Fundamentos de movimiento de tierras (1)

introduccion al movimiento de tierras

1. Curso básico de Movimiento de
tierras y Aplicación

3. Fundamentos de
Movimientos de Tierras

4. Objetivo
•Rever los conceptos para estimar el rendimiento de una máquina o
flota de máquinas
•Discutir los factores que afectan el desempeño de las máquinas

5. Conceptos Básicos

6. CONCEPTOS BÁSICOS
Conceptos Básicos
¿QUÉ ES MOVIMIENTO DE TIERRAS ?

7. Movimientos de Tierras
•Son los movimientos de una parte de la superficie de la tierra, de un
lugar a otro, y en su nueva posición, crear una nueva forma y
condición física deseada al menor costo posible.

8. Proyecto Típico de Movimiento de Tierras
Preparación
del Banco
Requiere
Voladura ?
Ripeo o
Carga con
Exc./
Cargador
Acarreo
Requiere
Clasificación
?
Tendido -
Mezcla
Cribado y/o
Trituración
Compactación
PavimentaciónEdificación
Barrenación-
explosivos /
Voladura
Si
Si
No
No
Posición Original Nueva Posición
Distancia de
Acarreo

9. Menor Costo por Hora
Posible
Máxima producción por Hora
Posible
$/m
3
=
Mínimo Costo / h
Máxima Producción / h
m
3
Concepto -Desempeño Ideal

10. 100 m.
150 m.
1.500 m.
1.600 m
5.000 m
Sistemas de Acarreo en sus distancias mas económicas

11. Materiales
Rocas
Tierras
Mezclas

12. Características de los Materiales
•Las características y propiedades de los materiales afectan directamente
la producción y el desempeño de las máquinas.

13. GRANULOMETRIA DE LOS PRINCIPALES MATERIALES
Cantos Rodados : 76 mm y más
( 3 " )
Grava : de 3 mm a 76 mm
( 1/8 " a 3 " )
Arena : de 0,05 mm a 3 mm
( 0,002 " a 1/8 " )
Limo : de 0,005 mm a 0,05 mm
( 0,002 " a 0,0002 " )
Arcilla : menos de 0,005 mm
( menos de 0,0002 " )
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Características de los Materiales

14. GRANULOMETRIA DE LOS PRINCIPALES MATERIALES
Cantos Rodados : 76 mm y más
( 3 " )
Grava : de 3 mm a 76 mm
( 1/8 " a 3 " )
Arena : de 0,05 mm a 3 mm
( 0,002 " a 1/8 " )
Limo : de 0,005 mm a 0,05 mm
( 0,002 " a 0,0002 " )
Arcilla : menos de 0,005 mm
( menos de 0,0002 " )
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Características de los Materiales
Granular
no-cohesivo
Cohesivo

15. Suelos Cohesivos -Arcilla
•Absorbe agua
•Estructura Microscópica “plaquetas”
•La cantidad de agua es crítica para la
compactación
•Importancia de la “manipulación” para
compactar
ÍNDICE DE UMIDADE
Densidade
Máxima
Umidade
Ótima
Índice de Umidade
Densidade Seca

16. Propiedad de los Suelos
Físicas: Densidad, Granulometría, Contenido de Humedad...
Mecánicas: Resistencia, Deformación, Permeabilidad...

17. Tipos de Suelos & Compactación

18. Propiedad de los Suelos
•La principal propiedad que afecta el rendimiento de las máquinas:
•Densidad en Banco
-DENSIDAD
y Densidad Suelta

19. Características de los Materiales
Densidad
Es el peso del material por
unidad de volumen: kg/m
3
Densidad en banco
Es el peso del material en su
estado natural: kg/m
3
en banco
Densidad del material suelto
Es el peso del material fuera de su
estado natural: kg/m
3
suelto

20. Compactado
Suelto
m
3
en Banco
m
3
Suelto
m
3
Compactado
Banco
Volumen del Material

21. ABULTAMIENTO
1 m
3
1,2 m
3
Banco
Suelto
VOLUMEN DEL MATERIAL.
m
3
en Banco
m
3
Suelto
Volumen del Material

22. Volumen del Material
1m
3
b 1,22m
3
s
Arcilla lecho
natural
Factor carga = .82
Abult. 22%
1,22 m3s X 0,82 = 1,0 m3b
1,0 m3b / 0,82 = 1.22 m3s
Abultamiento & Factor de Carga

23. FACTOR DE CONTRACIÓN CALCULA DIVIDIENDOSE LA DENSIDAD DEL
MATERIAL COMPACTADO POR SU DENSIDADE EN BANCOFACTOR DE CONTRACCIÓN : SE CALCULA DIVIDIENDO LA
DENSIDAD DEL MATERIAL COMPACTADO, ENTRE LA
DENSIDAD DEL METRO CUBICO BANCO.
KG. / M3. COMPACTADO.
FACTOR DE CONTRACCIÓN = -----------------------------------
KG. / M3. BANCO.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
kg / m
3
COMPACTADO
FACTOR DE CONTRACIÓN =
kg / m
3
BANCO
Volumen del Material

24. 1m
3
1,2m
3
?
Abultamiento & Compactación

25. Pregunta
En banco, cuál la diferencia de peso entre la arena mojada y la
arena seca?

26. Pregunta
Arena mojada = 2080 kg/m
3
b
Arena seca = 1600 kg/m
3
b
Diferencia = 480 kg
PH35 Pg. 27-4
En banco, cuál la diferencia de peso entre la arena mojada y la
arena seca?

