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UNPRG INGENIERIA CIVIL
CONSTRUCCION I - 1 - MAQUINARIA PESADA
MAQUINARIA PESADA Y RENDIMIENTOS
UNPRG INGENIERIA CIVIL
INTRODUCCION
Las máquinas para movimiento de tierra se caracterizan por
ser, robustas y resistentes y son en general equipos
autopropulsados utilizados en construcción de: caminos,
carreteras, ferrocarriles, túneles, aeropuertos, obras
hidráulicas, y edificaciones. Están construidos para varias
funcionas como son: soltar y remover la tierra, elevar y
cargar la tierra en vehículos que han de transportarla,
distribuir la tierra en camadas de espesores controlados, y
compactar la tierra. Algunas máquinas pueden efectuar más de
una de estas operaciones.
Uno de los aspectos importantes en saber sobre la maquinaria
pesada es conocer el rendimiento de cada equipo a utilizar y
la forma de organizarlo en el ataque, gasto de combustibles,
lubricantes, refacciones, control de acarreos según
kilometraje, control de horometros de cada equipo,
movimiento de tierra semanal mediante control topográfico.
En cuanto a rendimientos de equipos depende el análisis
hecho sobre las condiciones de tal equipo que por lo general
no siempre se cumple debido a gran cantidad de equipo
deteriorado lo cual influye en descomposturas, mal
rendimiento de equipo, o la calidad de el operador por lo
general el contratista deberá tener conocimiento del manejo
de la maquinaria a trabajar para obtener mejores resultados
y rendimientos
CONSTRUCCION I - 2 - MAQUINARIA PESADA
UNPRG INGENIERIA CIVIL
OBJETIVO
En el presente trabajo se conocerá conceptos básicos del
conocimiento de maquinaria pesada el uso recomendable para
un buen rendimiento, conocimiento de medidas básicas dentro
de estas y sobre todo tener conocimiento en saber los
diferentes tipos de maquinaria pesada.
CONSTRUCCION I - 3 - MAQUINARIA PESADA
UNPRG INGENIERIA CIVIL
DESCRIPCION DE MAQUINARIA PESADA BASICA Y SUS RESPECTIVOS RENDIMIENTOS
A. Tractor O BULDOZER
Un tractor es un vehículo especial autopropulsado que se usa para arrastrar o empujar remolques, aperos u otra maquinaria o cargas pesadas. Hay tractores destinados a diferentes tareas, como la agricultura, la construcción, el movimiento de tierras o para tareas especializadas como los utilizados en estaciones ferroviarias. Se caracterizan principalmente por su buena capacidad adherencia al terreno.
Su uso ha posibilitado disminuir sustancialmente la mano de obra empleada.
-En la actualidad contamos con una serie de tipos en lo que respecta a tractores siendo el más destacado y por consiguiente para trabajos de movimientos de tierra y construcción el tractor de orugas.
1. Tractor De Orugas
-Máquina autopropulsada sobre cadenas, diseñada para ejercer una fuerza de empuje o tracción.
-
CONSTRUCCION I - 4 - MAQUINARIA PESADA
LAMINA
UNPRG INGENIERIA CIVIL
-Características de algunos modelos de tractores a Orugas.
CONSTRUCCION I - 5 - MAQUINARIA PESADA
MODELO CARACTERISTICAS
550H
Potencia neta del motor
50 kW
67 hp
Ancho de la Lámina
96" a 110"
2438 a 2794 mm
Capacidad de la Lámina
1.65 a 1.9 yd3
1.26 a 1.45 m3
Peso en Orden de Trabajo
6622 a 6786 lb
14600 a 14960 kg
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CONSTRUCCION I - 6 - MAQUINARIA PESADA
MODELO CARACTERISTICAS
1150H
Potencia neta del motor
88.7 kW
119 hp
Ancho de la Lámina
110" a 124"
2794 a 3150 mm
Capacidad de la Lámina
3.4 a 3.9 yd3
2.6 a 2.98 m3
Peso en Orden de Trabajo
25300 a 27060 lb
11474 a 12274 kg
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CONSTRUCCION I - 7 - MAQUINARIA PESADA
MODELO CARACTERISTICAS
650K
Potencia neta del motor
56 kW
75 hp
Ancho de la Lámina
98" a 124"
2489 a 3150 mm
Capacidad de la Lámina
2.00 a 2.60 yd3
1.53 a 1.99 m3
Peso en Orden de Trabajo
18200 a 19400 lb
8244 a 8813 kg
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Rendimiento de los tractores-niveladores (de orugas)
El rendimiento de un tractor se expresa en metros cúbicos por hora y depende de varios factores: habilidad del conductor, naturaleza del terreno, humedad y estado de los materiales y organización de las obras.
