UNIDAD I.- MOVIMIENTO DE TIERRAS Y MAQUINARIAS PARA MOVIMIENTO DE TIERRAS

Usar: GESTIÓN INTEGRAL DE MAQUINARIA PESADA, con el GEMS de Gemini

Aprender del Curso: Maquinaria para Movimiento de Tierras, con el NotebookLM de Google.

1.1.- INTRODUCCIÓN AL MOVIMIENTO DE TIERRAS

El movimiento de tierras constituye la fase fundacional de todo proyecto de construcción, minería e infraestructura, representando entre el 15% y 30% del costo total de una obra. Esta etapa crítica implica el conjunto de operaciones destinadas a modificar la configuración topográfica del terreno mediante excavación, carga, transporte, extendido y compactación de materiales, con el objetivo de crear una plataforma estable que garantice la seguridad estructural de las edificaciones. La maquinaria especializada para movimiento de tierras ha evolucionado desde los primeros tractores a vapor del siglo XIX hasta los actuales sistemas autónomos equipados con inteligencia artificial, GPS de alta precisión y controles hidráulicos sofisticados, transformando radicalmente la productividad, precisión y sostenibilidad de las operaciones constructivas.

Fig. N^o 1.1.1: Cambio en la Naturaleza por el Movimiento de Tierras

1.1.1.- Fundamentos Conceptuales del Movimiento de Tierras.

Definición y Alcance.

El movimiento de tierras se define como el conjunto de actuaciones realizadas sobre un terreno natural para modificar sus características físicas y topográficas, adecuándolo para la ejecución de obras agrícolas, civiles, mineras o de infraestructura. Este proceso engloba la manipulación controlada de suelos, rocas y materiales geológicos mediante medios mecánicos o manuales, aunque en la práctica constructiva moderna predomina ampliamente la mecanización.

La excavación, como componente central del movimiento de tierras, se refiere específicamente a la separación o extracción de determinados volúmenes del terreno, superando las fuerzas internas que mantienen unido el material: cohesión, adherencia, tensión capilar y fricción interna. El material extraído experimenta transformaciones volumétricas significativas que deben considerarse en la planificación: un suelo en su estado natural (banco) se expande al ser excavado (suelto) y posteriormente se densifica al ser compactado.

MOVIMIENTO DE TIERRAS - PREZI (Recuperado de: https://prezi.com/dg4mccntcx9p/movimiento-de-tierras)

Los trabajos de movimiento de tierras atienden a un esquema fundamental muy sencillo: hay que arrancar materiales de sus yacimientos naturales, bien porque sea preciso retirarlos para conformar la zona en que se encuentra (bancos a excavar), bien porque sean necesarios para aportarlos a otras zonas (préstamos) o bien porque sea preciso reemplazarlos por no cumplir con los requisitos de calidad necesarios (desmonte).

Fig. N^o 1.1.2: Esquema fundamental de de Movimiento de tierras.

Operaciones Básicas.

El ciclo completo de movimiento de tierras comprende una secuencia lógica de operaciones interdependientes, cada una requiriendo maquinaria especializada:

Excavación o arranque: Disgregación y separación del material del macizo original, cuya dificultad depende de la clasificación geotécnica del terreno (rocas, suelos cohesivos, suelos granulares). Esta operación puede realizarse mediante tracción (bulldozers), corte (mototraíllas) o extracción (excavadoras).

Carga: Transferencia del material excavado a las unidades de transporte mediante equipos especializados como palas cargadoras o excavadoras hidráulicas. La eficiencia de carga se mide por el tiempo de ciclo y el factor de llenado del cucharón, que varía entre 0.8 y 1.2 según el material y la destreza del operador.

Transporte o acarreo: Desplazamiento horizontal del material desde el punto de excavación hasta su destino final (vertedero, zona de relleno o acopio). La distancia económica de transporte determina el tipo de equipo: bulldozers hasta 100m, mototraíllas entre 30-2000m, y combinaciones excavadora-camión para distancias superiores.

Descarga: Deposición controlada del material en el lugar designado, que puede realizarse en vertido libre, en capas uniformes para compactación posterior, o en acopio temporal.

Extendido: Distribución uniforme del material en tongadas (capas) de espesor controlado, típicamente entre 20-30 cm antes de compactación. Esta operación determina la homogeneidad y facilita la compactación efectiva.

Humectación o desecación: Ajuste del contenido de humedad del material para alcanzar la humedad óptima de compactación (±2% de la óptima Proctor). En climas áridos se requiere riego, mientras que en condiciones húmedas puede necesitarse aireación o mezcla con material seco.

Compactación: Densificación mecánica del suelo mediante aplicación de energía (vibración, impacto o presión estática) para aumentar su densidad, reducir vacíos de aire y mejorar sus propiedades mecánicas. El grado de compactación especificado típicamente oscila entre 95% y 100% del Proctor Modificado según la función estructural.

Importancia en Ingeniería Agrícola y Civil.

La correcta ejecución del movimiento de tierras impacta directamente en la viabilidad técnica y económica de cualquier proyecto constructivo:

Estabilidad estructural: Proporciona una base homogénea con capacidad portante adecuada, minimizando asentamientos diferenciales que podrían comprometer la integridad de cimientos y superestructura. Un terreno inadecuadamente preparado puede generar patologías estructurales de difícil y costosa reparación.

