CAMINOS II
CAMINOS II2013
INTRODUCCIONAl analizar "Procedimientos de Construccin",
tratamos de contestar con la mayor precisin cunto tiempo, qu
maquinaria y personal se requiere para realizar una operacin
determinada dentro de la calidad especfica y al menor costo
posible.El grado del xito en el cumplimiento de programas y en el
aspecto econmico que pueda alcanzarse depende de la capacidad de
poder predecir de la manera ms precisa las diferentes variables y
condiciones que se presentan durante la construccin y que originan
los tiempo perdidos o demoras.Existen causas y riesgos que deben
valorarse antes que el proyecto pueda ser analizado en su
perspectiva total, tales como: problemas de clima, avenidas, daos
fsicos y descomposturas en la planta general de construccin,
disponibilidad de equipo, personal, materiales y financiamiento,
etc. La evaluacin de tales variables es un asunto de experiencia
aunada a la investigacin de toda la informacin disponible.No basta
con el estudio de los planos y especificaciones, es fundamental
tambin examinar los factores locales y condiciones fsicas del
sitio, los cuales influyen en la mejor manera de llevar a cabo el
trabajo y en los resultados que se obtengan en los rendimientos del
equipo, as como costos y tiempo de ejecucin.Las demoras motivadas
por numerosas causas y el efecto acumulado de ellas en el
rendimiento del equipo, se manifiestan a travs de los coeficientes
de eficiencia, que son multiplicadores que sirven para reducir los
rendimientos ideales o mximos del equipo, dados por los
fabricantes, calculados u obtenidos por observaciones anteriores,
dentro de condiciones ms o menos ptimas. Los factores que afectan
la eficiencia en el rendimiento de equipo de construccin pueden
reunirse en los grupos siguientes:
I) Demora de rutina.- Son todos aquellos factores que se derivan
de las demoras inevitables del equipo, independientemente de las
condiciones propias al sitio de la obra, organizacin, direccin u
otros elementos. Ningn equipo mecnico puede trabajar continuamente
a su capacidad mxima. Adems, son importantes, los tiempos en que es
abastecida la unidad con lubricantes y combustibles, y por otra
parte, la necesidad que hay, sobre la marcha, de efectuar
revisiones a elementos, como tornillos, bandas, cables, arreglo de
llantas, etc.; lo que significa paros disminuciones en el ritmo de
trabajo.Por otro lado, interviene el factor humano, representado
por el operador de la mquina, en relacin a su habilidad,
experiencia y a la fatiga inevitable despus de varias horas de
actividad.II) Restricciones en la operacin mecnica ptima.- Estas
originan un efecto reductor en el rendimiento, debido
exclusivamente a limitaciones en la operacin mecnica ptima de los
equipos. Se refiere a casos como el ngulo de giro, a la altura o la
profundidad de corte, las pendientes de ataque, coeficientes de
roda-miento, etc.III) Las condiciones del sitio.- Se refiere a las
condiciones propias del lugar en que est enclavada la obra y el
punto o frente concreto donde operan las unidades. Se produciran
ciertas prdidas de tiempo, por las condiciones en el sitio, como
son: a) Condiciones fsicas.- La Topografa y Geologa, las
caractersticas geotcnicas del suelo y rocas, las condiciones
hidrulicas superficiales y subterrneas, el control de filtraciones,
etc.b) Condiciones del Clima.- Temperatura mxima y media, heladas,
precipitaciones lluvia media anual, su distribucin mensual y
diaria, su intensidad, efecto en el sitio de trabajo y en los
caminos; estaciones del ao, das soleados, etc.c) Condiciones de
Aislamiento.- Vas de comunicacin disponibles para abastecimiento,
distancia de centros urbanos o industriales, para obtener personal
y abastecer de materiales a la obra, cercana a otras fuentes de
trabajo que puedan competir en la ocupacin del personal en algunas
ramas especializadas.d) Condiciones de adaptacin.- Grado de
adaptacin del equipo de trabajo, para sortear las causas agrupadas
en las condiciones anteriores, caractersticas de la obra o de sus
componentes derivados del proyecto que tiendan a disminuir la
produccin y los rendimientos del equipo, conexin de dependencia y
posibilidades de balanceo entre mquinas.
