movimientos de tierras empieza con el desbroce del material orgánico, follaje, pastos, materiales cuaternarios y otros de la superficie. Proceso mecánico físico en el cual se busca iniciar el arranque de material mediante la conminución de los bancos para luego estos ser removidos.
2.3 CARGA. Proceso mediante el cual se inicia el movimiento y desplazamiento de material de un lugar a otro mediante el uso de equipos que realizaran las funciones de carga o llenado de tolvas mediante cucharas o palas de carga, tendrán como misión fundamentar alimentar las tolvas de los camiones, volquetes o equipos de acarreo.
2.4 ACARREO. Proceso mediante el cual se inicia el movimiento y desplazamiento de material de un lugar a otro mediante el uso de equipos que llevaran el material al botadero (desmonte) o canchas de mineral (pile ore). Las cuales después sufrirán los procesos físico químicos o metalúrgicos para su procesamiento y concentración.
2.5 DESCARGA. Proceso mediante el cual damos fin al movimiento de tierras en el proceso de extracción de materia en minería a cielo abierto; operación que se realiza para el retiro y puesta en un lugar predispuesto al material para su posterior utilización.
CA PI T U L O I I I
F ACTORES DE L OS EQUI POS UTI L I ZADOS EN M OVIM I ENTOS DE TIERRAS. 3.1 ESFUERZO TRACTOR 3.3.1 TRACCION DISPONIBLE.- Una máquina dispondrá de una potencia para desplazarse producida por el motor (unidad motriz) y que se aplicará en las ruedas motrices mediante la transmisión. Al esfuerzo, producido por el motor y la transmisión,
se
denominará
tracción
disponible o esfuerzo de tracción a la rueda, siendo ésta el diámetro total del neumático, o en el caso de cadenas el diámetro de la rueda cabilla (rueda motriz). La definición de esta tracción es, por tanto, la fuerza que un motor puede transmitir al suelo. La tracción disponible se puede calcular de forma aproximada para cada velocidad de marcha mediante la expresión:
El rendimiento de la transmisión, también llamado eficiencia mecánica, es la relación entre potencia que llega al eje motriz y potencia del motor. Los valores más comunes se encuentran entre el
3.3.2 TRACCION UTILIZABLE.- La máquina en función de su peso dispondrá de una fuerza determinada que se llama tracción utilizable. Esta tracción depende del porcentaje del peso que gravita sobre las ruedas motrices, que es él útil para empujar o tirar del vehículo, y de las superficies en contacto, especialmente área, textura y rugosidad, tanto de las ruedas motrices como del suelo. Para calcular la tracción utilizable se ha de multiplicar el peso total que gravita sobre las ruedas motrices por el factor de eficiencia a la tracción o coeficiente de tracción, cuyos valores más comunes se encuentran en la tabla 2.1.
En el cálculo de la adherencia hay que tener en cuenta el número de ruedas motrices y la carga soportada por las mismas, que se denomina peso adherente. En los vehículos que llevan ruedas motrices y ruedas portantes se puede admitir en primera aproximación que las ruedas motrices soportan entre 1/2 y 2/3 de la carga total. FACTORES DE TRACCION f T TIPOS DE TERRENO Hormigón o asfalto
NEUMATICOS
CADENAS
0,90
0,45
Arcilla seca Arcilla húmeda Arcilla con huellas de rodada
0,55
0,90
0,45
0,70
0,40
0,70
Mena seca
0,20
0,30
Mena húmeda Canteras Camino de grava suelta Nieve compacta
0,40
0,50
0,65
0,55
0,36
0,50
0,20
0,27
0,12
0,12
0,55
0,90
Hielo Tierra firme
En movimiento de tierras hay tendencia a elegir, siempre que sea posible, maquinaria de tracción total, es decir, tracción a todos los ejes; en el caso de camiones dúmpers y dúmpers articulados, que se verán en el capítulo correspondiente, la tracción puede estar aplicada al eje de dirección y a los posteriores. Hoy todas las cargadoras son de tracción total, es decir, a los dos ejes, y esto se simplifica con el sistema articulado, en donde la dirección se realiza actuando en la articulación con cilindros hidráulicos, en vez de poner los dispositivos con la complejidad mecánica que llevan los tractores agrícolas con tracción también al eje de dirección delantera, en los cuales no se puede obviar este problema al ser rígidos. En los tractores y cargadoras de cadenas todo su peso es tracción utilizable.