Gestión hidrológica: Establece pendientes y sistemas de drenaje que previenen la acumulación de agua, erosión y saturación del suelo, fenómenos que deterioran significativamente las propiedades geotécnicas del terreno.

Optimización geométrica: Permite adaptar terrenos irregulares a las cotas de proyecto mediante compensación de volúmenes (equilibrio entre corte y relleno), reduciendo costos de transporte y disposición de material excedente.

Seguridad operacional: Un terreno correctamente nivelado y compactado facilita el tránsito seguro de maquinaria, personal y materiales durante toda la fase constructiva.

Normativa Técnica Internacional: ISO 6165

Estructura de Identificación

La norma ISO 6165:2023 "Maquinaria para movimiento de tierras – Tipos básicos – Identificación y vocabulario" constituye el referente internacional para la clasificación y terminología estandarizada de equipos de movimiento de tierras. Esta norma, que anula y sustituye a la versión 2012, establece términos, definiciones y una estructura jerárquica de identificación para la maquinaria utilizada en operaciones de excavación, carga, transporte, perforación, extendido, compactación y zanjeo de tierra, roca y otros materiales.

La clasificación propuesta se fundamenta en las características operativas y el modo de funcionamiento de cada máquina, no en su tamaño o potencia. Los anexos informativos de la norma proporcionan: (A) un procedimiento sistemático de identificación que facilita la categorización inequívoca de equipos; y (B) lineamientos para la configuración ergonómica de mandos del operador, promoviendo la estandarización entre fabricantes.

Definición Normativa

Según ISO 6165:2023, la maquinaria para movimiento de tierras se define como: "Máquina autopropulsada o remolcada, sobre ruedas, orugas o patas, con equipamiento, accesorios (herramienta de trabajo) o ambos, diseñados principalmente para realizar trabajos de excavación, carga, transporte, perforación, tendido, compactación o zanjeo de suelos, roca u otros materiales".

Esta definición enfatiza tres elementos distintivos: (1) capacidad de locomoción propia o asistida; (2) diversidad de sistemas de rodadura adaptados al terreno; y (3) especialización funcional mediante herramientas intercambiables, característica que confiere versatilidad operativa a muchos equipos modernos.

Clasificación Funcional de la Maquinaria.

Criterios de Clasificación.

La maquinaria de movimiento de tierras puede clasificarse según múltiples criterios técnicos que responden a diferentes necesidades de análisis:

Por función principal: Agrupa equipos según su tarea primaria en el ciclo productivo: excavación (excavadoras, bulldozers), carga y transporte (cargadores, volquetes), nivelación (motoniveladoras), compactación (rodillos), y funciones especializadas (perforadoras, fresadoras).

Por sistema de tracción: Diferencia entre máquinas sobre orugas (mayor tracción y estabilidad en terrenos difíciles), sobre ruedas neumáticas (mayor velocidad y movilidad en superficies firmes), y sistemas mixtos o articulados que combinan ventajas de ambos.

Por tipo de desplazamiento: Distingue entre máquinas que excavan y trasladan simultáneamente la carga (bulldozers, mototraíllas), máquinas excavadoras con transporte separado (excavadoras-camiones), y máquinas estacionarias o de desplazamiento limitado (compactadores).

Por fuente de energía: Tradicionalmente diésel, aunque la tendencia hacia electrificación e híbridos está transformando el panorama, especialmente en equipos medianos operando en zonas urbanas o túneles.

1.1.2.- Importancia de los elementos principales, en la operación de Movimiento de Tierras:

1^er: El HUMANO, que decidirá el qué hacer, cómo hacer y con qué, o sea por ser el elemento activo que impulsa, piensa y conduce el sistema de trabajo. Por lo que se debe velar por su seguridad en primer orden.(Ver: MANUAL DE PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES MAQUINARIA DE MOVIMIENTO DE TIERRAS)

 

 

 

NORMAS INTERNACIONALES Y CONCEJOS DE SEGURIDAD DE LAS MAQUINNAS Y EQUIPOS - PREZI (Recuperado de https://prezi.com/funh08gno179/normas-internacionales-y-concejos-de-seguridad-de-las-maquin/).

Gestión de la seguridad con la maquinaria pesada - PREZI (Recuperado de https://prezi.com/xr2norswbcej/gestion-de-la-seguridad-con-la-maquinaria-pesada/).

 

Video: Consejos de seguridad para trabajar al lado de los frentes (Recuperado de https://youtu.be/MV8qnpkjCo0).

Video: Prevención de riesgos en excavaciones.(Recuprerado de: https://youtu.be/VBw9aEJyHvQ?si=80HJKr4NffhsqP1X)

 

2^do: La maquinaria, que aunque no es per se, es el elemento que se mueve y ejecuta las operaciones necesarias para realizar el movimiento de tierras.

 

Video: ingeniería en construcción y obra en construcción mas maquinaria pesada.(Recuprerado de: https://youtu.be/R4fWNlbChR0)

MAQUINARIA - PREZI.(Recuprerado de: https://prezi.com/p/_1mssd_u-lzw/maquinaria/)

Maquinaria Pesada y Equipo de Construccion - PREZI.(Recuprerado de: https://prezi.com/o00uuwsx0bob/maquinaria-pesada-y-equipo-de-construccion/)

Maquinaria y Equipo para la Construcción.(Recuprerado de: https://youtu.be/meKOVgTLmbI?si=0nqlUA4drbC6xX7L)

3^er: Los materiales que se manejan por los anteriores y constituyen, por tanto, el elemento pasivo del sistema.