IV) Por la Direccin y Supervisin.- Es el grupo de factores
procedentes de la planeacin, organizacin y operacin de la obra,
llevadas a cabo por la organizacin constructora. El conocimiento y
experiencia del responsable de planear la construccin en una obra,
juega un papel decisivo en el grado de eficiencia que se obtenga
del conjunto y de cada operacin, por lo que a la produccin y al
rendimiento de equipo se refiere.Por otra parte, el grado de
vigilancia y conservacin de la maquinaria, el suministro de
materiales y personal, el apoyo de las operaciones de campo por
servicios auxiliares adecuados, as como talleres; explican las
diferencias observadas en los rendimientos del equipo.
V) Por la actuacin del contratante.- En trminos generales se
puede afirmar, con base en una experiencia bien conocida de los
constructores, que la actuacin del organismo contratante de una
construccin, influye indiscutiblemente en la economa general de la
misma y por lo tanto, en los rendimientos que puedan lograrse de la
maquinaria utilizada.Las causas o factores que pueden afectar la
eficiencia del rendimiento en el equipo, por lo que al contratante
se refiere, se estima que pueden resumirse de la siguiente forma: -
Por la oportunidad en el suministro de planos, especificaciones y
datos de campo.- Por el pago puntual de las estimaciones de obra.
Es algo bien conocido, el efecto benfico que en la eficiencia
general de la obra, tiene este aspecto.- Por el tipo de Ingeniero
residente o la supervisin en su caso. La influencia de esto, como
factor de eficiencia, tiene varios aspectos que se expondrn a
continuacin.El valor fundamental del Ingeniero residente o la
Supervisora en que cualquier proyecto de construccin, estriba en su
disponibilidad, y permanencia en el sitio de la obra para dirigir
al contratista, satisfacer las preocupaciones de las
autoridades
HISTORIA DEL TRACTOR BULLDOZER
La palabra tractor se us por primera vez en Inglaterra en el ao
1856, como sinnimo de Motor de Traccin. Nombraba un aparato que
sustitua la traccin realizada por mulas, caballos o bueyes (=
TRACTOR AGRICOLA).En 1858 J.W. Fawkes construye un arado con motor
de vapor. Durante los siguientes 40 aos aproximadamente se contino
con ese mismo sistema. A finales del siglo XIX se fabricaron
tractores de vapor muy pesados y de difcil manejo.En 1860 Jean
Joseph Etienne Lenoir cre el primer motor de combustin interna
quemando gas dentro de un cilindro. Pero habra que esperar hasta
1876 para que Nikolaus August Otto construyera el primer motor de
gasolina de la historia, de cuatro tiempos, que fue la base para
todos los motores posteriores de combustin interna. En 1886 Karl
Benz comienza a utilizar motores de gasolina en sus primeros
prototipos de automviles.
La historia de los primeros TRACTORES DE ORUGAS bulldozers
comienza con adaptaciones a partir de tractores ocupados para el
arado de los campos. Los tractores de vapor de los aos 1890 y de
principios 1900 eran sumamente pesados, llegando a pesar en
ocasiones 450 kg por cada caballo de fuerza, y a menudo se hundan
en la tierra blanda de labranza. Benjamn Holt *1 intent solucionar
el problema aumentando el tamao y la anchura de las ruedas. Pero
esto hizo que los tractores fuesen tambin cada vez ms complejos,
caros y difciles de mantener. Holt pens en colocar tablones
alrededor de las ruedas
En los aos siguientes se sigui evolucionando el tractor y entre
1915-1919 aparece la toma de fuerza (tdf) que permite accionar
implementos agrcolas.
En 1923 Harry Ferguson patenta en Inglaterra el sistema
hidralico de levantamiento de 3 puntos a partir del cual se difunde
la direccin hidrulica y frenos hidrulicos. Posteriormente aparecen
las cabinas confortables y aisladas del ruido.