3.2 RESISTENCIA A LA TRACCION 3.2.1 RESISTENCIA A LA RODADURA. Es la resistencia principal que se opone al movimiento de un equipo sobre una superficie plana. Se admite que es proporcional al peso total del vehículo, y se expresa por: R R (Kg) = f R (Kg/t) x W (t)
siendo: R R : Resistencia a la rodadura f R : factor de resistencia a la rodadura W : peso del vehículo.
La resistencia a la rodadura depende del tipo de terreno y tipo de elementos motrices, neumáticos o cadenas.
3.2.2 RESISTENCIA A LA PENDIENTE. Es la componente del peso del vehículo paralela al plano de rodadura. La expresión de dicha resistencia es:
3.2.3 RESISTENCIA A LA ACELERACION Es la fuerza de inercia. Supuesta una aceleración uniforme para pasar de la velocidad v 1 a v 2 en un tiempo t:
Esta resistencia a la aceleración es poco importante en movimiento de tierras, pero en el caso de frenado cobra cierta importancia ya que interesa conocer la distancia o el esfuerzo de frenado del vehículo.
3.2.4 RESISTENCIA AL AIRE. Esta resistencia no se suele tener en cuenta dado que las velocidades de los vehículos y maquinaria de obra son pequeñas y se sabe que la resistencia al aire es proporcional al cuadrado de la velocidad. De modo que R AIRE = K x S x V 2 siendo V (m/s) la velocidad del vehículo, S la superficie desplazada normal a la dirección del movimiento y K un coeficiente que depende de la forma de la máquina (más o menos aerodinámica) y que está comprendido entre 0,02 y 0,08. Sin embargo, contra viento fuerte la resistencia al aire es un factor significativo. La cantidad determinante es el movimiento relativo del aire respecto al vehículo.
CAPI TULO I V
EQUI POS UTI L I ZADOS EN M OVI M I ENTOS DE TI ERRAS.
4.1 CLASIFICACION MAQUINARIA. Se puede clasificar la maquinaria de excavación y movimiento de tierras, atendiendo a su traslación, en tres grandes grupos.
4.4.1 MAQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA. - Tractores con hoja empujadora. - Tractores con escarificador. - Motoniveladoras. - Mototraíllas. - Cargadoras. Son máquinas que efectúan la excavación al desplazarse, o sea, en excavaciones superficiales. La excepción es la cargadora, que cuando excava es en banco, pero luego se traslada con la carga, aunque la aplicación normal de ésta máquina es para cargar material ya excavado o suelto.
4.4.2 MAQUINAS QUE EXCAVAN SITUADAS FIJAS, SIN DESPLAZARSE . Realizan excavaciones en desmontes o bancos. Cuando la excavación a realizar sale de su alcance, el conjunto de la máquina se traslada a una nueva posición de trabajo, pero no excava durante este desplazamiento. El desplazamiento necesario entre el órgano de trabajo (hoja, cuchara, cazo, cangilón, etc.) se efectúa mediante un dispositivo cinemático que modifica la posición relativa de este órgano de trabajo y el cuerpo principal de la máquina. En este grupo se encuentran: - Excavadoras hidráulicas con cazo o martillo de impacto. - Excavadoras de cables. Dragalinas. - Excavadoras de rueda frontal.
- Rozadoras o minadoras de túnel.
4.4.3 MAQUINAS ESPECIALES. La excavación se efectúa empleando otros dispositivos, siendo su campo de aplicación generalmente más limitado. - Topos: La presión sobre el terreno se logra por mediante el desplazamiento del cabezal de la máquina y el desgarramiento del mismo por un órgano dotado de movimiento rotativo. - Dragas y bombas de succión: El material (arenas, limos) es arrastrado formando una emulsión por una corriente de agua que es aspirada por una bomba, que puede impulsarla por una tubería. - Dardos y chorros de agua: A gran presión, utilizan la energía cinética y el electo de disolución del agua para atacar y remover materiales disgregables. - Fusión térmica: Se utilizan productos que rebajan el punto de fusión y permiten la perforación y corte de rocas. Se emplea para corte y perforación de rocas y hormigón en circunstancias especiales.