 

Coeficiente de Esponjamiento Geotécnico en el Movimiento de Tierras.(https://youtu.be/AL6kkTEyMYg)

4^to: El entorno que es el elemento condicionante de los trabajos a realizar hasta conseguir la forma en que debe quedar el terreno y la calidad exigida. También cabe incluir en este rango la climatología de la zona en que se va desarrollar el movimiento de tierras, pues es fundamental para la selección de los métodos de trabajo a seguir y para estimar el programa de realización de los mismos.

 

 

El movimiento de tierras puede constituir en muchos casos la obra por sí (presa 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.

1.1.3.- Fases del movimiento de tierras y la elección de la maquinaria.- Las fases u operaciones principales en las que se divide el movimiento de tierras son la excavación o arranque, carga, transporte o acarreo, descarga, extensión, humectación o desecación, compactación y refino y saneo. a).- Fase de excavación Durante la fase de excavación las condiciones de trabajo pueden variar en función del tipo de ejecución: si se trata por ejemplo de excavación a cielo abierto, subterránea o subacuática. Para esta fase suele utilizarse excavadoras, dragalinas, tractores de cadenas o mototraílas. Existen varios métodos para clasificar los materiales en función a su escalabilidad: Método de Romana: que establece una clasificación simplificada de los macizos rocosos. Método de Las Velocidades Sísmicas: estudia la correspondencia entre la dificultad de excavación y la velocidad sísmica de ondas de compresión y secundarias. Método de Weaver: en función de siete factores, espaciamiento entre juntas y velocidad sísmica entre otros, determina el grado de ripiabilidad de un macizo. Método de Scoble y Muftuoglu: define el índice de escalabilidad en función de cuatro parámetros: alteración por meteorización, resistencia a la compresión simple, separación entre diaclasas y potencia de estratos.

Fig. No 1.1.4: Proyecto típico de Movimiento de Tierras

Durante la excavación y la carga existen también una serie de factores que tendremos que tener en cuenta a la hora de seleccionar el tipo de maquinaria a emplear, como, por ejemplo: las características del material y la dificultad de excavación, de carga o de manejo que presente; el tipo de terreno en el que desarrollaremos el trabajo; la producción necesaria; el recorrido que se va a realizar; o la colocación y la coordinación de los equipos.

Para dimensionar los equipos de transporte también tendremos que tener en cuenta que, durante la fase de excavación, se alteran las condiciones en las que se encuentra el material, sobre todo en cuanto a encaje y humedad. Por este cambio de encaje se produce un esponjamiento de dicho material, que aumenta su volumen y disminuye su densidad. Para tener en cuenta este fenómeno se define un factor de esponjamiento.

b).- Fase de carga

Para la carga podremos emplear excavadoras, palas cargadoras y mototraíllas, entre otras máquinas.

c).- Fase de humectación o desecación

Para conseguir la humedad idónea para llevar a cabo la extensión del material, realizaremos tratamientos de humectación o desecación que básicamente consisten en aportar o eliminar agua del terreno respectivamente. La aportación puede hacerse aportando agua mediante riego utilizando camiones cisterna o cubas, y la desecación por exposición solar. En la fase de extensión intervendrán también motoniveladoras, mototraíllas y tractores de cadenas.

Tras el extendido, durante la fase de compactación se somete al terreno a una serie de esfuerzos para conseguir un adecuado comportamiento mecánico reduciendo el índice de huecos. Para ello se utilizan rodillos, cuya tipología, tamaño y fuerza de compactación dependerán del material y de las características finales que debamos obtener. En este caso otro factor que debe tenerse en cuenta es el factor de consolidación del material, entendiendo éste como la relación entre el volumen de material en banco y el volumen que ocupa el material compactado.

d).- Fase de refino y saneo

Para la fase de refino y saneo, podremos emplear una motoniveladora, que con la acción de su hoja central conseguiremos el acabado geométrico deseado.

En todas las fases descritas, otro factor fundamental que incide directamente en los plazos de ejecución es la duración de los ciclos de trabajo de las máquinas. El tiempo de ciclo es el tiempo invertido en realizar una serie de operaciones, hasta que la máquina vuelve a su posición inicial. Este tiempo puede dividirse en tiempo fijo y tiempo variable, y para determinarlos es conveniente considerar la ida y la vuelta de la máquina por separado para determinar, por ejemplo, la influencia de pendientes, pesos, etc. Con estos tiempos, los plazos de ejecución, las características del terreno y la geometría y condiciones finales del material extendido, definiremos el tipo y número de unidades de cada máquina empleada.

En conclusión, siendo los movimientos de tierras la primera etapa de cualquier construcción y los cimientos de la obra es fundamental que se realice de forma correcta. Conocer las características de nuestro proyecto harán mucho las sencillo elegir la maquinaria y en consecuencia cumplir con los plazos de ejecución.

