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Innovaciones Técnicas en la Construcción de Carreteras.
La Maquinaria y su Legislación.
Ponencia 3:La excavación, Carga y Transporte:
Técnicas actuales
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Curso: Innovaciones Técnicas en la Construcción de Carreteras
Ponencia nº 3: “Excavación, Carga y Transporte: Técnicas actuales”
1. Composición porcentual del coste de estas actividades
2. Factores a considerar en la elección de los equipos
a. Producción necesaria
b. Excavabilidad: su prospección
c. Compensación de las “tierras”
d. Camino de rodadura
e. Puntos infranqueables
f. Concordancia de equipos
g. Coste de los distintos equipos
3. Equipos para la ejecución del arranque y carga
a. Tierra
b. Tránsito
c. Roca
4. Equipos para el transporte de los materiales excavados
5. Rendimientos de las máquinas de carga
6. Cálculo de los vehículos necesarios
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Movimiento de Tierras
EXPLANADA
MVTO. DE TIERRAS
Es el conjunto de trabajos necesarios para la ejecución de una explanada con unas características mecánicas y geométricas determinadas por su posterior aplicación.
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Composición porcentual del coste de grandes Movimientos de Tierras
Suelo RocaArranque - 40%
Carga 20% 15%
Transporte 56% 30%
Formación de terraplén 24% 15%
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Principales factores a considerar en la elección de los Equipos de Arranque, Carga y Transporte
1. Producción necesaria2. Excavabilidad del material a manipular3. Caminos de rodadura: Factores legales,
Orografía, Capacidad portante, etc.4. Puntos infranqueables5. Concordancia, en cuanto a rendimientos, de los
equipos6. Coste comparativo de los equipos posibles
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Excavabilidad del TerrenoEs la capacidad para ser arrancado por diferentes medios.
A efectos de excavabilidad, el PG3 define tres tipos:
! Excavación en roca. Comprenderá la correspondiente a todas las masas de roca, depósitos estratificados y la de todos aquellos materiales que presenten características de roca maciza, cementados tan sólidamente, que únicamente pueden ser excavados utilizando explosivos.
! Excavación en terreno de tránsito. Comprenderá la correspondiente a los materiales formados por rocas descompuestas, tierras muy compactas y todos aquellos que para su excavación no sea necesario el empleo de explosivos y sea precisa la utilización de escarificadores profundos pesados.
! Excavación en tierra. Comprenderá la correspondiente a todos los materiales no incluídos en los apartados anteriores.
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La prospección de la excavabilidad
El conocimiento de esta característica de los terrenos a excavar es de singular importancia para:
"El cálculo de los precios para la estimación de costes."La elección de los equipos
Herramientas posibles:
"Prospección visual previa"Catas"Sondeos"Prospección sísmica
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Prospección mediante catas
Limitaciones1. La dureza del terreno a inspeccionar, ya que sólo es posible la investigación
en tierras o materiales sueltos o poco consolidados2. La pequeña profundidad que se alcanza (no más de 3 m, generalmente)
Descubre las distintas capas existentes, permitiendo inspeccionarlas directamente y medir su potencia. Define, sin duda, el nivel freático y es el mejor sistema para la toma de las muestras necesarias para ensayar en laboratorio.
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Sondeos mecánicos con extracción de testigos
Es un procedimiento caro y lento.
Imprescindible en la investigación de canteras.
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Prospección sísmicaBasa su técnica en la determinación de la velocidad de propagación de ondas sónicas en los distintos medios que constituyen el terreno a estudiar.
Nos informa sobre:
#El espesor de los estratos
#La velocidad media de propagación del sonido en dichos estratos
Ventaja: Rapidez y economía
Limitaciones:
#No permite la toma de muestras.