4.2 TIPOS DE MAQUINARIA. A. EL BULLDOZER. Los bulldozer son tractores dotados de una cuchilla frontal rígidamente unida a él, que forma un ángulo de 90º con el eje del tractor. La cuchilla tiene movimiento vertical. Se emplea para realizar excavaciones superficiales en terrenos compactos, para la limpieza de capa vegetal y extendido de tierras y árida. La distancia óptima de trabajo es hasta 100 m y velocidad hasta 10 Km/h montado sobre orugas y hasta 25 Km/h montado sobre neumáticos. El angledozer es similar al bulldozer, pero con posibilidad de dar a la cuchilla giro en plano horizontal. La cuchilla está más separada de la máquina y no forma un conjunto tan rígido, resultando menos apropiados los angledozer para los trabajos de potencia. En las especificaciones técnicas de los diferentes fabricantes, están detalladas las dimensiones, los pesos, los sistemas internos de configuración, incluso las curvas que caracterizan el esfuerzo.
Figura A. Bulldozer DD80(L) de DAEWOO.
B. PALAS EXCAVADORAS Y CARGADORAS. Son máquinas compuestas de un bastidor montado sobre orugas o neumáticos y una superestructura giratoria dotada de un brazo con cuchara, accionado por mando hidráulico o por cables. Se utilizan para excavar en frentes de trabajo de cierta altura y realizan los movimientos siguientes: excavación de abajo hacia arriba, giro horizontal y descarga de la cuchara, giro horizontal de regreso al frente de trabajo.
Figura B.2 Pala excavadora SOLAR 450-III GIANT de DAEWOO.
Figura B.1 Pala cargadora WA700-3 de Komatsu.
Las palas cargadoras son máquinas sobre orugas o neumáticos, accionadas por mando hidráulico, adecuadas para excavaciones en terrenos flojos y carga de materiales sueltos, en camiones o dúmper.
C. CAMIONES Y DÚMPERS. El transporte de material excavado a vertedero o al lugar de empleo es uy 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. El transporte de tierras a vertedero puede formar una unidad única con la excavación en desmonte y el transporte de tierras para pedraplén suele estar incluido en la unidad de terraplén compactado, especialmente cuando esta unidad se realiza con bulldozer o traíllas. Tanto camiones como dúmper son medios de transporte ara largas distancias, con una serie de peculiaridades. Mientras los primeros no pasan de un peso de 13 toneladas por eje (pueden circular por carreteras convencionales), los segundos no. Los segundos, además de su gran capacidad, tienen un diseño especial que los compatibilizan para soportar cargas bruscas, terrenos accidentados, etc.
Figura 5.6 Dúmper Terex serie TR60
Figura 5.7 Dúmper articulado TEREX TA35.
4.3 CICLO DE TRABAJO. 4.3.1 CONCEPTO.-Se denomina Ciclo de Trabajo a la serie de operaciones que se repiten una y otra vez para llevar a cabo dicho trabajo. Tiempo del Ciclo será el invertido en realizar toda la serie hasta volver a la posición inicial del ciclo. Por ejemplo, en las máquinas de movimiento de tierras el tiempo de un ciclo de trabajo es el tiempo total invertido por una máquina en cargar, trasladarse y/o girar, descargar y volver a la posición inicial. La suma de los tiempos empleados en cada una de estas operaciones por separado determina el tiempo del ciclo. El tiempo de un ciclo puede descomponerse en fijo y variable. El primero (fijo para cada caso) es el invertido en cargar, descargar, girar y acelerar o frenar para conseguir las velocidades requeridas en cada viaje, que es relativamente constante. El segundo es el transcurrido en el acarreo y depende de la distancia, la pendiente, etc. Es importante considerar separadamente la ida y la vuelta, debido al efecto del peso de la carga (vacío a la vuelta) y la pendiente, positiva en un caso y negativa en el otro. Para un resultado más preciso de la duración de un ciclo suele tomarse un valor medio, obtenido de la medición de un gran número de ciclos, mientras que un número insuficiente puede llevar a
A.1. Ciclo de tr abajo pil oto (bull dozer )
Puesta e movimiento e hinca de la hoja ………………………………………. 5 seg. Excavación …………………………………………………………………….