En resumen, la operación del movimiento de tierras se caracteriza por:

• Soltar o aflojar el material que va a ser excavado, por medio de voladuras u otros procedimientos.
• Excavación del material en la cantera o en el lugar de trabajo.
• Acarreo o transporte del material a su destino final.
• Descarga del material en el relleno, terraplén o en el lugar indicado de acuerdo a especificaciones de la obra.
• Provisión del acabado final al material de acuerdo a las especificaciones de la obra.

Estas operaciones hacen que los materiales manejados cambien de características en cuanto a sus propiedades físicas. La naturaleza del terreno también influye en estos cambios; esto quiere decir, que al realizar la operación de excavación, la cantidad de material obtenido no será constante ya que cambia por la acción mecánica aplicada.

Algunos trabajos no incluyen las operaciones de esparcimiento y compactación. Y algunos materiales pueden estar listos para la excavación sin necesidad de soltarlos o volarlos. En la operación de las canteras, el procedimiento no incluye la provisión del acabado final ya que el material se procesará industrialmente para obtener el producto deseado.

1.1.4.- Utilización de maquinaria.- De los diferentes tipos de maquinaría que se utilizan para la realización de las obras de Ingeniería, la podemos clasificar de la siguiente manera:

1. Maquinaría Mayor ó Pesada.

Además de tener una máquina en particular estos se clasifican de acuerdo a su capacidad, peso y potencia.



Fig. N^o 1.1.5: Tractores CAT de acuerdo a su capacidad, peso y potencia

2. Maquinaría Menor.
3. Vehículos.

a) Maquinaría Mayor.- Es todo equipo que está formado de gran tamaño y peso, y debido a estas características se utiliza en la movilización de grandes volúmenes de materiales y grandes pesos, y cuya clasificación es la siguiente:

1. Maquinaría para Movimiento de tierras.
2. Maquinaría para Elaboración de Materiales.
3. Maquinaría de Apoyo y Maniobras.

i) Maquinaría para Movimiento de Tierras.

Fig. N^o 1.1.6: Máquinas típicas de Movimiento de Tierras

Video: Movimiento de Tierras y Máquinas (Recuperado de https://youtu.be/fQBxfunUzFA)

No es necesario en todos los casos, utilizar un solo tipo de máquina para cada fase, ya que la mayoría de ellas puede realizarse, con más o menos economía, las distintas operaciones.

En el siguiente gráfico esquemático se representa las distintas máquinas para el acarreo.

Fig. N^o 1.1.6: Sistema de acarreo y sus distancias más económicas: Los límites cambian en función de los costos y condiciones.

• Para cortes y acarreos: Tractores, Motoescrepas, Trackdrill, Wagondrill, Compresores, Camiones fuera de Carretera, Cortadoras de pavimento, etc.
• Para Excavación, Carga, Elevación: Excavadoras, Cargadores, Palas Hidráulicas, Dragas, Zanjadoras, Retroexcavadoras, Elevadoras de Camellones, etc.
• Para Combinar y colocar Material: Motoniveladoras, Compactadores, Pavimentadoras, Colocadoras de concreto en taludes, Guarnicioneras, etc.

ii) Maquinaría Para elaboración de material: Trituradoras, Plantas de Asfalto, Plantas de Concreto, Estabilizador de Mezclas, etc.

iii) Maquinaría de Apoyo y Maniobras: Grúas Hidráulicas, Dragas de pluma, Grúas Sobre Torres, Equipos de Elevación de Bandas, etc.

b) Equipo Menor.- Es todo aquel equipo que debido a su pequeño tamaño y peso lo hace maniobrable con gente, entre los cuales tenemos:

1. Malacates.
2. Revolvedoras.
3. Vibradores.
4. Compactadores Manuales.
5. Bombas.

c) Vehículos.- Son todos aquellos equipos que se utilizan para el transporte de gente, equipos y materiales en las obras, entre los que contamos:

1. Camión Revolvedora.
2. Camión Volteo.
3. Camión Pipa o Cisterna.
4. Camión Grúa.
5. Camión de Redilas.
6. Camioneta Pick-Up.

Para la ejecución de las distintas fases de movimiento de tierras, el mercado ofrece una infinidad de máquinas más o menos especializadas que pueden realizar, como se ha dicho una o varias de estas operaciones. Para facilitar su estudio la vamos agrupar de la siguiente forma:

• Fase de excavación.
• Fase de excavación y carga. Excavadoras frontales y retro.
• Máquinas por excavación de arrastre
• Máquinas de carga
• Máquinas de arranque continuo.
• Máquinas y equipos de Excavación Carga y Transporte combinado.
• Maquinaria de transporte.
• Maquinaria de extendido y compactación

A través de las sucesivas páginas se expondrán las distintas operaciones que comporta el movimiento de tierras, prestando atención a la maquinaria que actualmente se emplea, sus ciclos de trabajo y producciones, con ejercicios y casos prácticos.

1.1.5.- Programación.-.

Previo al inicio de cualquier actuación, se deben efectuar los Trabajos de Replanteo, prever los accesos para maquinaria, camiones, rampas, etc.

