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Descripción básica de equipos de construcción
Tipo: Apuntes
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Son máquinas que transforman la potencia del motor en energía de tracción, para excavar, empujar o jalar cargas. Es un equipo fundamental para las construcciones, por su amplia versatilidad es capaz de realizar una infinidad de tareas. Se fabrican sobre orugas o enllantados:
Los tractores sobre orugas desarrollan una mayor potencia a menor velocidad, los de ruedas trabajan a mayor velocidad con un menor aprovechamiento de la energía del motor, su fuerza de tracción es considerablemente menor a la del tractor de orugas. TRACTORES DE ORUGAS Tienen la ventaja de trabajar en condiciones adversas, sobre terrenos accidentados o poco resistentes, en lugares donde no existen caminos, ya que es capaz de abrir su propia senda. Puede transitar por laderas escarpadas y con fuertes pendientes. Generalmente forma parte del primer contingente de máquinas que inician una obra, ya sea abriendo sendas, efectuando la limpieza y desbosque del terreno o realizando las tareas de excavación. Se utiliza para una variedad de trabajos, tales como excavación, desbroce de árboles y arbustos, remolque de traíllas sobre terrenos inestables, pantanosos y con fuerte pendiente, remolque de apisonadoras, arados, etc., como pusher para el movimiento de traíllas. También se utilizan para trabajos de mayor precisión, como ser nivelación de terraplenes, desmonte de los
Los tractores de dos ruedas tienen fácil maniobrabilidad, para hacer giros en espacios reducidos. Su fuerza de tracción es mayor comparada con el de cuatro ruedas, debido a que la resistencia a la rodadura es menor por tener un solo eje. Su costo de mantenimiento es menor por el menor número de llantas. Los tractores de cuatro ruedas tienen mayor estabilidad, por lo cual pueden transitar por caminos más accidentados y desarrollar una mayor velocidad. Tienen la ventaja que pueden desacoplarse de la unidad de remolque y usarse para otros fines. DOZERS Los dozers se definen como tractores dotados de una hoja topadora montada en la parte delantera y al frente de los mismos. La hoja tiene una sección transversal curva para facilitar el trabajo de excavación, en su parte inferior esta provista de piezas cortantes atornilladas denominadas cuchillas y en ambos extremos una puntera también atornillada. Las hojas están - unidas al chasis de la oruga por dos brazos laterales, que tienen accionamiento hidráulico, mediante dos pistones de doble acción que soportan los brazos laterales y son movidos por la presión de una bomba hidráulica de alta presión. Los dozers se subdividen, de acuerdo al ángulo de trabajo de su hoja en tres tipos principales:
Son tractores que tienen la hoja topadora fija, perpendicular a su eje longitudinal, trabajan en línea recta, solo tienen movimiento vertical. La hoja puede inclinarse girando sobre el eje horizontal. Su uso es más productivo y económico en el empuje de materiales producto de excavaciones, o para excavaciones y rellenos en línea recta. ANGLEDOZER Son tractores equipados con una hoja topadora movible que puede girar hasta un ángulo de 30 grados, con respecto al eje longitudinal del tractor. Su hoja también puede inclinarse ligeramente bajando una de sus punteras con respecto al extremo opuesto. Su uso es más eficiente en trabajos a media ladera.
Esta hoja generalmente es más corta y de mayor altura, puede ser inclinada lateralmente para facilitar su penetración en el suelo. Tiene mejor adaptación debido a su diseño de "U" modificada y a su menor altura con referencia a la hoja universal "U", por lo cual puede maniobrar con mayor facilidad, logrando penetrar de 30 a 60 centímetros de acuerdo al modelo y tamaño del tractor, puede excavar suelos densos obteniendo mayores cargas en una amplia variedad de materiales. Este tipo de hoja puede ajustarse dándole una inclinación frontal de hasta 10 grados. HOJA ANGULABLE E INCLINABLE A POTENCIA “P” La versatilidad es la característica principal de esta hoja al poder realizar una gran variedad de trabajos desde desarrollos de sitios hasta trabajo general de empuje y aplicaciones de servicio pesado. En algunas máquinas el ángulo y la inclinación se controlan con dos palancas, mientras que en otras máquinas se usa una palanca solamente. La hoja VPAT (orientable e inclinable a potencia con cuchilla variable) puede inclinarse mecánicamente hacia adelante para obtener mejor penetración o para desmenuzar material pegajoso o hacia atrás para conseguir mayor productividad y facilitar el nivelado de acabado.