Lexc V exc
Parada …………………………………………………………………………. 2 seg. Giro ……………………………………………………………………………. 2 seg.
Inversión de marcha …………………………………………………………… 1 seg. Retroceso ………………………………………………………………………
Lretroc V retroc
Parada …………………………………………………………………………. 2 seg. Giro ……………………………………………………………………………. 2 seg.
Inversión de marcha …………………………………………………………… 1 seg.
Una estimación media de lo que podría ser un ciclo-piloto de una pala cargadora, puede ser la siguiente: B.1 ci clo pil oto de un a pala cargadora:
Excavación y carga ………………… 6 seg.
Inversión marcha …………………... 1 seg. Retroceso cargada ………………….. 3 seg. Giro ………………………………… 1 seg. Parar ………………………………... 1 seg. Descenso carga ……………………... 4 seg.
Invertir marcha ……………………... 1 seg. Transporte …………………………..
L
12
3.6
Parar ………………………………... 1 seg. Voltear carga ……………………….. 4 seg.
Invertir marcha ……………………... 1 seg. Retroceder …………………………...2 seg. Giro …………………………………..1 seg. Avance frente ………………………..
L
20
3.6
Parar…………………………………1seg
4.4 VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS DISTINTAS MAQUINAS. La selección del tipo de máquina para carga, depende de los materiales, así como de las circunstancias que concurren en la carga. - Las cargadoras necesitan materiales a granel y que no precisen excavación, tierras fácilmente excavables y cargables, rocas sueltas, etc., debiendo realizarse la carga en terreno firme con las de neumáticos y en terrenos encharcados o con barro con las de cadenas. - Las retroexcavadoras de cadenas pueden realizar su trabajo en terrenos difíciles, encharcados, con malos accesos y salidas (zanjas, barrancos) y con una base de trabajo irregular. También para aquellos trabajos que requieran gran altura de carga y corte, y donde el pavimento sea malo para los neumáticos. Las retroexcavadoras de neumáticos por su movilidad pueden considerarse más como urbanas y auxiliares. - Las excavadoras de empuje frontal eléctricas pueden utilizarse cuando además de concurrir las condiciones anteriores, hay facilidad para utilizar una línea eléctrica. (Las grandes cargadoras exigen motores eléctricos y se necesita tender una línea: Minería, fábricas de cemento, ...). - Dragalinas; para el movimiento de materiales encharcados o fangosos, con frentes de trabajo blandos que no soportan el peso de las máquinas convencionales.
MÁQUINA Tractor, cadenas
APLICACIÓN
ALCANCE, OBSERVACIONES
Sólo arranque y extendido
~ 15 m
Arranque y carga
~ 10 m
Traílla
Corte + Descarga + Acarreo + Descarga + Extendido
~ 20 m
Cargadora
Cargar Complemento de un equipo
3 – 5 m
Extendido – nivelación Mantenimiento de pistas
~ 10 m
Retroexcavadoras
Motoniveladora
Dragalina
Arranque – dragado Limpieza cauces en zonas húmedas y blandas
~ 30 m Donde se hunden tractor y retros
Tabla Principales características de máquinas fundamentales en movimiento de tierras.
CAPI TUL O V.
LA
SEGURIDAD
Y
SALUD
EN
EL
MOVIMIENTO
DE
TIERRAS.
5.1 PREVENCIÓN La Prevención, consiste en la evaluación de los riesgos y las medidas a tomar para evitar los accidentes que puedan ocasionar. En general, los factores de riesgo provienen fundamentalmente de cuatro causas: 1) La maquinaria. 2) El hombre; maquinistas, conductores y trabajadores. 3) El ambiente. 4) La organización de la obra.