Cualquier tipo de obra o explotación, requiere de una cuidadosa programación en todas sus etapas, con mayor exigencia y cuidado en la misma proporción de la cuantía económica del MOVIMIENTO DE TIERRAS:

a).- Operaciones previas.- Es habitual que antes de comenzar el movimiento de tierras, se realice una actuación a nivel de la superficie del terreno, limpiando de arbustos, plantas, árboles, broza, maleza y basura que pudiera hallarse en el terreno; a esta operación se les llama:

• Despeje.
• Desbroce.
• Retirada de servicios.
• Pistas de acceso.
• Drenajes y Desagües.

b).- Factores constrictivos.

• Meteorológicos/climatológicos.
• Edificaciones, tráfico, etc...

c).- Arranque, Carga y Transporte.

• Excavación c/s explosivo.
• Escarificado.
• Arranque y carga con maquinaria ordinaria.

d).- Control de calidad.

e).- Control medioambiental.

f).- Terminación y refino.

g).- Protección contra la erosión.

1.1.6.- Maquinarias y sus operaciones.-

Las operaciones con Maquinarias, para la ejecución de un Movimiento de Tierras (MMT), completo, son:

Fig. N^o 1.1.8: Maquinarias y sus operaciones

a).- Arranque o excavación- Una excavación se entiende por el movimiento de tierra o proceso de remoción y extracción de volúmenes; ejecutado manualmente o por maquinaria pesada, para alcanzar el nivel de suelo requerido (Dominguez, 2013).

- Elementos de Excavación

Al momento de trabajar en una excavación se debe considerar:

• Cotas de excavación
• Limpieza y desbroce del área de excavación
• Taludes
• Nivel freático
• Accesibilidad

- Tipos de Excavación

De acuerdo a la investigación de (Dominguez, 2013) existen diferentes tipos de excavaciones, estas dependen del material excavado y del terreno.

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

Excavación a cielo abierto

Para este tipo de excavaciones es necesaria la elección del equipo apropiado para el transporte y carga del material.

Los trabajos se pueden realizar en suelo seco o con el nivel freático por debajo del nivel de excavación.

Se clasifican en:

• Roca: se necesitan explosivos
• Terrenos Duros: uso de explosivos o ripeado
• Terrenos de Transito: uso de maquinarias, no se puede utilizar herramientas manuales
• Tierras: acepta excavación manual
• Fangos: requerimiento de elementos especiales para transporte.

Excavación subterránea

Este tipo de excavaciones tienen dificultades, ya que están fuertemente condicionadas a la distancia de los accesos, organización, medios auxiliares, costos, presencia de agua, etc.

Se clasifican en:

• Galerías y túneles: uso de explosivos o topos dependiendo de la longitud de la excavación. Se procura dejar espacio suficiente (mayor a 3m²) para transporte, acarreo y carga.
• Pozos: excavación de tipo vertical o semi vertical, se debe extraer el material por elevación.

Excavación subacuática

Excavación fuera de tierra, es necesario el uso de materiales flotantes.

Se clasifica de la siguiente manera según el tipo de fondo:

• Arenas y Fangos: uso de combas, dragas de sección y tuberías
• Fondos semi duros: uso de dragas de succión para arenas y rocas blandas
• Fondos Duros: uso de dragas de arranque, el material es muy grande para utilizar tuberías
• Rocas: uso de taladros o martillos rompe rocas

- Tipos de suelo

Según las posibilidades de extracción se distinguen dos tipos de terrenos:

• Sueltos: terrenos que se pueden extraer por medios manuales o mecánicos.
• Ligeros: tierra vegetal seca, arena seca y grava fina.
• Ordinarios: tierra vegetal húmeda, tierra mezclada con arena, arena húmeda, arena arcillosa compacta, grava fina arcillosa compacta, grava gruesa, turba.
• Pesados: arcilla húmeda, piedras calizas resquebrajadas.
• Rocosos: terrenos que requieren una disgregación previa (explosivos) a la extracción.
• Blandas: caliza blanda, gneis, pizarra compacta.
• Duras: caliza dura, granito, gneis.
• Muy duras: granito y gneis compactos, cuarzo, cuarcita, sienita, basalto. La dureza de los terrenos rocosos dependen de su constitución geológica y su estratigrafía. Las rocas en estratos gruesos y compactos son más duras y difíciles de extraer.

Maquinarias más utilizadas a cielo abierto:

ARRANQUE

El TRACTOR.- Es una máquina capaz, en determinados terrenos, de realizar el arranque mediante la hoja de empuje, que se clava en el terreno y lo rompe según avanza el tractor.

ARRANQUE

El TRACTOR.- Es una máquina capaz, en determinados terrenos, de realizar el arranque mediante el ripper, que se clava en el terreno y lo rompe según avanza el tractor.

ARRANQUE

LA MOTOTRAILLA.- Es una máquina capaz (en terrenos adecuados) de realizar el arranque, la carga, el transporte, el vertido y el extendido, por si misma.

ARRANQUE

LAS EXCAVADORAS.- Tanto en versión "retro", como de arranque frontal, son máquinas que pueden efectuar el arranque directo - en determinados materiales - y la carga, por si misma.

EXCAVACION

Excavadora s/cadenas c/cuchara bivalva.- Realiza excavación delante de un tractor tiende-tubos en la instalación de una conducción soterrada de cable.