Benjamin Holt y Daniel Best en 1925 se unen para formar
Caterpillar Tractors Co., hoy Caterpillar (o CAT) es el fabricante
ms grande del mundo de maquinaria para la construccin y equipos de
minera, motores diesel y turbinas industriales de gasEntre 1930 y
1937 se introduce el motor disel, inventado por Rudolf Diesel en
1892, llantas de goma y un sistema elctrico completo.Ante el
incremento constante en los precios del petrleo, los actuales
motores diesel han ido adaptndose a las exigencias de mayor
rendimiento en el consumo de combustible y menor emisin de gases
contaminantes.
TRACTOR BULLDOZER
Elbulldozer es un tipo de topadora que se utiliza principalmente
para el movimiento de tierras, de excavacin y empuje de otras
mquinas. Aunque la cuchilla permite un movimiento vertical de
elevacin y cierto giro en ngulo lateral, con esta mquina no es
posible cargar materiales sobre camiones o tolvas, por lo que el
movimiento de tierras lo realiza por arrastre.Aparte de los
trabajos realizados por la cuchilla, al bulldozer se pueden aadir
equipos que aumenten su versatilidad.
Los empujadores son tractores equipados con una hoja delantera
que se puede levantar o bajar por medio de un control hidrulico,
sta hoja valindose del empuje que le proporciona el tren de fuerza
de la mquina realiza diversos tipos de trabajo generalmente con un
alto grado de eficiencia. El peso y la potencia disponible de la
mquina, determina su capacidad de empuje. Ningn tractor puede
aplicar ms empuje que el peso de la mquina ms la fuerza mxima que
suministre el tren de fuerza. A continuacin se har una descripcin
de los principales elementos que conforman estas mquinas.
Escarificador o ripper:Especie de reja, de arado, fijada
fuertemente en la parte posterior que ejerce una accin de labrado
para disgregar terrenos compactos y rocas semiduras.
Stumper:Pico corto que acopla en vez de la cuchilla utilizado
para arranque de tocones o para romper capas aisladas de roca
dura.
Gra lateral:Gra con apoyo en un lateral del chasis, provisto de
contrapeso y accionada por cabestrantes. Se apoya la cuchilla para
aumentar la estabilidad.Los bulldozers son mquinas verstiles que
permiten realizar diversos trabajos en sectores como la
construccin, la minera y las fuerzas armadas.
El bulldozer es una mquina de excavacin y empuje compuesta de un
tractor sobre orugas o sobre dos ejes con neumticos y chsis rgido o
articulado y una cuchilla horizontal, perpendicular al eje
longitudinal del tractor situada en la parte delantera del
mismo.Dentro de los bulldozer o tractores tenemos dos tipos: De
oruga: El hecho que est montado sobre orugas en lugar de ruedas,
implica que ejerce una menor presin sobre el piso, y por lo tanto
tiene una mayor capacidad para desplazarse en caminos con obstculos
donde otros vehculos convencionales estn incapacitados
dehacerlo.
Enllantados: O bulldozer de ruedas, que tambin se denomina
topadora o tractor de ruedas, es un tipo de maquinaria de
construccin de uso comn. El principio de trabajo de la mquina es el
de empuje, bsicamente por traccin, de hojas topadoras con las que
son equipadas, lo que permite la limpieza y nivelacin de tierras o
la pavimentacin de las carreteras.Estas mquinas utilizan un sistema
de traccin de tecnologa de la industria militar, que le provee de
una gran fuerza de traccin, alta eficiencia y buen desempeo.
Cuentan con una direccin completamente hidrulica articulada y
transmisin en todas ruedas, lo que permite que sea flexible y fcil
de operar.
El hecho que est montado sobre orugas en lugar de ruedas,
implica que ejerce una menor presin sobre el piso, y por lo tanto
tiene una mayor capacidad para desplazarse en caminos con obstculos
donde otros vehculos convencionales estn incapacitados
dehacerlo.
Al seleccionarse un tractor debe considerarse distintos factores
que determinaran el tamao, potencia, tipo de hoja a utilizar, entre
otros. Algunos de estos factores son: El tamao que se requiere para
determinada obra. La clase de obra en la que se empleara,
conformacin, jalando una escrepa, jalando un vagn, arando, etc. El
tipo de terreno sobre el que viajara, alta o baja eficiencia de
traccin.. La firmeza del camino de acarreo. La rigurosidad del
camino. Pendiente del camino. La longitud de acarreo. El tipo de
trabajo que tenga que hacerse despus de terminada la obra.