A título indicativo se dan en el siguiente Cuadro algunas cifras. Corresponderá al capataz de las obras interpretarlas y traducirlas en función de las condiciones locales.
POTENCIA DEL
TRACTOR
TRANSPORTE A 30 M. TRANSPORTE A 60 M.
Regreso a 4 Km./hora
Regreso a 8 Km./hora
Regreso a 4 Km./hora
Regreso a 8 Km./hora
150/180 95 175 50 60
100/125 80 150 45 50
75/85 60 105 35 40
-El rendimiento con cuchilla inclinable es de un 15 a un 25 por ciento mayor que con cuchilla recta.
CONSTRUCCION I - 8 - MAQUINARIA PESADA
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B. Motoniveladora
-Máquina autopropulsada sobre ruedas, con una hoja ajustable situada entre los ejes delantero y trasero que corta, mueve y extiende materiales con fines generalmente de nivelación.
-Motoniveladora - Moto niveladora, también conocida por "Grader". Se utiliza para mezclar los terrenos, cuando provienen de canteras diferentes, para darle una granulometría uniforme, y disponer las camadas en un espesor conveniente para ser compactadas, y para perfilar los taludes tanto de rellenos como de cortes.
-En el caso de grandes proyectos lineales como son las carreteras o campos aéreos las máquinas usadas para este fin son las motoniveladoras, aunque hay también máquinas especiales que logran el acabado de secciones de pavimento.
-Las motoniveladoras son máquinas de usos múltiples usadas para dar acabado, conformar la pendiente de un banco o de una cuneta. Se usan también para mezclar, esparcir, desplegar, nivelar y seleccionar material, en operaciones de desbroce ligero, construcción general y el mantenimiento de caminos de tierra (Ver Figura 7.1). El principal propósito de una motoniveladora es cortar y lo hace con una cuchilla, limitadas a hacer cortes laterales en materiales medios a duros, ya que no pueden usarse para excavación pesada. Una motoniveladora puede mover pequeñas cantidades de material pero no puede realizar el trabajo de un tractor debido a la resistencia de su estructura y la posición de la cuchilla.
-Las motoniveladoras son capaces de trabajar en pendientes tan empinadas como Sin embargo, no se recomienda el uso de motoniveladoras para construir cunetas que corren de manera paralela a tales pendientes porque pueden tener un centro de gravedad comparativamente alto y la presión lateral en un punto crítico de la cuchilla puede producir la volcadura de la máquina. Las motoniveladoras son capaces de cortar cunetas de manera progresiva a una profundidad de 90 cm Para cortar cunetas más profundas puede ser más económico usar otro tipo de equipo.
-Los componentes de la motoniveladora que realmente hacen el trabajo son la cuchilla y el escarificador. La cuchilla puede rotar en forma circular.
CONSTRUCCION I - 9 - MAQUINARIA PESADA
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Los modelos más sofisticados pueden mover la cuchilla en diversas posiciones por debajo de la niveladora o a los lados También puede desplazarse horizontalmente para incrementar su alcance más allá del ancho del equipo.
Cuando la cuchilla se inclina más, la velocidad lateral se incrementa, de modo que el material no se empuja hacia delante tan rápido y se puede hacer un corte más profundo. La forma y el mantenimiento de la mayoría de las vías, requiere un ángulo de 25° a 30°. El ángulo debe disminuir para el esparcido e incrementarse para cortes y cunetas. Este ángulo de la cuchilla influirá luego en la producción.
CONSTRUCCION I - 10 - MAQUINARIA PESADA
POSICION ANGULAR DE LA CUCHILLA
DESPLAZAMIENTO LATERAL DE LA CUCHILLA
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Estimación de la producción
La producción de una motoniveladora depende mucho del tipo de trabajo en la que se use. Por ejemplo, para nivelar superficies, cortando el material de las salientes y usándolo para rellenar las hondonadas el volumen de material no es significativo, de modo que la producción se mide en unidades de área por hora. De manera similar para las actividades de refine, esparcido y batido de material en obra, aunque para estas dos operaciones se puede usar algunas veces unidades de volumen por hora. En labores de formación o limpieza de canaletas, la producción se mide en unidades de longitud por hora. Schexnayder (2002) recomienda una fórmula para estimar el tiempo que le toma a la motoniveladora realizar un trabajo. La expresión recomendada se expresa en la siguiente ecuación.
p DT total =
S E
Donde:
p es el número de pasadas requeridas.
