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MAQUINARIA DE OBRAS PÚBLICAS II

MAQUINARIA Y EQUIPOS

Título: Maquinaria de obras públicas II. Autor: © Pedro Barber Lloret. I.S.B.N.: 84-8454-316-1 Depósito legal: A-1142-2003 Edita: Editorial Club Universitario Telf.: 96 567 38 45 C/. Cottolengo, 25 - San Vicente (Alicante) www.ecu.fm Printed in Spain Imprime: Imprenta Gamma Telf.: 965 67 19 87 C/. Cottolengo, 25 - San Vicente (Alicante) www.gamma.fm [email protected]

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INDICE. MAQUINARIA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS ...................................15

MAQUINARIA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS ....................................................17 1 CONSIDERACIONES GENERALES..............................................................17

1.1 Introducción .....................................................................................17 1.2 Fases operacionales..........................................................................17 1.3 Ciclo de una maquina. .....................................................................19 1.4 Cambios de volumen. ......................................................................19 1.5. Factores generales de producción de la maquinaria........................20

TEMA XV FASE DE EXCAVACIÓN ...........................................................................21 I. EVALUACIÓN DE TIERRAS Y MATERIALES A EXCAVAR...................21 1. PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN DE LA EXCAVABILIDAD ...........21

1.1 Velocidad sísmica. ...........................................................................21 1.2 Ensayos basados en la resistencia a la compresión simple -

Young y Rocha. ..............................................................................22 1.3 Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del MOPU (PG3)...23 1.4 Resumen estimación de la excavabilidad de un terreno ...................24

II. EQUIPOS Y MÁQUINAS DE EXCAVACIÓN. TRACTORES DE CADENAS. ....................................................................................................25

1. ELEMENTOS PRIMARIOS DE TRABAJO ..................................................25 1.1. Hoja de empuje. ..............................................................................26

1.1.1 Introducción. ...................................................................26 1.1.2 Tipos de hojas de empuje................................................26 1.1.3. Sujeción de las hojas de empuje. ...................................27 1.1.4. Cuchillas o borde de ataque de la hoja...........................29 1.1.5. Movimientos de la hoja de empuje ................................30 1.1.6 Capacidad de la hoja de empuje......................................31

1.2 Ripper o desgarrador. .......................................................................31 1.2.1 Introducción. ...................................................................31 1.2.2 Partes de que consta desgarrador. ...................................32 1.2.3 Tipos de desgarradores. ..................................................35

2. MÉTODOS DE TRABAJO .............................................................................37 2.1. Aplicaciones principales..................................................................37 2.2. Recomendaciones generales: ...........................................................38

3. PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO..............................................................38 3.1 Excavación y empuje de tierras con hoja de empuje........................38 3.2. Excavación y empuje con bulldozer................................................38

3.2.1. Recomendaciones de trabajo: ........................................40 3.2.2. Distancias de excavación y llenado de la hoja ...............40

3.3. Angledozer. .....................................................................................42 3.4. Desgarrado de terrenos duros y rocas fisuradas. .............................43

3.4.1 Factores que determinan la capacidad de desgarro .........43 3.5. Otros Trabajos.................................................................................45

4

3.6. Normas que permiten mejorar la rentabilidad.................................47 4. CÁLCULO DE LA PRODUCCIÓN. ................................................................47

4.1 Estimación de la producción tipo.......................................................47 4.1.1 Excavación acarreo con pala de empuje. ..........................47 4.1.2. Trabajo del desgarrador. ..................................................48 4.1.3 Trabajos de ripado y empuje por el mismo tractor. ..........48

5. SELECCIÓN DE EQUIPOS..............................................................................50 5.1 Planteamiento General. ......................................................................50 5.2 Selección de los tractores de cadenas. ...............................................51 5.3. Equipos existentes. ...........................................................................52

TEMA XVI. MÁQUINAS DE EXCAVACIÓN Y CARGA COMBINADA. ...........53 1 CONSIDERACIONES GENERALES....................................................53

1.1 Factores que intervienen en la fase de excavación y carga. .........................................................................................53

1.2. Organización de la excavación y carga.............................................55 2. CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS DE EXCAVACIÓN Y CARGA...............56 3. MÁQUINAS SIN DESPLAZAMIENTO DURANTE EL CICLO DE

TRABAJO. EXCAVADORAS. ..............................................................58 3.1 introducción .......................................................................................58 3.2. elementos comunes de las palas giratorias........................................58

3.2.1. Carro de traslación...........................................................59 3.2.2. Elementos que componen la estructura giratoria. ............61 3.2.3. Equipo de trabajo.............................................................63

3.4. procedimiento generales de trabajo ..................................................63 3.4.1. Fase del ciclo básicos de trabajo de las máquinas

del grupo .....................................................................63 3.4.2. Rendimientos. ..................................................................64 3.4.2. Posición relativa de la excavadora y la maquina

de transporte. ...............................................................66 4. EXCAVADORA DE CABLES CLÁSICA. ......................................................66

4.1.Descripción de la máquina.................................................................66 4.2. Equipos de trabajo. ...........................................................................67 4.3. Métodos de trabajo. ..........................................................................67

4.3.1. Aplicaciones principales..................................................67 5. EXCAVADORAS HIDRÁULICAS CON EQUIPO DE EMPUJE FRONTAL.................68

5.1. Introducción. Consideraciones generales..........................................68 5.2. Particularidades con los elementos comunes de las

máquinas del grupo. ......................................................................68 5.3. Equipos de trabajo: ...........................................................................68 5.3.Aplicaciones principales. ...................................................................69 5.4. EXCAVADORA HIDRÁULICA TIPO EUROPEO........................70

5.4.1. Descripción del equipo de trabajo. ..................................70 5.4.2. Métodos de trabajo. Procedimientos de trabajo...............71 5.4.3. Costes. .............................................................................72

5.5. EXCAVADORA HIDRÁULICA TIPO AMERICANO. SKOOPER.................................................................................73 5.5.1. Descripción de la máquina. Equipos de trabajo...............73

5

5.5.2. Procedimientos de trabajo. ..............................................74 5.5.3. Costes. .............................................................................74

6. RETROEXCAVADORA...................................................................................75 6.1. Descripción de la máquina................................................................75 6.2. equipos:.............................................................................................75 6.2. Métodos de trabajo. ..........................................................................76

6.2.1.Aplicaciones principales...................................................76 6.2.2.Comparación con otras máquinas.....................................77

6.3. Procedimientos de trabajo.................................................................77 6.3.1.Trabajos por debajo del piso de la máquina .....................77 6.3.2.Excavación por encima del piso de apoyo de la

máquina.......................................................................78 6.3.3.Recomendaciones generales .............................................79 6.3.4.Factores que influyen en la excavación y carga ...............79 6.3.5.Excavación de canales, zanjas y colocación de

tuberías ........................................................................80 6.3.6.Trabajos de refino.............................................................81