USOS PRINCIPALES
Roturacin del terreno Empuje de materiales sueltos Nivelacin y
recebo de pistas Excavaciones en lnea recta Extendido de tierras
por capa y compactacin superficial Rellenos Formacin de pilas o
montones Realizacin de terraplenes Remolque de grandes cargas o de
otras mquinas
El diseo del tractor tiene por objeto fundamentalmente convertir
su potencia en fuerza tractiva de utilizacin prctica en muy
diversas operaciones, pero debe considerarse siempre que estos
trabajos no rebasen la capacidad de la mquina, es decir no hay que
abusar en su uso, para as tener un mejor aprovechamiento.
DESMONTE.- Los terrenos en los que se van a efectuar excavaciones,
hacer rellenos o a nivelarse, deben desmontarse primero. En el
desmonte se incluye la remocin de la vegetacin que pueden ser
hierbas, malezas, matorrales o tocones. El tractor es la mquina ms
adecuada para realizar este trabajo. Los matorrales rboles pequeos
pueden ser removidos con un tractor caminando con la cuchilla en
contacto superficial con el terreno. Actualmente se han
desarrollado una gran variedad de aditamentos para tractores que lo
habilitan para realizar hasta los trabajos ms severos de desmonte
tales como cuchillas de filo cortante, taladores en V, cuchillas
tipo rastrillo, empujadores de rboles, arados cortadores de races,
etc. EQUIPO DE MOTOESCREPAS.- Los tractores empujadores se
necesitan casi siempre para llenar bien con eficiencia las
motoescrepas de un solo motor, y an; en algunos casos, las de dos
motores, y con las escrepas de arrastre que son de tamao excesivo
para el tractor que las remolca o cuando el terreno es duro. Para
realizar esta actividad es recomendable equipar al tractor con una
hoja topadora. EXCAVACIONES.- El tractor se opera levantando o
bajando la hoja, inclinndola hacia adelante o hacia atrs segn sea
el tipo de material a cortar y el tipo de excavacin que se vaya a
realizar. Conforme va movindose hacia adelante el material se va
excavando y apilando al frente y avanza junto con el tractor. La
inclinacin correcta de la hoja es un factor muy importante para la
eficiencia del trabajo sobre todo en terrenos duros. TENDIDO DE
MATERIAL.- El tractor empujador puede extender montones de material
caminando sobre los mismos con la cuchilla elevada a la rasante
deseada. ARRASTRE DE OTROS EQUIPOS.- El tractor est habilitado para
jalar tanto como para empujar por lo que su aplicacin como auxiliar
de otros equipos es grande. Se utiliza para jalar compactadores,
motoescrepas de arrastre, arados, etc. DESGARRAMIENTO.- Cuando el
tractor se utiliza para el desgarre de suelos se le conoce como
desgarrador y dada la importancia de este aprovechamiento se tratar
en otra seccin, de una manera ms amplia.
USOS ESPECIALES La gran versatilidad del tractor ha permitido
utilizarlo en trabajos ms especficos. En la construccin de lneas de
tuberas se utilizan los tractores con pluma lateral tambin
conocidos como tiende-tubos, para realizar justamente la labor de
tender la tubera en su posicin final. Una conocida marca ha
fabricado un tractor submarino el cual, inclusive, puede ser
operado a control remoto y tiene muchas aplicaciones en obras
martimas y portuarias.
ADITAMENTOSAprovechando la fuerza trasera del tractor pueden
instalarse malacates para usos mltiples como arrastre de troncos,
trabajos en pendientes, etc. Con una barra de tiro oscilante se
pueden remolcar diversos equipos como arados, y compactadores. Un
gancho delantero es ideal para cables de remolque, para tiros
ocasionales como en rescate de equipos atascados. Adems el tractor
puede llevar una serie de aditamentos para su proteccin y para
proteccin del operador como son las guardaprotectoras de los
rodillos del trnsito, protecciones para el motor y el radiador,
cabinas protectoras para el operador, etc.