27. Pregunta
Cuál la densidad de la arcilla en su lecho natural:
•Suelta
•Banco

28. Pregunta
Cuál la densidad de la arcilla en su lecho natural:
•Suelta
•Banco
= 1660 kg/m
3
s
= 2020 kg/m
3
b
PH35 Pg 27-4

29. Densidad de los Materiales
PH35 Pg 27-4

30. Densidad / Peso del Material
m
3
s
1510 kg
m
3
b
1900 kg
Tierra apisonada y seca
1900kg X .80 F.C. = 1520kg1510kg

31. Pregunta
Un contratista necesita excavar
250.000 metros cúbicos de
material. El factor de carga es
de .84.
¿Cuántos metros cúbicos serán
movidos?

32. Pregunta
250.000 m
3
b / 0,84 = 297.619 m
3
s
Un contratista necesita excavar
250.000 metros cúbicos de
material. El factor de carga es
de .84.
¿Cuántos metros cúbicos serán
movidos?

33. Abultamiento
PH35 Pg. 27-1

34. Pregunta
Un contratista esta trabajando en excavación de zanjas en tierra
apisonada y seca y la producción es de 300 metros por día. La
zanja tiene un ancho de 1,5m por 2,5m de profundidad.
El material es cargado en camiones de 12m
3
.
Cuantos camiones serán necesarios para acarrear el material de la
producción diaria?

35. Pregunta
Un contratista esta trabajando en excavación de zanjas en tierra
apisonada y seca y la producción es de 300 metros por día. La
zanja tiene un ancho de 1,5m por 2,5m de profundidad.
El material es cargado en camiones de 12m
3
.
Cuantos camiones serán necesarios para acarrear el material
de la producción diaria?
Volumen de la zanja = 1.5m x 2.5m x 300m = 1125 m3b
Volumen en banco / factor de carga = volumen suelto
1125 m
3
b / .80 = 1406 m
3
s
Volumen suelto / Capac. camión = numero de camionadas o viajes
1406 m3s / 12 m3s =117 camionadas o viajes

36. “m
3
Banco” e “m
3
Sueltos”
•La mayoría de las obras son ...
•Licitadas en m
3
banco
•Pagas en m
3
banco
•Operadas en m
3
sueltos

37. Cálculos de Producción
La producción de las máquinas se puede expresar en:
Metros Cúbicos en Banco por Hora (m
3
b/hr).
Metros Cúbicos Sueltos por Hora ( m
3
s/hr)
Metros Cúbicos Compactados por Hora (m
3
c/hr)
Toneladas Métricas por Hora ( ton/hr )

38. Cálculos de Producción
•La CARGAy Producción de las máquinas se puede medir de las
siguientes formas:
1-Pesándola
2-Calculándola en función
de la máquina
3-Midiendo o Volumen

39. Pesando

40. Pesando

41. Midiendo

42. Cálculos de Producción
Producción Teóricapor Hora
=
Capacidad da Máquina
m
3
/ Ciclo
X
Números de Ciclos / h
En función de la capacidad de la máquina.

43. Cálculos de Producción
Producción Realpor Hora
=
Capacidad de la Máquina
m
3
/ciclo
X
Números de Ciclos / h
X
Factores de Corrección
* Factor de Llenado.
* Eficiencias.
* Disponibilidad Mecánica.
* Otros factores.

44. Capacidad del Cucharón

45. Capacidad del Cucharón (SAE)
•Capacidad a ras
–volumen contenido en el
cucharón después de
nivelar la carga pasando un
rasero que se apoye sobre
la cuchilla y la parte trasera
del cucharón
•Capacidad colmada:
–Es la capacidad a ras más
la cantidad adicional que
se acumule sobre la carga
a ras a un ángulo de
reposo de 2:1, con el nivel
a ras paralelo al suelo.

46. •Capacidad colmada:
–Es la capacidad a ras más
la cantidad adicional que
se acumule sobre la carga
a ras a un ángulo de
reposo de 2:1, con el nivel
a ras paralelo al suelo.
Factor de Llenado
•Factor de llenado:
% de la capacidad colmada

47. Ejemplos de Factor de Llenado
A-100 –110% Arcilla Húmida
B-95 –110% Arena y Grava
C-80 –90% Arcilla dura e compactada.
60 –75% Roca bien fragmentada por voladura
y material de río.
40 –50% Roca mal fragmentada por voladura
A
B
C