6.4.Costes.................................................................................................81 7.COMPARACIÓN GENERAL DE EQUIPOS ...................................................82 8.SELECCIÓN.......................................................................................................84 9. OTROS EQUIPOS.............................................................................................86

TEMA XVII. MÁQUINAS DE EXCAVACIÓN POR ARRASTRE .............................91 2.1. Descripción de la máquina................................................................92

2.1.1. Equipos de trabajo ...........................................................92 2.1.2. Otros equipos de trabajo ..................................................95

2.2. Métodos de trabajo ...........................................................................96 2.2.1. Aplicaciones principales..................................................96

2.3. Procedimientos de trabajo.................................................................97 2.3.1. Lanzado y carga del cucharón ........................................97 2.3.2. Posiciones de la cuchara ..................................................98 2.3.3. Descarga ..........................................................................99 2.2.3. Recomendaciones generales ............................................99

2.3. Costes.............................................................................................. 100 2.3.1. Rendimientos................................................................. 100 2.3.2. Selección ....................................................................... 102

3. EXCAVADORAS DE ARRASTRE ESTACIONARIAS (SCRAPERS) ......... 102 3.1. Descripción de las máquinas........................................................... 102

3.1.1. Elementos principales.................................................... 103 3.2. Métodos de trabajo.......................................................................... 106

3.2.1. Aplicaciones principales................................................ 106 3.2.2. Procedimientos de trabajo ............................................. 107

3.3. Costes.............................................................................................. 108 3.3.1. Rendimientos................................................................. 108 3.3.2. Selección ....................................................................... 108

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TEMA XVIII. MAQUINAS DE CARGA ...................................................................... 111 1. CONSIDERACIONES GENERALES ............................................................ 111

1.1.Definición ........................................................................................ 111 1.2.Evolución y desarrollo histórico ...................................................... 111 1.3.División ........................................................................................... 112

2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS MÁQUINAS....................................... 112 2.1. Bastidor........................................................................................... 113 2.2. Tren de potencia y tren de rodaje.................................................... 113 2.3. Otros componentes. ........................................................................ 113 2.4. Organos de trabajo.......................................................................... 114

2.4.1. Cucharones o cazos de excavación y carga ................... 114 2.4.2. Brazos de carga.............................................................. 115

3. MÉTODOS DE TRABAJO ............................................................................. 115 3.1. Aplicaciones principales ................................................................. 116

4. PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO.............................................................. 116 4.1. Mecánica de la fase de excavación y llenado del cazo ................... 116

5. PALA CARGADORA SOBRE RUEDAS ...................................................... 117 5.1. descripción general ......................................................................... 117 5.2. .procedimientos de trabajo.............................................................. 118

5.2.1. Excavación y carga de materiales.................................. 118 5.2.2. Recomendaciones para conseguir ciclos más

cortos de la cargadora. Carga en V. .......................... 120 5.2.3. Recomendaciones generales. ......................................... 121 5.2.4. Transporte de materiales a corta distancia. .................... 122 5.2.5. Abastecimiento de centrales diversas. ........................... 122

6. PALAS CARGADORAS CON CHASIS RIGIDO ......................................... 122 6.1. consideraciones generales.............................................................. 122 6.2. . descripción de las máquinas ......................................................... 123

6.2.1. Chasis ............................................................................ 123 6.2.2. Tren de rodaje................................................................ 123

6.3.costes ............................................................................................... 123 7. PALAS CARGADORAS DE CHASIS ARTICULADOS .............................. 124

7.1. Chasis.............................................................................................. 124 7.2. métodos de trabajo.......................................................................... 124

8. PALAS CARGADORAS SOBRE ORUGAS ................................................. 125 8.1. Descripción de las maquinas........................................................... 125

8.1.1 Chasis ............................................................................. 125 8.1.2. Tren de rodaje................................................................ 125 8.1.3. Equipos de excavación y carga...................................... 126

8.2. métodos de trabajo.......................................................................... 126 8.2.1. Aplicaciones principales................................................ 126

8.3. Procedimientos de trabajo............................................................... 127 9.COSTES............................................................................................................ 127

9.1. excavación y carga.......................................................................... 127 9.1.2. Consideraciones generales............................................. 127 9.1.3. Ciclo de Maniobra ......................................................... 128 9.1.4. Capacidad de la producción........................................... 129

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9.2. excavación, carga y transporte a pequeñas distancias..................... 133 10. COMPARACIÓN ENTRE DISTINTAS MÁQUINAS ................................ 133

10.1. consideraciones generales............................................................. 133 10.2. Comparación entre las distintas cargadoras .................................. 133 10.3. Comparación con otras máquinas de carga................................... 134 10.4. Comparación con otras máquinas de transporte............................ 135 10.5. Trabajo en colaboración con otras máquinas. ............................... 135 11.1. Parámetros Geométricos y Dinámicos:......................................... 136

RETROCARGADORA ..................................................................................................... 138 1.DEFINICIÓN.................................................................................................... 138

TEMA XIX. MÁQUINAS DE ARRANQUE CONTINUO .......................................... 141 1. CONSIDERACIONES GENERALES ............................................................ 141

MÁQUINAS DE ARRANQUE CONTINUO CON DIENTES ........................................ 142 2. EXCAVADORA DE NORIA DE CANGILONES SOBRE PLUMA ........... 142

2.1. Descripción de la máquina.............................................................. 142 2.2. Métodos de trabajo. ........................................................................ 143

2.2.1. Aplicaciones principales................................................ 143 3. EXCAVADORAS DE RUEDAS DE CANGILONES DE AVANCE

CONTINUO. EXCAVADORA DE NORIAS....................................... 144 3.1. Descripción de la máquina.............................................................. 144 3.2. Métodos de trabajo. ........................................................................ 145

3.2.1. Aplicaciones principales................................................ 145 4. EXCAVADORA DE CANGILONES PARA EXCAVACIÓN DE

EXTENSAS SUPERFICIES ................................................................. 145 4.1 Descripción de la máquina............................................................... 145

4.1.1. Cadena flotante.............................................................. 145 4.1.2. Cangilones con guías ..................................................... 146 4.1.3. Elementos principales.................................................... 147

4.2. Métodos de trabajo. ........................................................................ 148 4.2.1. Aplicaciones principales................................................ 148 4.2.2. Procedimientos de trabajo. ............................................ 148

4.3. Costes.............................................................................................. 149 4.3.1. Rendimientos. ................................................................ 149

5. EXCAVADORAS DE CANGILONES. ZANJADORAS............................... 149 5.1. Descripción de las máquinas........................................................... 150

5.1.1. Brazo inclinado.............................................................. 150 5.1.2. Brazo vertical. ............................................................... 151 5.1.3. De rastrillos. .................................................................. 152 5.1.4. De ruedas....................................................................... 152

5.2. Métodos de trabajo. ........................................................................ 152 5.2.1. Aplicaciones principales................................................ 152 5.2.2. Procedimientos de trabajo. ............................................ 152

5.3. Costes.............................................................................................. 153 5.3.1. Rendimientos................................................................. 153