A LA HORA DE COMPRAR: (Bulldozer + Cargador) Vs. (Excavadoras)El
equipo de movimiento de tierra tradicional ha sido la combinacin
del Bulldozer y el Cargador, el cual permite desarrollar las tareas
de excavacin y carga del material.En lo ltimos 15 aos el desarrollo
de las Excavadoras hidrulicas, tanto frontales como retros, ha sido
un equipo que compite con lo tradicional, ya que una sola unidad
realiza las dos tareas de excavacin y carga del material.
Analizar la conveniencia de un sistema u otro, conlleva muchas
consideraciones: Elegir el equipo correcto para un uso especfico o
para mltiples usos (tipo de obra, tipo y dureza de material,
profundidad del corte, movilidad de la actividad, ...) El costo de
inversin vs. el costo por unidad de produccin El balance adecuado
de la flota de equiposEn definitiva, cualitativamente es difcil
decidir entre un grupo u otro, y en gran medida depender de la
continuidad de su en funcin, del tamao del proyecto al que se
destine y los volmenes a mover en el tiempo que se requiera.Sin
embargo, cada vez ms la conformacin de la flota adecuada se est
volcando hacia BULDOZER + EXCAVADORAS.Los Cargadores, tanto sobre
neumticos como sobre orugas, tienen su funcin especfica, sobre todo
en la alimentacin de tolvas o carguos masivos; pero la tendencia de
la ltima dcada ha sido sustituir Cargadores por Excavadoras,
siempre reconociendo que de igual a igual los Cargadores tienen una
mayor produccin, pero ante el menor valor de adquisicin de las
Excavadoras la decisin ha sido la cantidad de equipos, a veces 2
Retroexcavadoras logran igual o mayor produccin que un Cargador y
generalmente el costo de adquisicin resulta igual o menor al del
Cargador.Otro elemento a favor de las Excavadoras, son la gama de
aditamentos que pueden usar. Por citar uno, el martillo hidrulico
para excavacin de rocas duras, de donde ha salido el sobrenombre de
"Come-Solas".Finalmente, y a pesar de todas las comparaciones y
consideraciones, existe una realidad: toda gran empresa de
movimientos de tierra tiene en su flota de equipos BULLDOZER,
sinnimo de potencia y poder para realizar su trabajo.DESCRIPCION DE
TRABAJO EN OBRASEl tractor de oruga es tal vez la maquina ms bsica
y verstil en la industria de la construccin. Sirve para multitud de
fines, tales como mover cargas empujndolas o jalndolas, como unidad
motriz para malacates y pequeas torres elevadoras, y como para
cuchillas de bulldozer, plumas laterales y cucharones de carga
frontal.El termino bulldozer puede usarse en un sentido amplio para
incluir tanto a los bulldozer como los angledozer. Estas mquinas
pueden dividirse adems basndose en el mtodo de levantar y bajar la
cuchilla, como controlado por cables o hidrulicamente. Cada tipo de
equipo tiene su lugar en la construccin, aunque en los tiempos
modernos ya no se trabaja prcticamente nada con los controlados por
cables.La operacin regular de movimiento de tierras es prcticamente
un conjunto de movimientos rectos de avance y retroceso. Cuando el
tractor se mueve hacia delante, su hoja frontal se encaja en el
terreno cortndolo, para obtener su carga. El tractor debe recorrer
algunos metros para obtener su carga completa. Por ejemplo una hoja
tpica de corte de unos 15 cm, recorrer ms de 12 metros hacia
delante para obtener su carga completa. Esta carga Serra como una
cua mvil de tierra, empujada delante de la hoja.