EXCAVACION

Excavadora de cangilones - zanjadora .- Acoplada a un tractor s/cadenas realizando excavación, sobre terreno congelado para la instalación de redes de servicios.

b).- Carga.- Se realiza con palas cargadoras o excavadoras sobre las correspondientes unidades de acarreo. Para lo que tenemos el siguiente ejemplo:

CARGA

Cargadora sobre ruedas.- Realiza carga, sobre un camión volquete en una obra de movimiento de tierras.

c).- Transporte.- Se realiza por camiones y/o dúmperes.

TRANSPORTE

Las, unidades de acarreo son las encargadas en el MMT del transporte (acarreo) de los materiales, que es cargada por otra máquina y realiza la descarga comúnmente por vuelco trasero o lateral, aunque existen unidades con descarga por el fondo.

d).- Vertido.- Se realiza por descarga en el terraplén, mediante basculación o descarga de fondo, de las unidades de acarreo.

e).- Extentido.- Se realiza, generalmente, por medio de tractores pequeños o motoniveladoras.

EXTENDIDO

Las motoniveladoras.- Son las máquinas de MMT, que se diferencian de las demás en que su función es la de mover, en lugar de remover la tierra.

EXTENDIDO

Existen tractores de ruedas que permiten realizar un buen extendido de las tierras.

f).- Compactación.- Consiste fundamentalmente en el proceso artificial que se sigue para lograr el aumento en la densidad de un suelo natural o de relleno, a fin de obtener la mayor estabilidad de él. Este proceso se realiza mediante el empleo de equipos mecánicos o manuales (energía) y la adición de agua que fuere necesaria, Mamani (2010).

Para poder lograr la compactación adecuada se debe tomar en cuenta los siguientes factores:

• Tipo de material
• Contenido de humedad del suelo
• Elección de equipos adecuados
• Numero de Pasadas
• Velocidad

La maquinaria de movimiento de tierras para extendido del material suelto se lo hace por capas, las cuales tienen peso propio y vibración por el mismo uso del equipo.

COMPACTACIÓN

Los compactadores.- En cualquiera de sus versiones son máquinas que ejercen la acción de compactación mediante su peso propio y/o sus sistemas dinámicos.

g).- Refino.- Se realiza con motoniveladoras.

REFINO

Las motoniveladoras.- También son capaces de realizar labores de refino de taludes gracias a la inclinación de su hoja

1.1.7.- Métodos de trabajo.

Para el Ingeniero es muy necesario poseer conocimientos sobre cómo realizar cada una de las operaciones y actividades antes enumeradas, por su estrecha relación con el rendimiento que puede obtenerse durante su ejecución. Seguidamente se expondrá algunos de los métodos, para garantizar lo inicialmente planteado:

a).- Desbroce: Esta operación consiste en eliminar las hierbas y arbustos existentes en un área determinada (excluye los árboles de diámetro mayor de 30 cm).

Método: (usando hoja normal). Se coloca la hoja a nivel del suelo para ir eliminando todo arbusto, matorral, etc. existente, evadiendo los árboles troncos o tocones y piedras sobresalientes, haciendo pilas las mayores posibles fuera del área a limpiar (si esta es pequeña) o dejando hileras (si es grande):

(a) Áreas chicas

(b) Áreas grandes

De esta manera se acelera el trabajo y se facilita la limpieza o quema posterior de la vegetación.

b).- Derribo o tala de árboles (desmonte): Una vez que queden en el área árboles (con diámetros mayores a 3 cm.) se procede al derribo y arranque de estos para después acarrearlos fuera del área.

Métodos:

i).- Si el árbol es pequeño, se levanta la hoja lo más alto posible y se empuja este haciéndolo caer, posteriormente se hinca la hoja y se arrancan las raíces.

ii).- Si el árbol es mediano y no puede tumbarse por el procedimiento antes descrito, se excava alrededor de este y con la tierra removida se hace una rampa que permite que el equipo ataque al árbol más arriba, facilitando su vuelco.

iii).- Si el árbol es alto se puede derribar tirando de ellos por un cable de grueso adecuado, amarrado en la parte superior del tronco, cuidando de que la longitud del cable sea mayor a la altura del árbol, para evitar accidentes.

Si es alto, frondoso y de gran diámetro, se le aplica una carga explosiva a la base y se procederá a su acarreo.

Para el derribo masivo se emplean dos Tractores o Buldóceres tirando de una cadena de 80 metros de longitud, que lleva en su centro una esfera de hierro de 2 a 4 t, fijado a la misma por un enganche giratorio que permita que gire la esfera de hiero maciza.

c).- Descortezado (remoción o eliminación de la capa vegetal): Una vez limpia el área de árboles y malezas, se procede a eliminar la capa vegetal, es decir, al descortezado o descapotado, tal como se aprecia en el siguiente esquema:

Método:

Hincar la hoja hasta la profundidad que el equipo sea capaz de excavar, avanzando de 7-15 metros, subir la misma y colocarla al ras del suelo para acarrear o transportar el volumen de capa vegetal excavado fuera del área de la obra; se retrocede al sitio donde se culminó la excavación y se repite el proceso, procurando siempre que la distancia de trabajo (excavación + acarreo) sea menor que 90 metros (límite máximo económico) y trabajando a favor de la pendiente como puede apreciarse en la siguiente figura.