MÁQUINAS DE ARRANQUE DE MATERIAL CON CUCHILLA.............................. 153

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6. EXCAVADORAS DE TIERRA DE CUCHILLA HORIZONTAL Y CINTA ELEVADORA.......................................................................... 153 6.1. Descripción de la máquina.............................................................. 153 6.2. Métodos de trabajo. ........................................................................ 154

6.2.1. Procedimiento de trabajo. .............................................. 154 6.2.2. Aplicaciones principales................................................ 154

7. EXCAVADORA DE CUCHILLA VERTICAL Y AVANCE CONTINUO. ......................................................................................... 155 7.1. Descripción de la máquina.............................................................. 155 7.2. Métodos de trabajo. ........................................................................ 156

7.2.1. Aplicaciones principales................................................ 156 7.2.2. Procedimientos de trabajo. ............................................ 156

8. CARGADOR DE CINTA CON CUCHILLA CIRCULAR. ........................... 156 8.1. Descripción de la máquina.............................................................. 156 8.2. Métodos de trabajo. ........................................................................ 157

8.2.1 Aplicaciones principales................................................. 157 8.2.2. Procedimiento de trabajo. .............................................. 158

8.3. Costes.............................................................................................. 158 8.3.1. Rendimientos. ................................................................ 158

TEMA XX. MAQUINARIA DE EXCAVACIÓN, CARGA Y TRANSPORTE COMBINADOS.................................................................................................. 159 1. consideraciones generales ................................................................................ 159

1.1. Reseña histórica .............................................................................. 159 2. tipos de traíllas ................................................................................................. 160 3. mototraíllas ...................................................................................................... 161

3.1. Definición ....................................................................................... 161 3.2. Tipos de mototraíllas ...................................................................... 161 3.3. Elementos principales ..................................................................... 163 3.4. Unión de los distintos elementos .................................................... 164 3.5. Descripción de los distintos elementos .......................................... 164

4. métodos de trabajo ........................................................................................... 167 4.1 Aplicaciones principales .................................................................. 167 4.2. Procedimientos general de trabajo .................................................. 168

4.2.1. Traílla convencional ...................................................... 169 4.2.2. Traíllas convencionales ayudadas con un tractor

empujador.................................................................. 171 4.2.3. Mototraíllas emparejadas en la carga (Push-Pull) ......... 172 4.2.4. Mototraíllas autocargables............................................. 173 4.2.5. Mototraíllas sobre cadenas ............................................ 173

5. costes ............................................................................................................... 175 5.1. Estimación de la producción horaria............................................... 173

6. selección........................................................................................................... 175

TEMA XXI. UNIDADES DE ACARREO .................................................................... 177 1. CONSIDERACIONES GENERALES............................................................ 177

1.1.Definición ........................................................................................ 177

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1.2.Evolución y desarrollo histórico ...................................................... 177 1.3.Diseño y características principales ................................................. 178

2.TIPOS DE UNIDADES DE ACARREO.......................................................... 178 3.VOLQUETES DE OBRA................................................................................. 179 4. CAMIONES DE OBRA O CAMIONES BASCULANTES ........................... 182 5. SEMIRREMOLQUES BASCULANTES........................................................ 183 6.DUMPERES RIGIDOS DE OBRA PUBLICA................................................ 183

6.1. Descripción de los componentes..................................................... 184 6.1.1.Bastidor principal ........................................................... 185 6.1.2.Motor.............................................................................. 185 6.1.3.Transmisión .................................................................... 186 6.1.4.Tren de rodaje................................................................. 187 6.1.5.Suspensión...................................................................... 187 6.1.6.Sistema de dirección....................................................... 188 6.1.7.Frenos ............................................................................. 189 6.1.8.Neumáticos..................................................................... 189 6.1.9.Cabina............................................................................. 190 6.1.10.Caja de carga ................................................................ 190

7. DÚMPERES RÍGIDOS DE MINERÍA........................................................... 193 8. DÚMPERES ARTICULADOS ....................................................................... 194 9 CRITERIOS DE SELECCIÓN......................................................................... 195

9.1. Criterios Generales ......................................................................... 195 9.2. Criterio selección del camión.......................................................... 195 9.3. Criterios selección dúmper rigido................................................... 196 9.4. Comparación entre Dúmper Rígido y Dúmper Articulado ............. 196

10. FACTOR DE ACOPLAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE ACARREO Y CARGA (NÚMERO DE VEHÍCULOS)....................... 196

11. CALCULO DE LA DURACIÓN DEL CICLO DE TRANSPORTE............ 198 11.1.Ciclo de trabajo de una Unidad de Transporte............................... 198 11.2.Condiciones de rodadura ............................................................... 199 11.3.Tracción disponible y tracción utilizable ....................................... 200 11.4.Elementos de cálculo referentes a la resistencia a la tracción........ 201

11.4.1.Resistencia a la Rodadura............................................. 202 11.4.2.Resistencia a la Pendiente............................................. 203 11.4.3.Resistencia Total .......................................................... 204 11.4.4.Velocidad o Tiempo de Acarreo................................... 204

TEMA XXII MAQUINARIA DE EXTENDIDO Y COMPACTACIÓN.................... 207 I. CONSIDERACIONES GENERALES............................................................. 207 II. EXTENDIDO.................................................................................................. 207 1. NIVELADORA - MOTONIVELADORA ...................................................... 208

1.2. Introducción.................................................................................... 208 1.2. Clasificación ................................................................................... 209 1.3. Descripción de las motoniveladoras ............................................... 209

2.2.4. Métodos de trabajo ........................................................ 212 2.2.5. Costes ............................................................................ 215 2.2.6. Selección ....................................................................... 216

III MAQUIARIA DE COMPACTACIÓN DE TIERRAS .................................. 216

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1. CONSIDERACIONES GENERALES ............................................................ 216 1.1. Introducción.................................................................................... 216

1.1.1. Proceso seguido en la compactación: ............................ 217 1.1.2. Elementos que intervienen en la compactación de

suelos......................................................................... 217 2.EQUIPOS DE COMPACTACIÓN................................................................... 219

2.1. Definición: ...................................................................................... 219 2.2. Máquinas utilizadas en la compactación de suelos. ........................ 219 3.1. Compactadores estáticos................................................................. 220

3.1.1. Rodillos de llantas lisas ................................................. 220 3.1.2. Rodillos con salientes .................................................... 221 3.1.3. Compactadores de neumáticos ...................................... 222

3.2. Compactación de alta velocidad ..................................................... 224 3.3. Compactación vibratoria................................................................. 224

3.3.1. Introducción................................................................... 224 3.3.2. Parámetros y datos técnicos de los

compactadores vibratorios ............................................ 226 3.3.3. Aplicación práctica en el uso de los

compactadores........................................................... 227 Optimización de la frecuencia de vibración.................................................. 228

3.4. Equipos para la compactación por vibración .................................. 229 - Máquinas que trabajan por impacto ...................................... 229 3.4.1. Rodillos vibrantes remolcados....................................... 229 3.4.2. Rodillos vibrantes autopropulsados............................... 230