Los bulldozers se montan con las cuchillas en forma
perpendicular a la direccin de avance, mientras que los angledozer
se montan con las cuchillas formando un ngulo con la direccin de
avance. Los primeros empujan la tierra hacia delante mientras que
los segundos lo hacen hacia delante y hacia los costados. Algunas
cuchillas pueden ajustarse de tal forma que sirvan de bulldozer
como de angledozer. El tamao de la maquina est indicado por la
longitud y altura de la cuchilla. Pueden instalarse placas en los
extremos de las cuchillas para reducir el derramamiento cuando se
utiliza para mover tierra.Presenta algunos beneficios con relacin
al montado sobre ruedas tales como; entrega mayor esfuerzo de
traccin, especialmente al estar operando en un terreno suave como
por ejemplo un suelo suelto o lodoso, habilidad para viajar sobre
sup. Lodosas, habilidad para operar en formaciones rocosas en donde
pueden daarse seriamente las llantas, habilidad para viajar sobre
caminos speros, lo cual disminuye los costos de mantenimiento de
caminos de acarreo; mayor flotacin debido a las menores presiones
bajo las orugas: mayor versatilidad en el empleo en obra; trabajos
en pendientes ms inclinadas donde los de ruedas se volcaran
fcilmente.Tambin presentan algunas caractersticas como las que se
refieren a tiempos de desplazamiento segn las condiciones de
trabajo.
FUNCIONES DE RENDIMIENTOLa cuchilla de un bulldozer, tiene una
capacidad terica que vara con las clases de tierras y con el tamao
de la cuchilla. Si se conoce la capacidad de la cuchilla, puede
determinar el rendimiento aproximado de una maquina estimando el
nmero de pasadas que pueda efectuar en una hora.La capacidad
aproximada de una cuchilla de bulldozer puede determinarse a travs
de la carga que empuje la cuchilla: las mediciones reales de las
cargas representativas darn mejores resultados que las
estimaciones.El tiempo total de un equipo para acarreo de tierra
(TT) es, bsicamente, la suma de cuatro componentes; tiempo de carga
(TC); tiempo variable de mov. con carga (TVC); tiempo variable de
traslado del equipo vaci (TVV); tiempo de vaciado.TT = TC + TVC +
TV + TVV.Para estimar la productividad de un bulldozer debe
descomponerse su ciclo de trabajo en partes significativas. El
bulldozer estar cargando durante una parte de su recorrido, por lo
que no es necesario separar el tiempo de carga de esta operacin. Se
tiene el tiempo variable (TVC`) que usa el empujador en su
recorrido con la carga, y el tiempo (TVV`) que utiliza en regresar
en reversa para tomar la siguiente carga, lo cual hace con la hoja
levantada y vaca. Cada uno de estos tiempos variables puede
determinarse simplemente dividiendo la distancia recorrida entre la
velocidad de marcha, en metros por minuto (m/min) para el engranaje
empleado.Los tiempos variables determinados de esa manera, no toman
en cuenta el tiempo que toma llegar del reposo hasta la velocidad
regulada del trayecto, o viceversa. A este tiempo adicional se le
conoce como tiempo de aceleracin o de desaceleracin, y se le
considera como tiempo fijo (TF) a causa de su naturaleza constante.
Si se hace el viaje en cualquier direccin en un engranaje que solo
requiera el cambio de marcha hacia delante a reversa, se puede
considerar que el tiempo fijo del empujador es de 0.10 a 0.15
minuto. Si es necesario un cambio adicional a una velocidad ms alta
en cualquiera de las dos direcciones, el tiempo fijo podra
estimarse en 0.20 a 0.30 minuto.El tiempo total de ciclo del
empujador se determina por una modificacin de la ecuacin.TT = TF +
TVC` + TVV`.
Los tractores empujadores tienen ciertas limitaciones en cuanto
a la distancia de acarreo y al nivel del piso de excavacin. La
distancia mxima de acarreo aconsejable es de 100 metros, al
excederse resultara antieconmico el uso de esta mquina. De
cualquier manera debe considerarse que en distancias mayores de 3C
metros el rendimiento disminuye 5% por cada 30 metros adicionales.
Asmismo cuando se trabaja cuesta arriba el volumen disminuye 4% por
cada 1 % de pendiente.Otro factor que afecta el rendimiento de
estas mquinas es la altitud a la que se encuentran trabajando. Se
considera que arriba de los 1000 metros sobre el nivel del mar, la
produccin se afecta del orden del 1 % por cada 100 metros de
altura. El uso de turbocargadores y enfriadores de aire de admisin
en los motores de los tractores tiende a compensar esta disminucin
en el rendimiento.FABRICANTESAlgunos de los principales fabricantes
de estas mquinas son: Komatsu Limited. John Deere. International
Harvester. CAT. Fiat-Allis. CASE.
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