Bulldócer trabajando a favor de la pendiente a distancias cortas.

d).- Excavaciones en Explanaciones: Se trata de lograr que una determinada área quede lo más plana posible (desniveles menores a 0.05m en un radio de 10m) una vez retirada la capa vegetal, para conformar así terrazas o explanadas y terraplenes.

Método:

Se coloca la hoja del bulldozer a ras del suelo y se gira sobre sí para formar una superficie plana inicial, a partir de la cual se acomete la tarea de explanar el área, cumpliendo el anterior requisito; la explanación la realiza trabajando frontalmente para ir nivelando el terreno mediante compensaciones pequeñas; es bueno señalar que con este equipo no queda terminado totalmente el trabajo, requiriendo su terminación por una Motoniveladora.

e).- Apertura de Cunetas: Por cuneta se entiende una zanja de sección triangular o trapezoidal que sirve para el drenaje de la zona, generalmente de poca profundidad.

Método:

Se marca con estacas 10 a 15m el eje de la misma por la Comisión de Topografía; guiándose por dicha alineación se inclina la hoja del bulldózer al máximo haciendo bajar el gavilán, con la hoja al sesgo (es decir, hacia abajo y en ángulo trabajando como Angledozer) y se avanza excavando longitudinalmente quedando así el material extraído en un lateral; se retrocede por el otro borde, repitiéndose los pases hasta llegar a la profundidad deseada.El material sobrante se retira (si sirve de relleno se emplea, si no se esparce fuera del área de la obra “a caballero”).

f).- Apertura de Canales: Generalmente son de sección trapezoidal (de “plato” o fondo plano) su construcción se procederá como sigue:

Método:

Se realizan cortes a lo largo del canal, mediante su eje longitudinal, no mayores de 30m, depositando el material hasta que exista una pila de buen tamaño la que se empujará fuera del área del canal transversalmente. Conociendo el fin del talud se procede a excavar y conformar estos transversalmente hasta culminarlos y dejarlos como se observa seguidamente:

Apertura o excavación de canales de sección trapezoidal.

Vista en planta.

Sección final del canal.

Nota: Si son de sección triangular una vez marcado el eje y los extremos de los taludes, se procede a excavar y acarrear transversalmente.

g).- Excavaciones en Préstamos (Canteras o Banco de Materiales): Es una de las labores más fáciles de realizar consistiendo en la ejecución de tres fases u operaciones: 1- Extracción o excavación, 2- Acarreo y 3- Apilado; con lo cual se posibilita que los equipos de carga tomen el material con facilidad. Debe trabajarse en tramos 25m para evitar pérdidas de volumen del material excavado, obteniéndose mayores rendimientos. Debe irse trabajando en capas, evitando que se originen grandes oquedades en el área del préstamo, facilitando su explotación y aumentando la duración del mismo al no desaprovecharse dicha área.

h).- Excavaciones a Media Ladera: Este caso es común en las zonas onduladas y montañosas, en la construcción de caminos, terraplenes de carreteras rurales y para vías férreas.

Para ello debe procederse como sigue:

Método:

i).- Si la pendiente es 25% el equipo se coloca a favor de la pendiente (perpendicular al eje long. de la vía) practicando una excavación que forme una banqueta o banco, donde el equipo con la hoja en sesgo (o sea, con un ángulo de aproximadamente 30º) comience a excavar longitudinalmente a favor del eje de la vía, tal como se observa en la siguiente secuencia de operaciones:

ii).- Si la pendiente es mayor o si se posee un Angledozer desde el inicio, se comienza el corte longitudinal el eje de la vía con la hoja inclinada a 30º y bajando el gavilán delantero de la cuchilla de la hoja, de manera tal que este quede más abajo que el otro, compensándose el desnivel lateral, formándose un banco de trabajo, a partir del cual se procede como antes se explicó.

i).- Compensaciones longitudinales y transversales: Se ejecutan en zonas montañosas también donde exista la posibilidad de compensar volúmenes longitudinalmente o transversalmente, es decir, aprovechando el material local producto de la excavación para hacer los rellenos:

i).- Compensación longitudinal:

ii).- Compensación transversal:

Nota: Los métodos ha emplear, dependera del tipo de obra a realizar. Influirá directamente en el rendimiento de la máquina.

1.1.8.- Control de calidad

El control de calidad en el MMT es uno de sus últimas fases operacionales, de la que depende el éxito, a corto y largo plazo, del trabajo realizado.

1.1.9.- El tanto por ciento que representa el movimiento de tierras en una obra.

Porcentaje de utilización de maquinarias de movimiento de tierras.

1.1.10.- Composición del costo del MMT (*)

• Carga de Materiales 25 %
• Transporte 50 %
• Extendido 16 %
• Compactación 9 %

(*) Road Research Laboratory - London

1.2.- Clasificación de Maquinaria Pesada.

Video: Clasificación de Máquinas y Equipos de Construcción.