#Sólo detecta capas más “duras” o resistentes que las situadas por encima de ellas
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Clasificación de las excavaciones según la velocidad sísmica
En cuanto al arranque:
$Roca: Velocidad de propagación sísmica, VS >= 2.000 m/s
$Tránsito: Velocidad sísmica entre 1000 m/s < VS < 2.000 m/s
$Tierra: Velocidad sísmica VS < 1.000 m/s
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CLASIFICACIÓN DE RIPABILIDAD SEGÚN WEAVER
135200/135290/200575/290--KW180270/180385/270770/385--POTENCIA (CV)
D7D8/D7D9/D8DD9G/D9G--SELECCIÓN DE MAQUINARIA
Fácilmente ripableDifícil de riparMuy difícil de riparExt. difícil de ripar. VoladuraVoladuraVALORACIÓN DE LA
RIPABILIDAD
<2550 – 2570 – 5090 – 70*100 – 90VALORACIÓN TOTAL35101315Valoración
Muy favorableFavorablePoco favorableDesfavorableMuy desfavorableORIENTACIÓN DE DIRECCIÓN Y BUZAMIENTO
13455Valoración
Relleno >5mmRelleno <5mmSeparación <1mmAlgo separadasCerradasRELLENO DE LAS JUNTAS
00355Valoración
Continua con rellenoContinua con algún rellenoContinuas sin rellenoPoco continuasDiscontinuasCONTINUIDAD DE
JUNTAS
510202530Valoración
< 50300 – 501000 – 3003000 – 1000> 3000ESPACIADO DE JUNTAS (mm)
13579ValoraciónCompletamente alteradaMuy alteradaAlteradaLigeramente sanaSanaALTERACIÓN
012510ValoraciónRoca muy blandaRoca blandaRoca duraRoca muy duraRoca extr. duraDUREZA
512202426Valoración
1200 - 4501500 – 12001850 – 15002150 – 1850>2150VELOCIDAD SÍSMICA (m/s)
Roca muy malaRoca malaRoca mediaRoca buenaRoca muy buenaDESCRIPCIÓNVIVIIIIIICLASE DE ROCA
135200/135290/200575/290--KW180270/180385/270770/385--POTENCIA (CV)
D7D8/D7D9/D8DD9G/D9G--SELECCIÓN DE MAQUINARIA
Fácilmente ripableDifícil de riparMuy difícil de riparExt. difícil de ripar. VoladuraVoladuraVALORACIÓN DE LA
RIPABILIDAD
<2550 – 2570 – 5090 – 70*100 – 90VALORACIÓN TOTAL35101315Valoración
Muy favorableFavorablePoco favorableDesfavorableMuy desfavorableORIENTACIÓN DE DIRECCIÓN Y BUZAMIENTO
13455Valoración
Relleno >5mmRelleno <5mmSeparación <1mmAlgo separadasCerradasRELLENO DE LAS JUNTAS
00355Valoración
Continua con rellenoContinua con algún rellenoContinuas sin rellenoPoco continuasDiscontinuasCONTINUIDAD DE
JUNTAS
510202530Valoración
< 50300 – 501000 – 3003000 – 1000> 3000ESPACIADO DE JUNTAS (mm)
13579ValoraciónCompletamente alteradaMuy alteradaAlteradaLigeramente sanaSanaALTERACIÓN
012510ValoraciónRoca muy blandaRoca blandaRoca duraRoca muy duraRoca extr. duraDUREZA
512202426Valoración
1200 - 4501500 – 12001850 – 15002150 – 1850>2150VELOCIDAD SÍSMICA (m/s)
Roca muy malaRoca malaRoca mediaRoca buenaRoca muy buenaDESCRIPCIÓNVIVIIIIIICLASE DE ROCA
* La puntuación por encima de 75 se considera como no ripable sin prevoladura
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DESGARRADORESDesgarradores !BULLDÓZER CON 535 H.P.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15TIERRA VEGETALARCILLAMORENA GLACIALROCAS VOLCANICASGRANITOBASALTOROCAS DE DISLOCACIÓNROCAS SEDIMENTARIASBITUMINOSAARENISCALIMO CONSOLIDADOPIEDRA ARCILLOSACONGLOMERADOBRECCIACALICHEPIEDRA CALIZAROCAS METAMÓRFICASESQUISTOSPIZARRAMINERALES Y MENASCARBÓNMINERAL DE HIERRO
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l l l l0 1 2 3 4
DESGARRABLE MARGINAL NO DESGARRABLE
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����������������������������Velocidad SísmicaMetros por segundo x 1000Pies por segundo x 1000
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Equipos para arranque y carga de los materiales
1. Material de fácil excavabilidad -”Tierra”-1.1 Con Bulldózer y Cargadora1.2 Con Bulldózer y Mototrailla1.3 Con Retroexcavadora
2. Material de difícil excavabilidad -”Tránsito”-2.1 Con Bulldózer y Cargadora2.2 Con Bulldózer y Retroexcavadora
3. Material de difícil excavabilidad -”Roca”-3.1 Mediante Voladura y carga con Retroexcavadora3.2 Mediante Voladura y carga con Pala de Ruedas3.3 Con Retroexcavadora y Martillo de alta producción
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Equipos para Transporte de los Materiales Excavados
1. Camión Volquete
2. Tracto-camión “Bañera”
3. Dúmper Articulado
4. Dúmper Rígido
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ELECCIÓN DEL TIPO DE VEHÍCULO DE TRANSPORTE EN LOS MOVIMIENTOS DE TIERRAS