D es la distancia de viaje en cada pasada.
S es la velocidad de la niveladora en cada pasada.
E es el factor de eficiencia del trabajo.
-El número de pasadas depende de los requerimientos del proyecto y se estima antes de iniciar el trabajo. La distancia por pasada también debe establecerse con anterioridad. Conociendo además el ancho efectivo de la cuchilla (Bef) es posible determinar la producción, dividiendo el producto de la distancia y el ancho entre el tiempo hallado anteriormente, como se expresa en la siguiente ecuación.
D Bef P =
T total
CONSTRUCCION I - 11 - MAQUINARIA PESADA
UNPRG INGENIERIA CIVIL
El ancho efectivo se considera como la proyección del ancho de la cuchilla en un plano perpendicular al eje longitudinal de la motoniveladora. Conociendo el ángulo con que se coloca la cuchilla para hacer el trabajo se puede estimar con la siguiente ecuación.
Bef = B cos a
Al reemplazar en la ecuación de la producción el valor de Ttotal
se obtiene la producción en función del ancho, la velocidad y el número de pasadas, según la ecuación siguiente.
Bef S E P =
p
La velocidad es el factor más difícil de estimar. Conforme el trabajo avanza, las condiciones pueden requerir que la velocidad estimada se incremente o disminuya. Se debería registrar la velocidad de trabajo cada vez, porque depende mucho de la habilidad del operador y el tipo de material.
Siempre debería trabajarse a la máxima velocidad que el operador y las condiciones del terreno lo permitan. Si se requiere una menor velocidad, es mucho mejor usar un cambio menor que correr a menos de la máxima velocidad. En el siguiente cuadro se muestran los rangos más apropiados de los cambios a usar en las diferentes operaciones, bajo condiciones normales.
Rango de cambios adecuados para las operaciones de la motoniveladora.
OPERACIÓN CAMBIOMantenimiento de caminos Segunda a terceraPreparación de solares Tercera a cuarta
Mezcla o batido de material Cuarta a sexta
Trabajos en pendientes laterales
Primera
Construcción y limpieza de zanjas
Primera a segunda
Nivelación de acabado Segunda a cuarta
CONSTRUCCION I - 12 - MAQUINARIA PESADA
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-En cuanto a la eficiencia, un valor aceptable para las niveladoras es de 60% ó 36 min. /h. Este valor considera la variación en el número de pasadas durante el trabajo en el campo. La habilidad del operador junto con el planeamiento es lo más importante para eliminar las pasadas innecesarias. Por ejemplo, si se requiere de 4 pasadas para completar un proyecto, cada pasada adicional implica un incremento de tiempo y dinero. Cuando se hace un número de pasadas sobre una distancia relativamente corta (menos de 300 m.), es más eficiente mover en reversa la niveladora hasta el punto de inicio que girar y continuar el trabajo a partir del punto final. El giro puede dañar la superficie, especialmente si se trata de trabajos de acabado y nunca debe girarse sobre una capa bituminosa.
Por otro lado, una presión excesiva de las llantas puede causar una pérdida de contacto con la superficie del camino, produciendo una pérdida de tracción. Una diferencia de presión de aire entre las llantas posteriores produce deslizamiento y el colapso de la niveladora. Es necesario mantener las llantas infladas a la presión correcta para obtener buenos resultados.
Otra posible fórmula para el cálculo de la producción de manera muy rápida está en función de la potencia, con la expresión de siguiente.
P [m3 / h] = 2.3HP
Esta fórmula considera una eficiencia de 50 min. /h. Para valores de eficiencia distintos, será necesario aplicar un factor de corrección equivalente a E/50, siendo E el nuevo valor de eficiencia en min./h.
CONSTRUCCION I - 13 - MAQUINARIA PESADA
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C. Cargador Frontal
Los cargadores son tractores equipados con un cucharón excavador montado sobre brazos articulados sujetos al tractor y que son accionados por medio de dispositivos hidráulicos.
Estas máquinas están diseñadas especialmente para trabajos ligeros de excavación de materiales suaves o previamente aflojados.
Básicamente existen dos tipos de cargadores, dependiendo de su tipo de tracción, pudiendo ser de carriles y de llantas neumáticas.