3.4.3. Bandejas vibrantes ....................................................................... 232 3.4.4. Pisones vibrantes ........................................................... 233 3.4.5. Pisones de caída libre .................................................... 234

4. SELECCIÓN DEL COMPACTADOR ........................................................... 234 4.1. Compactación de suelos y firmes. .................................................. 235 4.2 Otros compactadores ....................................................................... 235

5 NORMAS GENERALES DE COMPACTACIÓN .......................................... 236 5.1. Extendido del material .................................................................... 236 5.2. Control de humedad........................................................................ 236 5.3. Normas para la compactación......................................................... 236

MAQUINARIA DE ELEVACIÓN ..................................................................... 239

TEMA XXIII. MAQUINARIA DE ELEVACIÓN........................................................ 241 1. Introducción ..................................................................................................... 241 2. División de las máquinas de elevación ............................................................ 242 I MAQUINAS DE ELEVACIÓN SIMPLE........................................................ 243 1. tipos de máquinas............................................................................................. 243 2. Gatos..................................................................................................... 244

2.2.1 Gato mecánico ................................................................ 244 2.2.2 Gato hidráulico ............................................................... 245 2.3.1 Torno y cabestrante ........................................................ 246

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2.3.2 Torno diferencial....................................................... 246 2.4 Aparejos diferenciales o polipastos. ................................................ 247

II GRÚAS. ........................................................................................................... 248 1. CONSIDERACIONES GENERALES ............................................................ 248

1.1. Definición ....................................................................................... 248 1.2. Características más importantes...................................................... 248 1.3. Elementos que definen una grúa ..................................................... 249 1.4. Manejo de la grúa ........................................................................... 250 1.5. Prescripciones de seguridad............................................................ 250 1.6. Clasificación: .................................................................................. 251

2. CABRIAS ........................................................................................................ 252 2.1. Descripción..................................................................................... 252 2.2. Utilización ...................................................................................... 252

3. GRÚAS DERRICK.......................................................................................... 252 3.1. Descripción..................................................................................... 252 3.2. Ventajas e inconvenientes:.............................................................. 253

4. GRÚAS DE EDIFICACIÓN ........................................................................... 254 4.1. Grúas ligeras de edificación............................................................ 254 4.2. Grúas de Montaje Rápido de columna giratoria ............................. 254 4.3. Grúas tipo Faure o Emica ............................................................... 255 4.4. GRUAS TORRE............................................................................. 255

4.4.1. Descripción.................................................................... 255 4.4.2. Ventajas de la grúa torre................................................ 256 4.4.2. Tipos de grúas ............................................................... 256

4.3. Movimientos que efectúa................................................................ 258 4.4.4. Calculo de estabilidad de una grúa ................................ 259 4.4.5. Fase de montaje ............................................................. 260 4.4.6. Elevación de la torre...................................................... 261

5. GRÚAS PESADAS. ........................................................................................ 262 5.1. Grúas Pórtico y puentes grúa .......................................................... 262 5.2. Grúas tipo Kaiser (giro abajo) ........................................................ 264 5.3. Grúas tipo Wolf (giro arriba) .......................................................... 265 5.4. Grúas Weitz .................................................................................... 265 5.5. Grúas Titán ..................................................................................... 266

6. GRÚAS AUTOPROPULSADAS.................................................................... 267 6.1. Tipos de grúas autopropulsadas: ..................................................... 267 6.2 Elementos comunes ......................................................................... 267 6.3 Grúas sobre cadenas u orugas. ......................................................... 268 6.4.Grúas sobre neumáticos ................................................................... 269 6.5. Grúa con pluma convencional ........................................................ 269 6.6. Grúa con pluma en voladizo ........................................................... 270 6.7 Grúas hidráulicas de brazo telescópico............................................ 270

6.7.1. Elementos que la constituyen ........................................ 271 6.7.2. Seguridad de la maquina: .............................................. 272

7. MONTECARGAS. .......................................................................................... 272 7.1. Montacargas móviles ...................................................................... 272 7.2. Montacargas fijos............................................................................ 273

8. CARRETILLAS ELEVADORAS ................................................................... 273 8.1. Funcionamiento de las carretillas elevadoras.................................. 273

12

9. DISPOSITIVOS DE LEVANTAMIENTO DE CARGAS PARA GRÚAS. ........... 274 9.1 Levantamiento de cargas ................................................................. 274 9.2. Cucharas para hormigón. ................................................................ 274

10. CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA SELECCIÓN Y UTILIZACIÓN DE LOS EQUIPOS DE ELEVACIÓN DE CARGAS............................................................................................... 275

III. BLONDINES................................................................................................. 276 1. CONSIDERACIONES GENERALES ............................................................ 276

MAQUINARIA PARA LA FABRICACIÓN TRANSPORTE Y PUESTA EN OBRA DEL HORMIGÓN............................................ 281

TEMA XXIV: MAQUINARIA PARA LA FABRICACIÓN DE HORMIGÓN ........283 1. Tipos de máquinas para la fabricación del hormigón....................................... 283 2. Diferencia entre hormigonera y mezcladora o amasadora ............................... 283 3. Técnicas de amasado........................................................................................ 283 4 Terminología..................................................................................................... 284 5. Instrucciones generales para el empleo de las hormigoneras ........................... 284 6. Tiempo de amasado: ........................................................................................ 285 7. Costes............................................................................................................... 286 I MAQUINARIA PARA LA FABRICACIÓN DE HORMIGÓN.

HORMIGONERAS Y AMASADORAS. ............................................. 287 1. HORMIGONERAS ......................................................................................... 287

1.1. Introducción.................................................................................... 287 1.2. Hormigoneras de tambor basculante............................................... 288 1.3. Hormigonera de eje horizontal o inversión de marcha ................... 290 1.4. Autohormigoneras .......................................................................... 291

1.4.1. Lugares mas frecuentes y principales usos de las autohormigoneras...................................................... 293

1.5. Hormigoneras de marcha continua ................................................. 294 2. AMASADORAS.............................................................................................. 295

2.1. Introducción.................................................................................... 295 2.2. Amasadoras de tren valsador .......................................................... 296 2.3. Amasadoras de cuba giratoria......................................................... 297 2.4. Turbo-Amasadoras ......................................................................... 299 2.5. Amasadoras de eje horizontal ......................................................... 299

3. ELEMENTOS AUXILIARES......................................................................... 300 3.1. Carga por skip................................................................................. 300 3.2. Carga por scraper manual ............................................................... 301

1. Puesto simple de obra ...................................................................................... 302 2. Centrales de hormigonado ............................................................................... 303

2.1. Tipos ............................................................................................... 303 2.2. Composición general de una central hormigonera.......................... 304

13

TEMA XXV. MAQUINARIA PARA EL TRANSPORTE Y PUESTA EN OBRA DEL HORMIGÓN ................................................................................ 309 I. MAQUINARIA PARA EL TRANSPORTE DE HORMIGÓN. ...................... 309 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 309