48. MATERIAIS PARA CARREGADEIRAS DE RODAS.
Características dos MateriaisFACTORES DE LLENADO DE ACUERDO AL TAMAÑO DE LOS
MATERIALES PARA CARGADORES DE RUEDAS.
MATERIALES SUELTOS % F. LL.
AGREGADOS HUMEDOS MEZCLADOS 95-100
AG. HUMEDOS UNIF. HASTA 3mm(1/8") 95-100
AG. 3 @ 9mm. (1/8 @ 3/8 ") 90-95
AG. 12 @ 20 mm ( 1/2 @ 3/4 " ) 85-90
AG. 24 mm (1") y mas grandes 85-90
ROCA DE VOLADURA
BIEN FRAGMENTADA 80-95 %
FRAGMENTACION MEDIANA 75-90 %
MAL FRAGMENTADA 60-75 %
VARIOS
MEZCLA DE TIERRA Y ROCAS < 100 %
LIMO HUMEDO < 110 %
SUELO,PIEDRA Y RAICES 80-100
MATERIALES CEMENTADOS 85-90
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

49. Pregunta
Un 938GII esta equipado con un cucharón de 2.8m3
con cuchilla empernada. Esta cargado con piedra
caliza triturada (pila) 12-20mm.
Cual es el Factor de Llenado del cucharón (FLL) e cual
será el peso en el cucharón?

50. Pregunta
Un 938GII esta equipado con un cucharón de 2.8m3
con cuchilla emper. Esta cargado con piedra caliza
triturada (pila) 12-20mm.
Cual es el Factor de Llenado del cucharón (FLL) e cual
será el peso en el cucharón?
Respuesta: FLL = 85-90%
Carga = 2.8 m3 X .87 BFF = 2.44 m3s
Peso = 2.44 m3s x 1540 kg/m3s = 3757,6 kg
PH35 pg 27-1 or 12-70/71
pg 27-4

51. Factores que Afectan el Factor de Llenado
•Características de los materiales
•Diseño del Cucharón
•Habilidades del Operador
•Diseño del Banco
•Fuerza de Desprendimiento.

52. Ciclo
Ciclo: Es un viaje completo de ida y regreso
para completar un pase de trabajo.
Descarga
Acarreo
Carga
Regreso

53. Ciclo
Descarga
Acarreo
Carga
Retorno
(Fijo)
(Fijo)
(Variable)
(Variable)
Tiempos Fijos y Variables:

54. Ciclo
Carga(Fijo)
Descarga(Fijo)
Acarreo(Variable)
Retorno(Variable)
Espera, maniobras, demoras,

55. Ciclos por Hora
•Ciclos / h = ---------------------------------------------
60 minutos / h
Tiempo promedio de ciclo ( ,xx minutos / ciclo)
NO son segundos
SONcentésimas de minuto

56. Segundos 1/100Min
60 1
59 0,98
58 0,97
57 0,95
56 0,93
55 0,92
54 0,90
53 0,88
52 0,87
51 0,85
50 0,83 Ciclos por Hora
60 Segundos ……….. 1 Minuto
20 Segundos …….>> 0,XX Min
X = -----------------= 0,33 Min
20 X 1
60
Ciclos por Hora = 60 min/h. / 0.33 min/ciclo = 181 ciclos/h

57. Ciclo básico (Tractor)
Transporte
Descarga
Acarreo
Retorno Descarga

58. Resistencia a la Rodadura
•Resistencia a la rodadura
•Pendientes: resistencia/asistencia
Suma = Resistencia Total

59. Resistencia a la Rodadura
PH35: 27-1
Penetración de los Neumáticos

60. Resistencia a la Rodadura
Resistencia a la
Rodadura
•Es la fuerza necesaria para que
una rueda gire en el suelo
•2% del peso bruto da máquina,
+ 0,6% del peso bruto por cm
de penetración de los
neumáticos

61. Resistencia a la Rodadura
PH35 pg 27-1

62. Resistencia/Asistencia
+ 4%
Resistencia
–4%
Asistencia

63. Resistencia/Asistencia
Retorno
•Resist. Rodadura = 6%
•Pendiente = -4%
______
•Resist. Total = 2%
Acarreo
•Resist. Rodadura = 6%
•Pendiente = 4%
______
•Resist. Total = 10%

64. Factores de Correción
PH35: 12-70

65. Eficiencias
Ejemplo : 50/60 = 0,83 = 83%
Minutos Efectivos trabajados por Hora
60 minutos por Hora
Eficiencia en la Obra

66. Disponibilidad Mecánica
Disponibilidad
Mecánica
Horas reales trabajadas por ano
Horas Programadas por ano
= x 100

67. Calidad del equipo
Vida Económica / Número de horas de servicio
Asistencia Técnica ( Partes y Servicio)
Prácticas de Mantenimiento/Herramientas
Estandarización
Relaciones Humanas
Factores que afectan la disponibilidad mecánica

68. Ejemplo :
Producción / h = 3,1 x 0,90 x 120 x 0,83 x 0,95 = 264 m3 / h.
•Cuál será la producción horaria de un cargador de ruedas con:
Cucharón de 3,1 m
3
Factor de llenado = .90
Tiempo de ciclo = 30 Segundos
Eficiencia en la Obra = 50 min h
Disponibilidad Mecánica = .95

69. PREGUNTAS ?