R= RecomendableNR= No recomendable
N= Nunca
NRRNRRNRRRNRR
NRRRNRRNRRNNRR
RNRNRNRNRRRN
RRRRRRRRRN
DificultosaNormalLargaCortaLluviosoSeco
Pendiente y capacidad portanteFuera
Ctra.PorCtra.SueloRoca
Dist. de acarreoClimaCamino de acarreoTipo de
Material
Camión Volquete nº 6*6
Tracto-camión Bañera
Dúmper articulado
Dúmper rígidoNRRNRRNRRRNRR
NRRRNRRNRRNNRR
RNRNRNRNRRRN
RRRRRRRRRN
DificultosaNormalLargaCortaLluviosoSeco
Pendiente y capacidad portanteFuera
Ctra.PorCtra.SueloRoca
Dist. de acarreoClimaCamino de acarreoTipo de
Material
Camión Volquete nº 6*6
Tracto-camión Bañera
Dúmper articulado
Dúmper rígido
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Rendimiento de las Máquinas de Carga
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TIEMPOS DE CICLO DE CARGA (Segundos)
TIERRAROCA
BLANDA DURA VOLADA
RETROEXCAVADORAS 25 a 35 35 a 45 35 a 45
MATERIAL ACOPIADO
PALAS CARGADORAS 35 a 45 40 a 50
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Peso de los Materiales
0,701370950Tierra vegetal
0,7516601250Pizarra bituminosa0,9019301720Arena y Grava
0,5926101540Piedra caliza - Fragmentada
0,5731701810Yeso – Fragmentado0,8922602020Grava – Mojada de 6 a 50 mm
0,6127301660Granito fragmentado
0,7027901960Roca descompuesta-75% roca, 25% tierra
0,8220201660Arcilla - en su lecho natural0,6729701960Basalto
Factores de CargaEn banco kg/m3
Suelto kg/m3Peso de los materiales
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Factores de llenado de Retroexcavadoras para distintos materiales
Porcentaje sobre lacapacidad del cucharón
Marga mojada o Arcilla Arenosa 100-110
Arena y Grava 90-100
Arcilla dura y tenaz 80-90
Roca volada bien fragmentada 80-90
Roca volada mal fragmentada 50-80
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Rendimiento de las Retroexcavadoras y Palas Cargadoras (Expresado en m3 banco/Hora de trabajo)
RENDTº = C*FL*FC*60*55 m3b/htCiC
C.- Capacidad S.A.E. del cazo en m3
FL.- Factor de llenado
FC.- Factor de carga
CiC.- Ciclo de carga en segundos
La eficiencia de la hora de trabajo se considera igual a 55/60
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Cálculo de los vehículos necesarios
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Capacidad de Carga de los Vehículos
Capacidad a ras (m3)Vehículos VialesCamión Volquete 13,5Camión Bañera 24,0
Capacidad S.A.E. (m3)Vehículos ExtravialesDúmper 35 t (Colmo 2:1) 23,0Dúmper 50 t (Colmo 2:1) 34,0Dúmper 90 t (Colmo 2:1) 60,0
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Capacidad de los VehículosExpresada en m3 sobre perfil
TIERRA TRÁNSITO ROCA
Camión Volquete 10 9 8
Camión-Bañera 14
Dúmper 35 t 16 14 13
Dúmper 50 t 23 20 18
Dúmper 90 t 37 27 25
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Ciclo de un vehículo de Movimiento de TierrasTiempos:
De espera.- Depende de la distancia de acarreo y de la organización del tajo. Estimar de 0.5 a 2.0 min.
De maniobras de Carga.-Según se entre de frente o marcha atrás, estimar respectivamente0.25 y 0.50 minutos.
De carga.- Es igual al nº de ciclos de carga por el tiempo de este ciclo, es decir:capacidad caja del vehículo*ciclo carga(seg.) / capacidad del cazo*60 min.
De descarga.-Camiones 1.5 min.Dúmperes 1.0 min. "Bañeras" 2.5 min.
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Ciclo de un vehículo de Movimiento de Tierras (Cont.)
Velocidades de Acarreo en Km/h:
Distancia en Km. Camión “Bañera” Dúmper
D<0.5 10 15
0.5<D<1.5 13 20
D>1.5 15/30 20/40 25/30
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Nº de Vehículos necesarios para una Máquina de Carga
1 CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA MÁQUINADE CARGA R M3b/Ht
2 ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD SOBRE PERFILDE LA CAJA DEL VEHÍCULO C M3b
3 CÁLCULO DEL TIEMPO DE CICLO DEL VEHÍCULO3,1 Distancia entre puntos de carga y descarga D KM3,2 Tiempo de maniobras y espera en la carga TMC MIN.3,3 Tiempo de carga TC MIN.3,4 tiempo de descarga TD MIN.3,5 Tiempo de recorrido(Ida+vuelta;Velocidad
media=V;TR=60*2*D/V) TR MIN.3,6 Ciclo del vehículo (CIC=TMC+TC+TD+TR) CIC MIN.
4 Nº DE VIAJES DE CADA VEHÍCULO POR HORA 60/CIC VIAJ/H
5 RENDTº. POR VEHÍCULO60*C/CIC 60*C/CIC M3b/Ht
6 Nº DE VEHÍCULOS R*CIC/60*C VEHÍC.