Los botes para cargadores por su utilización se dividen de la manera siguiente:
Bote ligero, para rezaga de tierra, material de poco peso volumétrico.
Bote de espada, que se utiliza en operaciones de carga de roca; está debidamente reforzado para el uso que se le da.
Bote o cucharón de dientes, para ataque y carga de materiales pesados.
La cuchara normal posee un borde cortante en la parte inferior, con o sin dientes de penetración. Existen numerosos tipos de cucharas según los trabajos a que se destinen: cuchara corta reforzada para canteras, cuchara con nervios y cuchara con borde de ataque en V para carga de rocas en pila. Por ser una máquina versátil se puede cambiar el cucharón por otros implementos como: rompehielos, perforadora, etc.
CONSTRUCCION I - 14 - MAQUINARIA PESADA
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UTILIZACIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.
Muy ligera de empleo, la pala cargadora es utilizada para
- La carga de todos los materiales, con la cuchara apropiada.
- La excavación, en terreno llano, de materiales sueltos o disgregados.
- El desmonte de terrenos blandos.
- La limpieza.
- El extendido y la nivelación de materiales.
- El ripado de vía férrea, etc.
DETERMINACION DEL RENDIMIENTO DE UN CARGADOR.
La producción en este tipo de equipo se calcula multiplicando la cantidad de material que mueve el cucharón en cada ciclo por el número de ciclos/hora, siendo la capacidad nominal del cucharón afectado por un determinado factor de carga.
Factores de carga para diversos materiales
MATERIAL SUELTO FACTORMaterial húmedo 0.95
Agregado de concreto 0.95
de 1/8" - 7/8" 0.90de 3/8 - 3/4" 0.92
de 3/4 - 1½ 9.87
mayores de 1½ 0.60 - 0.85
CONSTRUCCION I - 15 - MAQUINARIA PESADA
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Factores de Excavación
MATERIAL EN BANCO FACTOR
Clase I 0.85
Clase II 0.78
Clase II-A 0.71
El tiempo de ciclo se compone de
Tiempo de carga básica (fijo)
Tiempo de idatraslación (variable)
Tiempo de descarga básica
Tiempo de regreso traslación
Tiempo de acomodo básico
CONSTRUCCION I - 16 - MAQUINARIA PESADA
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EJEMPLO DE RENDIMIENTO DE UN CARGADOR FRONTAL CATERPILLAR CAT 922 – B
Capacidad : 1.15 m
Potencia : 80HP
Peso : 7,530 Kilos
El rendimiento es:
3.600x Q x F x E x K
R= (m /h)
Cm
Donde :
Q = Capacidad del cucharón = 1.15 m
F = Factor de conversión = 1.3
E = Factor de eficiencia de la máquina = 0.8
K = Factor de eficiencia del cucharón = 0.8
Cm= Tiempo que dura un ciclo de trabajo = 20 seg.
Reemplazando estos valores:
3,600 x 1.15 x 0.8 x 0.8 x 1.3
R= =172 m /h
20
R= 172 x 8
R= 1,376 m /día
CONSTRUCCION I - 17 - MAQUINARIA PESADA
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D. Volquete
-Camión dotado de una tolva con accionamiento hidráulico, dependiendo del tamaño y capacidad de la tolva podemos clasificarlos como volquetes de 6, 8, y 15 m3.
-Existen también camiones industriales de gran tonelaje de 50 a 180 Tn.
-Los volquetes pueden recorrer grandes distancias, transportando material, siendo en movimiento de tierras el elemento indispensable para ejecutar los trabajos.
USOS
- Recolección, traslado y descarga del material., etc.
EJEMPLO EN EL TRANSPORTE PAGADO CON VOLQUETES
Marca : Dodge
Capacidad : 5.00 m
Potencia : 190 HP
Cálculo del número de volquetes – hora que se necesitan para transportar el material abastecido por un cargador frontal.
Utilicemos la siguiente fórmula:
CONSTRUCCION I - 18 - MAQUINARIA PESADA
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Y (T + D + L)
N =
60 x C x E
Donde:
N = Número de volquetes
Y = Volumen abastecido por el cargador frontal
T = Tiempo de viaje en minutos
L = Tiempo de carga en minutos
D = Tiempo de descarga en minutos
C = Capacidad de cada volquete en m
E = Factor de eficiencia
-Tomando como unidad básica al cargador frontal CA1 922 –B cuyo rendimiento es .