1.1. Transporte intermitente................................................................... 309 1.2. Transporte continuo ........................................................................ 310

2. CAMIÓN HORMIGONERA........................................................................... 310 II. MAQUINARIA PARA LA PUESTA EN OBRA DEL HORMIGÓN ........... 312 1 Introducción ...................................................................................................... 312

1.2 Puesta en obra con cabria o canaleta................................................ 313 1.3.- Puesta en obra mediante todos los tipos de grúas.......................... 313

2. BOMBAS DE HORMIGÓN............................................................................ 313 2.1. Ventajas e inconvenientes............................................................... 314 2.2. Modalidades de bombas de hormigón ............................................ 314 2.3. Normas de funcionamiento............................................................. 316 2.4. Bombeo del hormigón .................................................................... 316 2.5. Pluma en altura para la conducción del hormigón .......................... 318

3. MÁQUINAS PARA GUNITAR...................................................................... 319 4. MAQUINARIA PARA LA COMPACTACION DEL HORMIGON ............. 320

4.1. Introducción.................................................................................... 320 4.2. Compactación mecánica ................................................................. 321

4.2.1. Vibradores internos ....................................................... 321 4.2.2. Vibradores superficiales ................................................ 323 4.2.3. Placas y bandejas vibrantes .......................................... 324 4.2.4. Reglas o maestras vibrantes........................................... 325 4.2.5. Vibradores externos para el vibrado de moldes y

encofrados ................................................................. 325 4.2.6. Mesas vibrantes ............................................................. 326

MAQUINARIA de MOVIMIENTO de TIERRAS

17

MAQUINARIA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS

1 CONSIDERACIONES GENERALES

1.1 Introducción

Los movimientos de tierras comienzan en la más remota antigüedad.

Quizás las máquinas de movimiento de tierras de utilización más antigua sean el arado, para la fase de excavación y la traílla sin ruedas para la fase de transporte.

En el último tercio del siglo IXX aparecieron los primeros tractores,

movidos por pesados motores de vapor y utilizados para el arrastre de máquinas agrícolas, desde entonces se ha corrido un largo camino.

Las necesidades actuales obligan a importantes movimientos de tierras y

roca, siendo las obras en el que es necesario el movimiento de tierras de muy variada índole, encontrándose dentro del campo de la obra pública, las vías de comunicación (ferrocarriles, autopistas), presas de tierra y escollera, canales, oleoductos, emplazamiento y cimentación de todo tipo de obras, etc.

El movimiento de tierras puede constituir en muchos casos la obra de por si

(presas de tierra, pistas forestales) y en otros casos ser un mero auxiliar de la realización de otro tipo de obra (zanjas para cimentación, vaciado para edificios, etc.), pero es difícil encontrar obras en las que no exista el movimiento de tierras.

En cada tipo de máquina estudiaremos más detenidamente su historia y

evolución.

1.2 Fases operacionales

Se entiende como movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos naturales con el fin de modificar su forma para poder ser aprovechables en la ejecución de obras públicas, industriales o de edificación.

Las fases fundamentales que constituyen la ejecución de un movimiento de

tierras completo son: arranque o excavación, carga, transporte, vertido, extendido, compactación y refino, pero no es necesario, en todos los casos, utilizar un tipo de máquina para cada fase, ya que la mayoría de ellas pueden realizar, con más o menos economía, distintas fases.

A continuación se acompaña un gráfico esquemático en el que figura las

distintas fases operacionales y las máquinas más adecuadas para realizarlo.

Maquinaria y equipos

18

Para la ejecución de las distintas fases de un movimiento de tierras el

mercado ofrece una infinidad de máquinas más o menos especializadas que pueden realizar, como hemos dicho, una o varias de estas operaciones, para facilitar su estudio las vamos a agrupar de la siguiente forma:

TEMA XV Fase de Excavación. TEMA XVI Fase de excavación y carga. Excavadoras frontales y retro. TEMA XVII Máquinas de excavación por arrastre. TEMA XVIII Maquinas de carga. TEMA XIX Máquinas de arranque continuo. TEMA XX Máquinas y Equipos de Excavación Carga y Transporte combinado TEMA XXI Maquinaria de transporte TEMA XXII Maquinaria de extendido y compactación

ARRANQUE CARGA

Compactador

Motoniveladora

CARGA TRANSPORTE

ARRANQUE

CARGA

TRANSPORTE

VERTIDO

EXTENDIDO

COMPACTACIÓN

REFINO

Tractor y/o voladura

Pala cargadora y excavadora

Camión y dumper

Bulldozer y/o motoniveladora

ARRANQUE

CARGA

TRANSPORTE

VERTIDO

Mot

otra

ílla Ex

cava

dora

s Pa

las c

arga

dora

s

Maquinaria de Obras públicas II

19

Tipos de excavación: La excavación se divide en tres tipos

Excavación a cielo abierto (aire libre) Excavación subterránea (túneles y galerías) Excavaciones subacuaticas (obras marítimas o fluviales)

En estos temas nos referiremos exclusivamente al movimiento de tierras

realizado a cielo abierto. Las excavaciones se pueden realizar en seco o con agotamientos

(excavaciones con agua por realizarse por debajo del nivel freático).

1.3 Ciclo de una maquina.

Para conocer la capacidad real de las diferentes máquinas que forman un equipo, para realizar un determinado movimiento de tierras, se debe calcular la duración del ciclo de cada una de ellas.

Se denomina ciclo de una máquina toda la serie de operaciones

necesarias para realizar un trabajo concreto hasta volver a su posición inicial. Por ejemplo: el ciclo de una pala cargadora se compone de cuatro operaciones correlativas: carga de material, transporte de la carga, vaciar la carga sobre el vehículo y regreso en vacío para iniciar un nuevo ciclo.

La duración del ciclo es el tiempo que se tarda en realizar un ciclo

completo, que se repetirá sucesivamente con la misma duración a lo largo de la realización de un trabajo concreto. Para su calculo deberemos determinar, separadamente, el tiempo requerido para cada una de las fases que componen el ciclo.

1.4 Cambios de volumen.

El volumen que ocupa, en una situación dada, un suelo se denomina

volumen aparente. Al actuar sobre dicho suelo mediante la acción mecánica o manual, modificamos la ordenación de las distintas partículas y el volumen de los distintos huecos que lo componen, y por tanto, también modificamos su volumen aparente.

Densidad aparente: cociente entre la masa de una porción de terreno y su

volumen aparente.


20

Este hecho ha de ser tenido en cuenta para calcular la producción de la excavación y sobre todo para conocer la dimensión necesaria de los medios de transporte. En la práctica se toma como referencia un metro cubico de material en banco (terreno natural) y los volúmenes aparentes en las diferentes fases se expresan con referencia a ese metro cubico inicial de terreno en banco.

Se denomina factor de esponjamiento a la relación de volúmenes antes y

después de la excavación.