Las máquinas se clasifican de acuerdo a:

• Trabajo a efectuar:
  • Movimiento de tierras
  • Compactación de material
  • Izaje-Manipulación de carga
  • Preparación de material
  • Transporte de material
  Demolición
  • Otros
• Capacidad de carga (Depende del tipo de máquina):
  • Baja capacidad
  • Media capacidad
  • Alta capacidad
• Área disponible de trabajo (ärea sensible para el movimiento traslado y operación en la obra):
  • Sin rotación de giro (limitado)
  • Con rotación de giro (tipo tornamesa)
• Tren de propulsión (desplazamiento permitido según las condiciones, dentro de la zona de trabajo):
  • Montaje sobre llantas
  • Montaje sobre orugas
  • Montaje sobre rieles
  • Estática
• Condiciones especiales:
  • Aditamentos especiales
  • Entrega de energía
  • Equipos auxiliares

Video: Rompedor Resonante (Recuperado de https://youtu.be/ykm8O0qgiBw).

Especificando más la clasificación de acuerdo al tipo de trabajo que realizan:

1.2.1.- Maquinaria para Movimiento de Tierras.

Equipos y Máquinas de Excavación:

• Tractor sobre orugas.

Máquina de Excavación y Carga Combinada

• Excavadora de Cables Clásica.
• Excavadora Hidráulicas con equipo de empuje frontal.
• ExcavadoraHidráulica tipo Europeo.
• ExcavadoraHidráulica tipo Americano.
• Retroexcavadora.

Máquinas de Excavación por arrastre

• Excavadoras de arrastre estacionarios.

Máquinas de Carga.

• Pala Cargadora sobre ruedas.
• Pala Cargadora con chasis rígido.
• Pala Cargadora con chasis articulados.
• Pala Cargadora sobre orugas.

Máquinas de Arranque continuo.

Máquinas de Arranque continuo con diente

• Excavadoras de Noria de Cangilones sobre plumas.
• Excavadoras de ruedas de Cangilones de avance continuo. Excavadoras de Noria.
• Excavadoras de cangilones para Excavaciones de Extensas superficies.
• Excavadoras de cangilones. Zanjadoras.

Máquinas de Arranque de Material Con Cuchilla.

• Excavadora de tierra de cuchilla Horizontal y Cinta elevadora.
• Excavadora de Cuchilla Vertical y Avance Continuo.
• Cargador de Cinta con cuchilla circular.

Máquinas de Excavación, Carga y Transporte Combinados

• Mototraillas.

Unidades de Acarreo.

• Volquetes de obra.
• Camiones de Obra o Camiones Basculantes.
• Semirremolques Basculantes.
• Dumperes Rígidos de Obras Públicas.
• Dumperes Rígidos de Minería.
• Dúmperes Articulados.

Máquinas de Extendido y Compactación

• Motoniveladora.
• Compactadoras.

1.2.2.- Maquinaria de Elevación.

Maquinaria de Elevación.

• Gatas.

Grúas.

• Cabrias.
• Grúas DerricK.
• Grúas de Edificación.
• Grúas Pesadas.
• Grúas Autopropulsadas.
• Montecargas.
• Carretillas Elevadoras.

1.2.3.- Maquinaria para transporte y Puesta en obra del Hormigón.

• Camión Hormigonera.
• Bombas de Hormigón.
• Máquinas para Gunitar.
• Máquinas para compactación del Hormigón.
• Vibradores Internos.
• Vibradores Superficiales.
• Placas y Bandejas Vibrantes.
• Reglas o Maestras Vibrantes.
• Vibradores Externos para el vibrado de moldes y encofrados.
• Mesa Vibrantes.

1.2.4.- Maquinaria para Tratamiento de äridos.

• Trituradoras de mandíbulas.

  Fig. N^o 2.2.5: Trituradoras de mandíbulas

• Trituradoras de cono.

  Fig. N^o 2.2.6: Trituradoras de cono

• Trituradoras centrífugas para material fino.
• Molinos de bolas.
• Bandas transportadoras.

1.2.5.- Maquinario para Perforación.

• Perforación por percusión.
• Perforación por rotación y trituración simultanea (por tricono).
• Perforación por rotación y corte.
• Perforación por rotación abrasiva y corte (sondas con extracción de testigos).

1.2.6.- Maquinaria para Sondeo, Clavija e Hinca.

• Sondeo por percusión.
• Martillo perforador ordinario.
• Sonda de varilla.
• Sonda de balancín.
• Sondas oscilantes de cable.
• Sondas de cuchara de almeja.
• Sondas rotativas.
• Maquinaria de clava e inca.
• Hinca con masa.
• Martillo de vapor.
• Martillos de aire comprimido.
• Equipos de inca diesel.
• Hinca por vibración.
• Hinca con chorro de agua.
• Hinca de cajones.

1.2.7.- Maquinaria para Firmes Bituminosos.

• Plantas de asfalto.
• Distribuidores de asfalto.
• Terminadoras de asfalto.

1.12.8.- Maquinaria para Vía.

• Bateadora-niveladora-alineadora.
• Alineadora independiente.
• Perfiladora.
• Desguarnecedora, con o sin machacadora.
• Dispositivo de control de calidad de los parámetros de la vía.

1.2.9.- Maquinaria Específica para Puertos.

• Equipo de dragado.
• Draga de cuchara o Prietsman.
• Draga de rosario o de cangilones.
• Draga de succión (con o sin Cutter).
• Dragas excavadoras.
• Gánguiles.
• Rompedores de roca.
• Remolcadores.

1.2.10.- Maquinaria para Mantenimiento de carreteras.

Ver Maquinarias para Operación de Conservación de Carreterras.