Y = 172 m /h
Asumimos distancia a la cantera = 5 km.
Cálculo del tiempo que dura un ciclo de trabajo:
Si consideramos:
Velocidad del volquete cargado = 20 Km. /h
Velocidad del volquete descargado = 40 Km. /h
CONSTRUCCION I - 19 - MAQUINARIA PESADA
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Tiempo total de viaje =
+
R= 22.5 mín.
Tiempo de descarga = 3 mín.
Tiempo de descarga = 2 mín.
Tiempo total por ciclo = 22.5 + 3 + 2 = 27.5 mín.
Reemplazando valores:
N =
N = 19.71
N = 20 volquetes
CUADRO DE RENDIMIENTO PARA VOLQUETES CON DISTANCIA VELOCIDAD DE TRANSPORTE
Velocidad del camión
cargado20km/h 20 Km./h 30 Km./h
Velocidad del camión
descargado30 Km./h 40 Km./h 40 Km./h
Tiempo de carga y
descarga5 mín. 5 mín. 5 mín.
Tiempo de recorrido
cargado4 d 3 d 2 d
Tiempo de recorrido
descargado2 d 1.5 d 1.50d
Tiempo total por ciclo 5+5d 5+4.5d 5+3.5d
Tiempo útil / día de trabajo = 480 mín. x 0.90 = 432 mín. / día
CONSTRUCCION I - 20 - MAQUINARIA PESADA
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Número de viaje es =
Rendimiento = x 5 m x volquete
Rendimiento = (m / día)
E. Rodillo Vibratorio Y Neumático
CONSTRUCCION I - 21 - MAQUINARIA PESADA
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VIBRATORIO
-
Es un equipo pesado que sirve para la compactación de grandes superficies, es utilizado principalmente en la construcción de carreteras.
-El rodillo cuenta con una masa en forma de cilindro envuelto en una plancha de acero a manera de coraza, dependiendo del peso de esta masa denominada " ROLA ", se define el tipo de máquina pudiendo ser de 8, 10, 15 o más toneladas, dependiendo del uso marca y modelo.
-El rodillo puede ser autopropulsado, o de tiro, siendo en el segundo caso, jalado por otra máquina que puede ser un tractor agrícola, o sobre ruedas, un cargador, etc.
-El diseño de la rola puede ser liso o con cocada, el segundo se denomina comúnmente "Pata de Cabra".
-Estas máquinas, por su sencillo manejo y por consistir su trabajo en ir y venir repetidas veces por el mismo camino, son las que mayores índices de accidentabilidad presentan, fundamentalmente por las siguientes causas:
-Trabajo monótono que hace frecuente el despiste del maquinista provocando atropellos, vuelcos y colisiones. Es necesario rotaciones de personal y controlar períodos de permanencia en su manejo.
-Inexperiencia del maquinista pues, en general, se dejan estas máquinas en manos de cualquier operario con carnet de conducir o sin él, dándole unas pequeñas nociones del cambio de marcha y poco más. El conductor estará en posesión del carnet de
CONSTRUCCION I - 22 - MAQUINARIA PESADA
VIBRATORIO LISOVIBRATORIO PATA DE CABRA
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conducir y de capacitación para el manejo de maquinaria pesada.
-Los compactadores tienen el centro de gravedad relativamente alto, lo que les hace muy inestables al tratar de salvar pequeños desniveles produciéndose el vuelco.
-Se prohibirá realizar operaciones de mantenimiento con la máquina en marcha.
-Se asegurará el buen estado del asiento del conductor con el fin de absorber las vibraciones de la máquina y que no pasen a operario.
-Se dotará a la maquinaria de señales acústicas intermitentes de marcha hacia atrás.
NEUMATICO
El rodillo neumático es particularmente adecuado para el acabado de superficies, debido a una mejor y más precisa adecuación del agregado en la mezcla.
CONSTRUCCION I - 23 - MAQUINARIA PESADA
RODILLO NEUMATICO
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Se usa generalmente para la segunda compactación en un asfalto, que deben seguir a la compactación inicial tan de cerca como sea posible y mientras la mezcla está aún a una temperatura que permita alcanzar la máxima densidad.
Combina las virtudes de la compactación tradicional con el estado del arte de la tecnología de la tracción. Esta combinación usa un ensayado y comprobado diseño con 8 ruedas junto a un nuevo sistema de tracción hidrostática. Bomag utiliza una eficiente tracción directa hidráulica. La aceleración y el frenado se consiguen casi exclusivamente con el pedal acelerador.