1.5. Factores generales de producción de la maquinaria

- Tipo y clase de equipo disponible - Estado del equipo disponible - Calidad y condiciones de los operadores - Calidad del servicio de maquinaria - Organización del trabajo - Política de salarios - Moral de trabajo etc

21

TEMA XV FASE DE EXCAVACIÓN I. EVALUACIÓN DE TIERRAS Y MATERIALES A EXCAVAR.

En todo proyecto de movimiento de tierras se necesita "adivinar" tipo y

clase de materiales a remover, para lo cual no es preciso conocer su composición química, si no más bien sus cualidades físicas, que son las que determinan el comportamiento de las tierras y materiales frente a la remoción por mecanización. La posesión de estos conocimientos es fundamental para decidir la composición del equipo de excavación así como el método más económico de actuación.

La superficie de la tierra está formada por numerosos elementos, pero

dentro de la tecnología del movimiento de tierras, sólo se consideran estos materiales dentro de la siguiente clasificación:

-Materiales de excavación directa (palas de ruedas y de cadenas, bulldozer,

moto traíllas). Pudiéndose excavar manualmente. -Materiales de arranque difícil; rocas blandas o duras alteradas (tractor con

ripper y excavadora retro o frontal). -Rocas blandas sedimentadas que exceden a las posibilidades del ripper

necesitan voladuras de esponjamiento. -Material de arranque difícil; rocas duras, ígneas y metamórficas muy poco

alteradas (explosivos). Estos factores deben definirse por medio de ensayos realizados sobre los

terrenos o rocas que queremos excavar. Para ello se han ideado una serie de procedimientos:

1. PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN DE LA EXCAVABILIDAD

1.1 Velocidad sísmica.

Este procedimiento de origen americano es el más empleado en la actualidad y se basa en la correspondencia existente entre la dificultad de remoción (excavación) de las rocas y la velocidad sísmica de propagación de las ondas sonoras a través de las mismas. Con este procedimiento se fija, principalmente, los límites de rotura, por medios mecánicos, de la roca. En la actualidad, los grandes tractores pueden romper (ripar) rocas cercanas a una velocidad sísmica alrededor de los 3.000m/s. Evidentemente con un gran tractor podremos romper rocas de un mayor índice sísmico de 3.000 m/s, pero el costo operacional, y en averías, sería superior al que resulta si utilizamos otros métodos, como explosivos, etc. Este límite, es distinto para cada tipo de roca y tractor.


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La correlación entre velocidades sísmicas y máquinas de carga directa, está mucho menos estudiado que en el caso de tractores de cadenas, siendo las causas, por un lado la amplia gama de máquinas de carga directa, con tamaños muy dispares, y por otro, el origen americano del método sísmico y de los tractores de cadenas y la procedencia europea de las grandes excavadoras hidráulicas.

TABLA DE VELOCIDADES SÍSMICAS

TIPO DE ROCA VELOCIDAD SÍSMICA

MAGMÁTICAS o ÍGNEAS Granitos

Granito Meteorizado Garbos Diabasa Basaltos

3.000 – 6.000m/s 1.200 – 1.600 m/s 6.700 7.300 m/s

5.800 – 7.100 m/s 2.400 – 4.000 m/s

SEDIMENTARIAS Suelos Normales

Suelos Consolidados Arenas Sueltas

Mezclas de Grava y Tierra sueltas Mezclas de Grava y Tierra consolidadas

Arcillas Margas

Areniscas Conglomerados Morrena Glaciar

Pizarras Sedimentarias Calizas

Dolomías

250 – 460 m/s 460 – 600 m/s

250 – 1.200 m/s 450 – 1.100 m/s 1.200 – 2.100 m/s 1.000 – 2.000 m/s 1.800 – 3.500 m/s 1.400 – 4.500 m/s 1.200 – 7.000 m/s 1.200 – 2.100 m/s 1.200 – 2.100 m/s 1.500 – 6.000 m/s 5.000 – 6.000 m/s

METAMÓRFICAS Gneis

Gneis Meteorizado Cuarcitas

Pizarras Metamórficas

3.000 – 6.000 m/s 1.200 – 1.600 m/s 5.000 – 6.000 m/s 1.800 – 3.000 m/s

Los métodos para la determinación de la velocidad sísmica de los

materiales a excavar se encuentran en otro capítulo de esta publicación. 1.2 Ensayos basados en la resistencia a la compresión simple - Young y Rocha.

Young considera seis tipos de roca, agrupados en tres apartados en función

de unos ciertos intervalos de ensayos de compresión simple realizados sobre testigos obtenidos de la roca, expresados en Mega Newton (MN/m2) por metro cuadrado.


23

1 MN/M2 = 10/9,8 x 1/10 Kg./cm2 = 102/9,8 Kg/cm2 que

podemos redondear: 1 MN/M2 = 10 Kg/cm2

Rocha también considera seis tipos de rocas, que los clasifica en dos

grandes grupos, uno de rocas propiamente dichas y otro de tierras y suelos:

Tipo Resistencia a la compresión simple Rocas

I Muy duras (minerales densos) > 200 MN/m2 II Duras (mayoría de minerales) 60 a 150

III Medias (calizas y rocas alteradas) 20 60 IV Blandas (escombros de roca) 3 a 20

Tierras y suelos V Tierras (arena y arcilla) 0.2 a 6 VI Suelos (arenas y limos) < 0,2

1.3 Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del MOPU (PG3)

Clasifica los materiales de excavación en:

- Roca - Terreno de Tránsito - Tierra.

-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 puedan 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 y pesados.

-Excavación en Tierras: Comprenderá la correspondiente a todos los

materiales no incluidos en los apartados anteriores.

Como podemos comprobar esta clasificación es más útil para la redacción de proyectos que para un verdadero conocimiento de la naturaleza del terreno en el empleo de las máquinas.


24

1.4 Resumen para la estimación de la excavabilidad de un terreno

En el estado actual de la técnica no se puede precisar con certeza, en los casos limites, la posibilidad de la rotura de un terreno, dependiendo de la propia configuración geológica y de su grado de meteorización. En la práctica los ensayos más importantes a realizar son: Reconocimiento geológico y propagación de las ondas sísmicas, siguiendo el siguiente proceso:

-Inspección ocular de la zona, observación de estado de descomposición

(meteorización) y agrietamiento superficial del mismo (diaclasas). -Observación de la potencia de los estratos y clase de roca. -Estudio mediante sismógrafo de la velocidad de propagación de las ondas

sonoras, con detección del valor de las mismas y determinación de la profundidad de los diversos estratos, por reflexión de las ondas sonoras.

Los fabricantes de tractores suelen proporcionar unos gráficos en los que

para diversos materiales nos indican la posibilidad de escarificación.

No obstante es muy difícil estimar, a priori, si un material puede ser excavado rentablemente cuando sus características lo colocan en su zona marginal.