La hoja VR de radio variable combina los beneficios de una hoja SU, o sea la habilidad de corte y penetración del suelo con las características de la hoja U de mayor retención y menos derrame de material. Esto se obtiene con la vertedera de radio variable. Esta hace que la tierra se mueva hacia el centro de la hoja y crea por esto una mayor acción de rodadura del material. Las planchas laterales extendidas retienen el material y aumentan su capacidad. La hoja VR de radio variable es una herramienta excelente para mejoramiento de terrenos, conservación del suelo, desarrollo urbano o construcción en general. HOJA ANGULABLE "A" Tienen mayor longitud y menor altura, pueden situarse en posición recta o girar a derecha o izquierda ajustándose en diversas posiciones intermedias hasta un ángulo de 30 grados, con respecto al eje longitudinal del tractor. También pueden inclinarse lateralmente para que uno de sus extremos penetre en el terreno en el ámbito inferior del opuesto. Especialmente han sido diseñadas para efectuar empuje lateral y se utilizan para el equipamiento de los tractores
La hoja CD está disponible solamente para el tractor topador transportador más grande. Está construida con los mismos requisitos de integridad estructural que las hojas topadoras “U” y “SU”. La hoja CD tiene una forma de “cucharón” que le ermite transportar varios metros cúbicos de material en la hoja. Este material actúa como contrapeso descartable que permite que el tractor topador transportador empuje más material por pasada. La hoja CD no es tan eficaz como las hojas “U” y “SU” en materiales muy comprimidos o poco dinamitados. Sufre más a causa de material retenido en la hoja al trabajar con materiales pegajosos. HOJA AMORTIGUADA "C" Se utiliza para el empuje de traíllas, sus muelles de amortiguación suavizan y facilitan esta operación, su menor ancho permite una mejor visibilidad al operador y una mayor maniobrabilidad.
Están diseñados para trabajar con basura y materiales livianos de poca densidad, tiene una rejilla en su parte superior que protege el radiador y facilita una buena visibilidad. La curvatura transversal de la hoja permite que el material ruede uniformemente. Principalmente se utilizan para la conformación de rellenos sanitarios. RASTRILLO Se utilizan en aplicaciones de limpieza de terreno. Pueden trabajar con vegetación de hasta una altura de árboles medianos y ofrecen una buena penetración del suelo para sacar pequeños troncos, rocas y raíces. En la mayoría de los casos, las puntas de los rastrillos son reemplazables.
Caminos de grava suelta 0.36 0. Tierra firme 0.55 0. Tierra floja 0.45 0. Fuente: Texto guía “Maquinaria y Equipo de Construcción” Ing. Jaime Ayllon () Marga: material compuesto de arcilla y carbonato de calcio, tiene color grisáceo y se utiliza para la fabricación del cemento Los tractores dozers tienen su mejor aprovechamiento en movimiento de tierras con recorridos de excavación y empuje menores a 100 metros y con una distancia de excavación menor a 15 metros, luego de la cual debe acumularse delante de la cuchilla una cantidad de material igual a su capacidad máxima. Si los terrenos son muy duros deben ser previamente aflojados, utilizando arados roturadores, llamados desgarradores o escarificadores, o en su defecto realizando perforaciones para el uso de explosivos. DESGARRADOR Es un accesorio opcional que se ubica en la parte trasera de la máquina, está formado por una viga provista de cavidades donde se alojan los vástagos, cuyo número varía de uno a cinco. Los vástagos son una especie de arados pero mucho más largos, que tienen en su extremo inferior una punta removible. Se utilizan para la rotura de suelos duros o rocosos, facilitan el trabajo posterior de la hoja topadora, ampliando su campo de acción.