-A continuación algunos cuadros con características de compactadores de mayor uso
Compactadores De Tierra
ModeloMotor Potencia bruta
Peso en orden de
trabajo
815F
Cat 3176
ATAAC240 hp / 179 kW 20.755 kg
825HC15 CAT
ACERTTM354 hp / 264 kW 32.734 kg
Compactadores De Rellenos Sanitarios
CONSTRUCCION I - 24 - MAQUINARIA PESADA
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Modelo Motor Potencia brutaPeso en orden de
trabajo
816FCat 3406E
ATAAC240 hp / 179 kW 23.748 kg
826HCat C15
ACERTTM401 hp / 299 kW 36.967 kg
836HCat C18
ACERTTM544 hp / 413 Kw 53.682 kg
COMPACTADORA VIBRATORIOS DE SUELOS
ModeloAncho del
tamborPotencia bruta
Peso en orden
de trabajo
CONSTRUCCION I - 25 - MAQUINARIA PESADA
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CP - 323C 1.270 mm 83 hp / 62 kW 4.620 kg
CP - 433E 1.700 mm 100 hp / 75 kW 7.145 kg
CP - 533E 2.130 mm 130 hp / 97 kW 11.320 kg
CP - 563E 2.130 mm 150 hp / 112 kW 11.555 kg
CP - 663E 2.134 mm 173 hp / 129 kW 16.800 kg
CS - 323C 1.270 mm 83 hp / 62 kW 4.390 kg
CS - 423E 1.700 mm 83 hp / 62 kW 6.745 kg
CS - 433E 1.700 mm 100 hp / 75 kW 6.745 kg
CS - 533E 2.134 mm 130 hp / 97 kW 10.485 kg
CS - 563E 2.130 mm 150 hp / 112 kW 11.120 kg
CS - 573E 2.130 mm 150 hp / 112 kW 13.570 kg
CS - 583E 2.130 mm 150 hp / 112 kW 15.100 kg
CS - 663E 2.134 mm 173 hp / 129 kW 17.100 kg
CS - 683E 2.134 mm 179 hp / 134 kW 18.500 kg
COMPACTADORES VIBRATORIOS DE ASFALTO
CONSTRUCCION I - 26 - MAQUINARIA PESADA
UNPRG INGENIERIA CIVIL
ModeloAncho del
tamborPotencia bruta
Peso en orden
de trabajo
CB - 113 880 mm 22 hp / 16.1 kW 1.500 kg
CB - 114 800 mm 22 hp / 16.1 kW 1.500 kg
CB - 214E 1.000 mm 32.7 hp / 24.4 kW 2.450 kg
CB - 224E 1.200 mm 32.7 hp / 24.4 kW 2.630 kg
CB - 225E 1.200 mm 32.7 hp / 24.4 kW 2.300 kg
CB - 334E 1.300 mm 46.0 hp / 34.1 kW 3.940 kg
CB - 335E 1.300 mm 50.0 hp / 37.3 kW 3.670 kg
CB - 434D 1.500 mm 63.0 hp / 62.0 kW 4.400 kg
CB - 534D 1.700 mm 130.0 hp / 97.0 kW 10.380 kg
CB - 534D
XW2.000 mm 130.0 hp / 97.0 kW 11.300 kg
CB - 634D 2.130 mm145.0 hp / 108.0
kW12.800 kg
REDIMIENTO DE RODILLOS
-Con el Tipo tandem estático autopropulsado
Potencia : 90HP
Peso : 12,000 Kilos
La fórmula del rendimiento es:
a) Material compactado
CONSTRUCCION I - 27 - MAQUINARIA PESADA
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R = m /h
Donde:
E=Factor de eficiencia de la máquina = 0.8
F= Factor de conversión (material suelto a compactado)
= 0.75
S= Velocidad de compactación = 3.98 km/h = 66.3 m/seg.
D= Espesor del material suelto = 0.15 mt.
W=Ancho efectivo del rodillo = 1.90 mt.
N=Número de pasadas = 4
Reemplazando:
R =
R = 172 m /h
R = 1.382 m /día
b) Rendimiento en m 2 /h
R =
R =
R = 1,535 m /h
CONSTRUCCION I - 28 - MAQUINARIA PESADA
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R = 12,284 m /día
F. EXCAVADORAS
CONSTRUCCION I - 29 - MAQUINARIA PESADA
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-Se denomina pala excavadora a una máquina utilizada en construcción para excavar.