Diaclasas: Grietas verticales Estratos: Capas de espesor variable (potencia) por sedimentación Meteorización: Influencias meteorológicas (lluvia, viento)


25

II. EQUIPOS Y MÁQUINAS DE EXCAVACIÓN. TRACTORES DE CADENAS.

1. ELEMENTOS PRIMARIOS DE TRABAJO

Los tractores son máquinas especialmente preparadas para la excavación y empuje de tierras.

Aunque se pueden utilizar para este tipo de trabajo tractores de neumáticos,

en este tema nos ocuparemos únicamente de los tractores de cadenas, por adaptarse mejor a los trabajos de movimiento de tierras de obras públicas.

Independientemente del estudio del tractor que realizamos en capítulos

anteriores, vamos a analizar sus herramientas de trabajo, ya que el tractor, como tal, será incapaz de realizar ningún trabajo, excepto como elemento de transporte.

El número de elementos de que puede dotarse a un tractor es infinito; desde

una grúa hasta una simple toma de fuerza y al final de este capítulo veremos los más interesantes, pero los que designamos como primarios y que llevan montados la mayoría de los tractores destinados para trabajos de movimientos de tierras son:

- Hoja de empuje - Ripper o desgarrador


26

1.1. Hoja de empuje.

1.1.1 Introducción.

Las designaciones que existen en castellano, para este elemento, son muy variadas, encontrándose entre las más conocidas las siguientes: Hoja de empuje, hoja topadora, hoja explanadora, hoja niveladora, etc. Aunque el nombre más utilizado sea el inglés de “Bulldozer” y “Angledozer”.

Su misión principal consiste en la excavación en capas delgadas y el

arrastre de este material en recorridos relativamente cortos. En líneas generales una hoja de empuje

consta de una lamina con unos elementos de fijación que sirven para unirla a la parte delantera del tractor, la lámina no es, en ningún caso, totalmente plana, teniendo una ligera curvatura en sentido vertical que ayuda a que el material arrancado sea enrollado hacia adelante, por el propio movimiento del tractor, aumentando de esta manera su rendimiento.

La lámina es de sección en caja múltiple, reforzada con nervios interiores

formados por vigas de acero. El borde inferior de la hoja lleva una o varias cuchillas de gran dureza y resistencia, sujeta mediante tornillos con el fin de poder cambiarla cuando sea necesario (desgastada o rota). Su ancho es ligeramente superior al tractor, colocada perpendicularmente al eje del mismo, posee varios movimientos y siempre el de elevación o descenso.

1.1.2 Tipos de hojas de empuje. Existen dos tipos totalmente diferenciados que caracterizan y dan nombre

al tractor: - Hoja recta (Bulldozer) - Hoja angulable (Angledozer)

Bulldozer: Hojas rectas: Es la hoja habitual para trabajos

variados de arranque y empuje de tierras. La montan un 90% de los grandes tractores.


27

En su parte superior es ligeramente curvada, al fin de evitar que el material excavado y transportado caiga hacia atrás. Por este mismo motivo los laterales pueden tener una ligera inclinación hacia adelante (semi-U) y en sus extremos dos placas soldadas perpendicularmente al plano de la hoja.

Hojas amortiguadas: Especialmente

indicadas para el empuje de mototraíllas. Suelen llevar una placa de choque fijada a la misma.

Hoja universal o en U.- Es una hoja de

gran capacidad, con grandes laterales, especialmente indicada para el empuje de materiales sin previo arranque de los mismos.

Así mismo se fabricar hojas con modelos

específicos; quitanieves, despedregadoras, para arrancar tocones, etc.

Angledozer: Hoja angulable.- Puede situarse en posición normal o desplazarse hasta

formar un ángulo de 20º a 30º a derecha o izquierda, respecto a una línea perpendicular al eje del tractor. Los trabajos adecuados son todos aquello que requieren una evacuación lateral del material.

Son de mayor longitud que las hojas rectas (15 al 20%), pero de menor

altura (25 a 30%). Tiene la curvatura de la parte

superior más acentuada para que la tierra excavada no alcance excesiva altura. No tiene placas laterales en ningún caso.

1.1.3. Sujeción de las hojas de empuje. Hay dos tipos de sujeción diferentes según sea Bulldozer o Angledozer el

tipo de hoja que monta el tractor.


28

Sujeción en el Bulldozer: En el Bulldozer la hoja va sujeta al tractor

por dos robustos brazos de empuje articulados en su parte posterior a dos muñones unidos a los bastidores de rodillos, y en su parte delantera por uno o dos puntos (la mayoría por uno solo) a la parte inferior de hoja.

La unión de la parte superior de la hoja a los brazos de empuje se hace por

medio de tornapuntas que mantiene así la posición prefijada de la hoja,

normalmente estos tornapuntas son sustituidos, en los grandes tractores, por dos hidráulicos de doble efecto.

Lo más corriente es emplear dos cilindros hidráulicos para el control de

elevación y descenso de la hoja de empuje, aunque existen casos que se emplea uno solo, montado en el centro del tractor.

Sujeción en el Angledozer: En el Angledozer, la hoja de empuje no va sujeta directamente al tractor,

sino a un arco o bastidor en C o en U, el cual va unido por sus extremos a los bastidores de rodillos de la misma forma que los brazos de empuje de la hoja recta.

Muñón de fijación

Tornapuntas Cilindros hidráulicos

Cuchillas

Brazos de empuje

bulldozer


29

La hoja se une en su centro por medio de un bulón o rótula que le permite moverse en todas las direcciones. En cada uno de los brazos del bastidor existen tres orejetas simétricas en las que puede introducirse el extremo posterior de los tirantes de unión con la hoja.

El movimiento característico de esta hoja de empuje se consigue soltando

las sujeciones en los dos lados haciendo retroceder manualmente uno de los extremos de la hoja hasta que la sujeción del correspondiente tirante se haga en la orejeta trasera, la otra sujeción se hará en la más delantera. De esta manera la hoja queda inclinada hacia uno de los lados 25º, pudiéndose hacer igualmente hacia otro de los lados o en posiciones intermedias o quedar la hoja vertical al eje del tractor.

En algunos tractores de pequeño tamaño esta

variación de la hoja puede regularse, sobre la marcha, hidráulicamente desde el interior.

1.1.4. Cuchillas o borde de ataque de la hoja

Las cuchillas es una parte importante de todas las hojas de empuje ya que su dureza y resistencia al desgaste depende el coste horario de la operación.

La cuchilla no suele ser de una única pieza sino que se desmonta en varias

secciones para facilitar la sustitución y hacerla más económica en caso de rotura, las secciones centrales son reversibles, lo que duplica su duración ya que cuando se desgasta una de las partes puede dársele la vuelta.

Todos los elementos que componen la cuchilla son de acero de alta calidad

endurecidos con tratamiento térmico. Las cuchillas de los extremos del borde de ataque son muy diferentes y son llamadas: esquinas, cantoneras y espolones.