La productividad de los tractores depende de las dimensiones de su hoja topadora, de la potencia del motor, del tipo de suelo (granulometría, forma de las partículas, contenido de roca, humedad, etc.), de la velocidad que puede alcanzar la máquina, de la distancia a la que se debe empujar el material excavado, de la habilidad del operador, etc. CARACTERISTICAS DEL SUELO QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE LOS TRACTORES a) Tamaño y forma de las partículas .- Mientras más grandes sean las partículas del suelo presentarán una mayor dificultad a la penetración de la cuchilla. Las partículas de bordes cortantes dificultan la acción de volteo que produce la hoja, exigiendo una mayor potencia. b) Cantidad de vacíos.- Cuando no hay vacíos, o son muy pocos, la mayor parte de la superficie de cada partícula está en contacto con otras. Esto constituye una ligazón que debe romperse. Un material bien nivelado carece de vacíos y es generalmente muy denso, de modo que es difícil extraerlo del banco o tajo. e) Contenido de agua. - Contenido de agua. En casi toda materia seca es mayor la ligazón entre las partículas, y es más difícil la extracción. Y si está muy húmeda, pesa más y se necesita más potencia para moverla. Con un grado óptimo de humedad, es muy bajo el contenido de polvo, resulta muy fácil empujar y el operador no se fatiga. El efecto de congelamiento depende del grado de humedad. Se intensifica la ligazón entre las partículas en función del mayor contenido de humedad y del descenso de temperatura. El enfriamiento de una materia completamente seca no altera sus características. METODO PARA CALCULAR LA PRODUCCION
Este valor representa el tiempo de duración de la operación de corte o excavación; para evaluar este tiempo se considera, en condiciones promedio, una distancia que varia de 10 a 15 metros y una velocidad igual al 50% de la velocidad de avance del tractor. donde: A = Velocidad de avance (m/min) d = Distancia de corte (m) Para determinar las velocidades de avance y retroceso se pueden utilizar los valores que proporciona el fabricante, previa corrección de acuerdo a las características particulares de cada obra, o en su defecto, para condiciones promedio se pueden asumir los valores siguientes: Datos teóricos Km/hra A = 2 a 4 R = 4 a 6 Producción por ciclo Es un valor teórico que puede ser obtenido de los manuales del fabricante, o de acuerdo a las dimensiones de las hojas topadoras que utiliza el tractor. La productividad de las máquinas de construcción se mide en metros cúbicos por hora (m^3 /hora), o yardas cúbicas por hora. Su cálculo está basado en el volumen que es capaz de producir la máquina en cada ciclo de trabajo, lo cual depende principalmente de sus dimensiones, y en el número de ciclos que es capaz de ejecutar por hora. 30
A d A d Z 2 2
m b volumen suelto volumen en banco d d Fv (^3) 3 b ^ s^ x a Tan 0. 90
L a x 2 q 0. 90 α = varia según el tipo de hoja topadora, para el curso siguiente tomamos 40º entonces: q 0.48 a^2 L donde: a = alto de la hoja topadora L = ancho de la hoja topadora Producción teórica T QT q 60 T L a T QT a^2 L 29 ^2 60
Factor del tipo de material Representa los diferentes niveles de dificultad que ofrecen los materiales para ser extraídos de su lecho natural. Tabla 6. Factor del tipo de material MATERIAL FACTOR "m" Suelto y amontonado, tierra. No compacta, arena, grava, suelo suave 1, Tierra compacta, arcilla seca, suelos con menos del 25 % de roca 0, Suelos duros con un contenido de roca de hasta 50 % 0, Roca escarificada o dinamitada, suelos con hasta 75 % de roca 0, Rocas areniscas y caliche 0, *Fuente: Texto guía “Maquinaria y Equipo de Construcción” Ing. Jaime Ayllon Factor de eficiencia del trabajo Resulta de la evaluación combinada de los factores correspondientes al aprovechamiento del tiempo y a la habilidad de] operador. Tabla 7. Factor de eficiencia de trabajo CONDICIONES DE TRABAJO “t” “o” “E” Excelentes 60/60 1.0 1. Buenas 50/60 0.9 0. Regulares 45/60 0.8 0. Deficientes 40/60 0,7 0. *Fuente: Texto guía “Maquinaria y Equipo de Construcción” Ing. Jaime Ayllon Factor de altura
La disminución de productividad que ocasiona la pérdida de un porcentaje de potencia del motor, debido a la altura sobre el nivel del mar, se evalúa incrementando la duración del ciclo en el mismo porcentaje de la disminución de potencia. h = ( altura sobre el nivel del mar - 1000 metros ) / 10000 PRODUCCION REAL DE LOS TRACTORES "Q" Para encontrar la producción real se debe multiplicar la producción teórica por los factores que influyen en la producción, además de corregir la duración del ciclo, de acuerdo a la altura del nivel del mar en la que se encuentra la obra: p f m E T a L Q (^) h corregido 2 29 Tcorregido 1 h PRODUCTIVIDAD DE LOS TRACTORES DE ORUGAS EN LIMPIEZA Y DESBROCE De acuerdo a su experiencia en diferentes trabajos de limpieza de capa vegetal y desbroce de arbustos y árboles, el Servicio Nacional de Caminos, en condiciones promedio, adopta las producciones horarias que se detallan a continuación, multiplicadas la potencia del motor en HP. Tabla 8. Producciones horarias *Fuente: Texto guía “Maquinaria y Equipo de Construcción” Ing. Jaime Ayllon Para monte alto 0.00020 Ha/Hora/HP Para monte medio 0.00035 Ha/Hora/HP Para monte ralo 0.00045 Ha/Hora/HP
