La maquinaria de movimiento de tierras. Factores a considerar en la elección de los equipos

Materiales y Procedimientos de Construcción
 08-nov-2016 | Structuralia Blog

El movimiento de tierras suele ser la primera fase de una obra y es una de las más importantes. Una adecuada elección de la maquinaria es clave para lograr una ejecución eficiente.

El movimiento de tierras es casi siempre la primera de las fases con la que nos enfrentamos en cualquier obra de construcción, ya sea de edificación, o una obra civil. Esta fase comienza con el arranque del material y finaliza cuando dicho material es depositado en un lugar adecuado debiendo cumplir una serie de condiciones estipuladas.

La maquinaria empleada en el movimiento de tierras deberá elegirse teniendo en cuenta las características de nuestro proyecto: la producción necesaria para cumplir con los plazos de ejecución, la excavabilidad del material a manipular, la ejecución de los caminos de rodadura para vehículos y maquinaria, etc. Además, parte de estos equipos suelen ser empleados posteriormente durante el resto de la obra, lo que también condicionará la elección final. Pero sin duda, uno de los factores fundamentales en la elección de maquinaria es el coste de ejecución, que en trabajos de movimiento de tierras el coste puede clasificarse en coste de arranque, de carga y de transporte.

Las fases u operaciones principales en las que se divide el movimiento de tierras son: excavación o arranque, carga, transporte o acarreo, descarga, extensión, humectación o desecación, compactación, y refino y saneo.

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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, entre otra maquinaria, excavadoras, dragalinas, tractores de cadenas o mototraillas.

A la hora de seleccionar los equipos de excavación según la excavabilidad del terreno, existen diversidad de métodos, como el Método de Romana (que establece una clasificación simplificada de los macizos rocosos), el Método de Las Velocidades Sísmicas (que estudia la correspondencia entre la dificultad de excavación y la velocidad sísmica de ondas de compresión y secundarias), el Método de Weaver (que en función de siete factores, espaciamiento entre juntas y velocidad sismica entre otros, determina el grado de ripabilidad de un macizo) o el Método de Scoble y Muftuoglu (que define el índice de excavabilidad en función de cuatro parámetros: alteración por meteorización, resistencia a la compresión simple, separación entre diaclasas y potencia de estratos).

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

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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, sobretodo 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, Fw:

Fw = Volumen en banco/Volumen suelto

O bien,

Fw = densidad suelto/densidad en banco

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, mototraillas y tractores de cadenas.

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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:

Fc= Volumen en banco/Volumen compactado

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.

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