Orejetas

Bulón

Bastidor

Tirante


30

1.1.5. Movimientos de la hoja de empuje

Los movimientos que pueden tener las hojas de empuje son tres: Ascenso y descenso

De ascenso y descenso en torno a

las sujeciones traseras de los brazos de empuje, se consigue mediante uno o dos hidráulicos.

Inclinación transversal

Inclinación transversal (tilt), en plano de su lámina inclinando cualquiera de sus extremos hacia el suelo. Se consigue por medio de los tornapuntas que unen la hoja con el brazo de empuje alargando o acortando uno de ellos.

Hay que tener cuidado al aplicar toda

la fuerza del tractor en un extremo de la hoja porque se pueden producir deformaciones en el sistema, aunque esta posición ayuda a realizar algunos trabajos que necesitan una mayor fuerza puntual, es particularmente útil cuando el dozer se emplea para realizar planos inclinados.

Inclinación vertical

Inclinación de incidencia de la hoja pitch o tip, en tomo a un eje de pase por los puntos de sujeción de los brazos de empuje, variando así el ángulo de ataque de la cuchilla con el suelo acortando o alargando los dos tornapuntas a la vez.


31

1.1.6 Capacidad de la hoja de empuje.

Es la cantidad de material que lleva una hoja de empuje en un ciclo completo de trabajo. Su estimación es un tanto difícil, pero existe una fórmula muy corriente que se emplea en obras y explotaciones.

h = altura de la hoja L = longitud de la hoja. α = ángulo del talud natural, entre 20º y 50º dependiendo del material y su humedad

Podemos también calcular la

capacidad teórica de la hoja suponiendo que la tierra es un cordón formado por un triángulo rectángulo cuyos catetos son h la altura de la misma y t la distancia horizontal que permita el talud natural del material de que se trate.

S = t x h y por tanto V = t x h x L o lo que es lo mismo:

En la realidad se toma como capacidad de la hoja:

siendo: k = constante de forma y material que toma valores entre 0,5 y 0,7 para hojas rectas y hasta 0,8 para hojas universales. 1.2 Ripper o desgarrador.

1.2.1 Introducción.

Respecto a la denominación de este elemento existe disparidad de criterios. En los países de habla inglesa se denomina "ripper" cuando va sobre tractor, "rooter" cuando es remolcado y "scarifier" el utilizado en trabajos superficiales. En España suelen emplearse los nombres de; ripper escarificador, subsolador y desgarrador.

α••=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛α•

=tg2

L²htgh

h21 V

²V k •L •h=

h

t


32

El nombre de subsolador se emplea casi exclusivamente en trabajos agrícolas y el de escarificador cuando se realizan labores superficiales (rotura de capas de firmes etc.) Nosotros utilizaremos a partir de ahora la designación de desgarrador.

El objeto principal de los

desgarradores es el de facilitar la rotura del terreno ya que la gran superficie de la hoja de empuje impide esta rotura en terrenos difíciles.

Desde el año 1955 que se

montó en la parte trasera, el desgarrador, está sufriendo un desarrollo espectacular sobre todo debido al enorme aumento de la potencia y peso de los tractores, así como el coste , cada vez mayor, del uso de explosivos a los que están sustituyendo.

1.2.2 Partes de que consta desgarrador. Los desgarradores forman un conjunto con la máquina y su manejo se

realiza mediante un control hidráulico sumamente eficaz y rápido. El montaje se efectúa mediante unos soportes atornillados a la parte

posterior de la carcasa de frenos y embragues de dirección, el ascenso y descenso se consigue mediante uno o dos cilindros hidráulicos de doble efecto unidos por un lado al soporte de fijación y por el otro al cuerpo del desgarrador.

Los principales componentes de que consta un desgarrador son:

- Barra-porta brazos.(1) - Abrazadera o soportes.(2) - Brazos o vástagos.(3)

Barra porta brazos.

Es el elemento principal sobre el que se sujetan los brazos. Esta pieza, de

gran resistencia , se une al soporte de fijación mediante unos brazos soldados a la

(1)(2)

(3)


33

barra en el caso de radial, o articulados a la misma en el caso de paralelogramo o mixto.

Abrazadera o soportes.

Los brazos o vástagos pueden ir sujetos a la barra del desgarrador por medio de abrazaderas o soportes independientes que giran lateralmente en tomo a un bulón, en unas cajas hechas en la propia barra o en unos soportes soldados a la misma.

Las abrazaderas oscilantes pueden moverse lateralmente de 20º a 30º y su

objeto es dejar libre el vástago para que siga la línea de menor resistencia, al tiempo que disminuyen las caras laterales del tractor. Su utilización es recomendar en terrenos estratificados o laminados.

Existen abrazaderas que están abiertas por la parte posterior, con objeto de

facilitar el cambio de los brazos y poder levantarlos cuando se desea que no trabaje alguno de ellos.

Brazos. Los vástagos o brazos son piezas de acero tratadas térmicamente para

aumentar su resistencia. Su longitud y grosor son, variables dependiendo de la potencia del tractor y del número de brazos que lleve.

Según su forma podemos distinguir tres tipos principales: -Recto.- También llamado de simple desviación, es el que tiene un sólo

ángulo en toda la longitud del brazo. Este vástago trabaja bien en materiales duros, en bloques o losas.

Componentes del ripper o desgarrador

cilindros hidráulicos

placa de anclaje

punta o bota

tope de empuje

soporte del brazo

brazo o vástago

abrazadera


34

-Curvo. - Presenta una curva en toda su longitud. Con este tipo de vástago se trabaja perfectamente con materiales fuertemente laminados estratificados.

-Modificado.- Doble desviación o de velocidad, que es un brazo recto en su parte superior y curvo en la inferior, combina las ventajas de los dos anteriores. Es el que proporciona una mayor producción en la mayoría de los materiales, siendo, por tanto el que más se utiliza en trabajos generales de obras públicas.

Los vástagos tienen vanos orificios para poder variar su

fijación a la barra, con lo que se logran distintos ángulos de penetración o profundidades de trabajo.

La fijación de estos vástagos a la barra se realiza por medio de bulones. En los desgarradores de gran tamaño con objeto de poder variarlos más cómodamente, se desplazan los bulones mediante cilindros hidráulicos.

Los vástagos de los desgarradores de mayor tamaño suelen llevar en su

borde delantero inferior unas piezas protectoras que evitan el desgaste de los mismos, facilitando por su forma afilada el desgarro de la roca.

El número de brazos más utilizados en los desgarradores para movimiento

de tierras es de tres o uno, aunque en los modelos más pequeños se emplean hasta cinco. La profundidad de trabajo varía desde 250 mm. en los tractores pequeños hasta 134 mm. en los más grandes.

Puntas o Botas. También son llamados dientes, son los elementos del mismo encargados de

resistir el mayor desgaste por lo que deben tener una gran resistencia al desgaste y a la rotura por impactos.

La mayoría de las puntas son reversibles siendo también autoafilables;

desgastándose uniformemente no perdiendo su forma afilada que facilitan la penetración en los materiales duros aumentando la producción.

Modificado Curvo Recto

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