-Aunque no es preceptivo, las excavadoras modernas tienden a ser del tipo retroexcavadora, las cuales son en esencia un tractor que en su parte delantera lleva una pala cargadora y en la trasera un brazo excavador, por lo cual excavan zanjas mientras avanzan. Esa disposición permite que la máquina se desplace por un terreno todavía no excavado, y permite que el brazo tenga buena movilidad hacia los costados.
-Las excavadoras más potentes son las giratorias sobre ruedas. Las máquinas giratorias también se pueden desplazar sobre orugas, con lo cual pueden aumentar substancialmente su potencia, también se incrementa su versatilidad para desplazarse por terrenos abruptos.
DETALLES GRAFICOS DE LA PRESENTACION DE UNA RETROEXCAVADORA
CONSTRUCCION I - 30 - MAQUINARIA PESADA
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-El equipo retroexcavadora permite:
- La extracción del material bajo el nivel del suelo, pudiendo efectuarse el trabajo también bajo el agua.
- La excavación de zanjas estrechas.
- La excavación de canales (saneamiento, riego, etc.)
- La carga sobre medio de transporte, etc.
- Acarreo de material a distancias cortas.
-
Carguío de material.
Funciones De Rendimiento De Una Retroexcavadora
CONSTRUCCION I - 31 - MAQUINARIA PESADA
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Una retroexcavadora, tiene una capacidad teórica que varia con las clases de tierras y con el tamaño de sus aditamentos. Si se conoce la capacidad de sus aditamentos, puede determinar. El rendimiento aproximado de una maquina estimando el número de pasadas que pueda efectuar en una hora.
Según el jefe de movimientos de tierras de la obra el rendimiento de la maquina es de unos 60 metros cúbicos por hora.
La capacidad aprox. De del cargador de la retro puede determinarse a través de la carga que traslada este las mediciones reales de las cargas representativas darán mejores resultados que las estimaciones.
El tiempo total de un equipo para la carga de tierra (TT) es, básicamente, la suma de cuatro componentes; tiempo de carga (TC); tiempo variable de movimiento con carga (TVC); tiempo variable de traslado del equipo vació (TVV); tiempo de vaciado.
TT = TC + TVC + TV + TVV.
Para estimar la productividad de una retroexcavadora se debe descomponerse su ciclo de trabajo en partes significativas. La retroexcavadora estará cargada durante una parte de su recorrido, por lo que no es necesario separar el tiempo de carga de esta operación. Se tiene el tiempo variable (TVC`) que usa el empujador en su recorrido con la carga, y el tiempo (TVV`) que utiliza en regresar en reversa para tomar la siguiente carga, lo cual hace con el cargador levantado y vacío. Cada uno de estos tiempos variables puede determinarse simplemente dividiendo la distancia recorrida entre la velocidad de marcha, en metros por minuto (m/min.) para el engranaje empleado.
-Los tiempos variables determinados de esa manera, no toman en cuenta el tiempo que toma llegar del reposo hasta la velocidad regulada del trayecto, o viceversa. A este tiempo adicional se le conoce como tiempo de aceleración o de desaceleración, y se le considera como tiempo fijo (TF) a causa de su naturaleza constante. Si se hace el viaje en cualquier dirección en un engranaje que solo requiera el cambio de marcha hacia delante a reversa, se puede considerar que el tiempo fijo del empujador es de 0.10 a 0.15 minuto. Si es necesario un cambio adicional a una velocidad mas alta en cualquiera de las dos direcciones, el tiempo fijo podría estimarse en 0.20 a 0.30 minuto.
El tiempo total de ciclo del empujador se determina por una modificación de la ecuación.
TT = TF + TVC` + TVV`.
CONSTRUCCION I - 32 - MAQUINARIA PESADA
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G. Cisterna
CONSTRUCCION I - 33 - MAQUINARIA PESADA
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-Utilizado en la construcción principalmente en el traslado de agua para la complementación el la preparación del concreto y otros tipos de componentes empleados en una obra.
-los camiones cisternas son de diferentes capacidades y volúmenes, dependiendo de la magnitud y tamaño del proyecto y acorde con las utilidades de la empresa esta maquinaria cobrara mayor importancia.
RENDIMIENTO DE UN CAMION CISTERNA MARCA DODGE 1-500
Potencia : 190HP
Capacidad : 2,000 galones
Distancia media de transporte = 2.00 Km.