5.2 ORGANIZACION DE LA OBRA. La organización repercute en la seguridad.El tráfico interno de la obra, se refiere no sólo al de los vehículos, sino al de las personas, destino y lugares de acopios (Logística). Los acopios de áridos no deben situarse debajo de las líneas de alta tensión, ya que si crecen en altura se van aproximando a aquellos. Una organización defectuosa ocasiona choques, vuelcos, y atropellos.
En las obras de movimiento de tierras, todo se hace fundamentalmente con máquinas y no debe haber personas no autorizadas en sus proximidades. Las máquinas cuanto más grandes, mayores ángulos muertos de visibilidad tienen, y por consiguiente posibilidad de accidente a personas o cosas próximas.
En las excavaciones en laderas con bulldozers hay que indicar los recorridos y giros para evitar vuelcos. Las pendientes en proximidad de zanjas, en época de lluvias, y por formación de barrizales, pueden ocasionar deslizamientos de los camiones y vuelcos.
Figura. Vuelco en una zanja.
EL IMPACTO AMBIENTAL EN M OV I M I E N T O D E TI E RRA S.
LAS
OBRAS
DE
Toda obra relacionada a una actividad de movimientos de tierra conlleva consigo misma una inherente perturbación al medio ambiente el cual se va desempeñar y en la cual contribuirá de forma positiva o negativa al cambio físico de la naturaleza.
5.3 ALTERACIONES TEMPORALES DURANTE LA FASE DE EJECUCION. El movimiento de material contribuye a la perturbación de la flora y fauna, la gran cantidad de ruidos y vibraciones producidos por las maquinarias constituyentes de estos proyectos conllevan a una contaminación auditiva. La degradación de las aguas afecta seriamente a la fauna acuática, anfibia e ictícola.
5.4 PROTECCIÓN DE LAS ACTUACIONES GEOMORFOLÓGICAS. Las medidas paliativas al movimiento de tierras, son la restauración revegetalizada de las superficies afectadas, la cual independientemente del efecto paisajístico tiene otro más importante, que es la contención de la erosión producida por las lluvias.
Ejer cicios de movimientos de ti er r as .
CONCLUSIONES En conclusión deducimos que el movimiento de tierras es una actividad que depende una serie de operaciones que se complementa en forma secuencial y cíclicamente esto quiere decir que una depende de la otra. Que en el movimiento de tierras hay factores que intervienen en el desempeño de los equipos que realizan estos trabajos tanto en minería como otros. Concluimos que las ventajas que ofrecen estos equipos son de acuerdo al equipo y material a mover como también alas condiciones donde se va a desempeñar el equipo. Y que una de sus más grandes ventajas es el que el movimiento de materia son volúmenes grandes por lo que conviene hacer una planificación para su utilización. Además que su mayor limitante de estos equipos es gran costo de adquision o inversión inicial que se requiere para compra; además que son equipos de mucho ruido y contaminación sino tiene el mantenimiento correspondiente. Mientras que por el lado seguridad se requiere de un personal capacitado para llevar con éxito y responsabilidad este procesos. En cuanto al impacto ambiental es un proceso que conlleva a realizar cambios en las zonas en donde se realizara la operación ya que el terreno removido será utilizado para otras cosas, además que los equipos por ser de grandes dimensiones contribuirán a una depreciación y degradación del medio no obstante con las normas y reformas nuevas las personas o empresas que realizan estas actividades están obligadas de hacer un proceso de restauración.
BI BL I OGRAF ÍA. Maquinaria de Construcción. Manuel Díaz del Río. Publicación de la E.U. Ingeniería Técnica de Obras Públicas de Madrid. 5º Edición. Septiembre 1996
Movimiento de Tierras. Juan Tiktin. Publicación del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 1997
Medidas correctoras del impacto ambiental en las infraestructuras lineales. Juan Tiktin. Publicación del Colegio de Ingenieros de Caminos. 240 Páginas.
Topografía y construcción Rafael Ferrer Torio y Paulino Gómez Gutiérrez. Publicación de la E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Departamento de Ingeniería Geográfica y Técnicas de Expresión Gráfica. 295 Páginas.
Construcción y edificación industrial Jorge A. Capote Abreu. Servicio de publicaciones de la E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Santander, 1994