Cálculo del tiempo que dura un ciclo de trabajo
Tiempo de llenado de vaciado = 30 mín.
Tiempo de recorrido cargado (V = 30 Km. / h) = 4 mín.
Tiempo de recorrido descargado (V = 40 Km. / h)= 3 mín.
Tiempo total por ciclo = 37 mín.
Tiempo por día de trabajo = 480 mín. / día
Tiempo útil por día de trabajo = 480 x 0.9
Número de viajes por día = = 11.68 = 12 viajes / día
Volumen transportado por día = 2,000 GAL x 12 = 24,000 GAL / día
Volumen en m por día = =93 m /día
CONSTRUCCION I - 34 - MAQUINARIA PESADA
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DATOS IMPORTANTES PARA MAQUINARIAS
FACTORES DE CONVERSION DE MATERIALES
CLASE DE MATERIAL CONVERTIDO A ESTADOACTUAL NATURAL SUELTO COMPACTADO
ARENANATURAL 1 1.11 0.95SUELTO 0.9 1 0.86
COMPACTADO 1.05 1.17 1TIERRA ARCILLOSA ARENOSA
NATURAL 1 1.25 0.9SUELTO 0.8 1 0.72
COMPACTADO 1.11 1.39 1
CONSTRUCCION I - 35 - MAQUINARIA PESADA
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ARCILLASNATURAL 1 1.43 0.5SUELTO 0.7 1 0.63
COMPACTADO 1.11 1.39 1
FACTORES DE EFICIENCIA EN MAQUINARIAS
ESTADO FACTOR
Excelente 83%
Buena 78%
Normal 72%
Pobre 63%
Muy pobre 52%
-Se considera excelente a una maquina nueva, a partir de buena hasta muy pobre la maquina tendrá. un uso mayor al año.
CONCLUSIONES
-La tendencia actual en el diseño de la maquinaria pesada en la construcción civil es: -Aumento del rendimiento sin aumentar considerablemente el tamaño de la máquina, incidiendo en la mayor rapidez del trabajo.
-Ejecución de operaciones diversas con una misma máquina.
-Mandos reguladores en controles más precisos y fáciles de maniobrar.
CONSTRUCCION I - 36 - MAQUINARIA PESADA
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-Aumento de la potencia de motores y de capacidades de las máquinas.
-Mejores materiales y detalles de construcción mejor concebidos y realizados.
Algunos ejemplos de maquinaria pesada
-se ejecuta un trabajo de excavación con buldózer en un terreno arcillo – arenoso y cuya distancia de trabajo es de 30 metros con una capacidad de lampon de 2.5 m3 cuya maquina trabaja con una eficiencia de 80% y la velocidades de carga y vacío son de 2.4 y 4 k/h respectivamente, determinar el rendimiento de la maquina.
Solución
Formula de rendimiento Q x E x F x 60 R= CmDonde:
R = rendimiento de la maquina m3/h
CONSTRUCCION I - 37 - MAQUINARIA PESADA
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Q = capacidad del lampon m3
F = factor de conversión de materiales (depende de la naturaleza del terreno)
E = eficiencia
Cm = tiempo que demora un ciclo de trabajo (min.)
60 = min. X hora de trabajo
En el problema tenemos
Q = 2.5 m3
E = 80%
De la distancia y velocidad sacamos el tiempo que demora un ciclo = 1.53 min.
F = 1.25 según cuadro de conversión
Reemplazando:
2.5 x 0.8 x 1.25 x 60 R= 1.53
R= 98 m3/h-Se ejecuta un trabajo con empujador angulable, un material que será compactado en un terreno constituido por arcilla. Se recorre una distancia de 40 metros. Determinar el rendimiento de la maquina que actúa con una eficiencia normal cuya capacidad del lampon es de 2.65 m3 , al trabajar sin carga esta maquina aplica una velocidad de 4.5 Km./h y con carga 2.4 Km./h.
Solución De la formula
Q x E x F x 60 R= Cm
Q = 2.65
E = eficiencia norma = 0.72 = 72%
F = 0.63
CONSTRUCCION I - 38 - MAQUINARIA PESADA
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Cm = 1.86 min.
Reemplazando en la formula tenemos:
2.65 x 0.72 x 0.63 x 60 R= 1.86
R= 38.77 m3/h
CONSTRUCCION I - 39 - MAQUINARIA PESADA
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