Texto Maquinaria Equipo 2012

MAQUINARIA Y EQUIPO DE CONSTRUCCION

Ing. Jaime Ayllón Acosta - 2012 Página 1

CAPITULO I

CRITERIOS GENERALES PARA LA ORGANIZACIÓN DE UNA OBRA DE

MOVIMIENTO DE TIERRAS

La ejecución de obras de movimiento de tierras para la construcción de carreteras, pistas, ferrovías,

represas, vías urbanas, para la fundación de edificios, etc. requiere de una adecuada organización

que permita una acertada elección de las máquinas, su correcta utilización y su aprovechamiento

óptimo, para garantizar la conclusión de las mismas en los plazos previstos, además de la obtención

de ganancias a la empresa propietaria de las máquinas.

Para este fin las máquinas elegidas deben ser las que mejor respondan a las características del suelo,

principalmente en lo referente a su contenido de roca, su granulometría, contenido de humedad,

cohesividad, etc., en consideración del plazo de ejecución previsto para excavar, transportar y

rellenar los volúmenes que conforman la obra.

Los elementos de mayor preponderancia que determinan la organización de una obra, donde existe

movimiento de tierras, son los siguientes:

1. Características del terreno

2. condiciones ambientales

3. Caminos auxiliares de acarreo

4. Volúmenes de trabajo

5. Productividad del equipo

6. Selección del equipo

7. Plazo de ejecución

8. costo de la obra

1.1 CARACTERISITICAS DEL TERRENO

El movimiento de tierras es un trabajo que tiene como finalidad nivelar el terreno extrayendo el

material que sobra para poner donde falta. La combinación ideal de estas dos operaciones se

conseguirá cuando los volúmenes de desmonte y relleno se compensan. Situación difícil de lograr

ya que la capa superior del terreno contiene material orgánico en gran porcentaje, que no es apto

para la conformación de terraplenes, por otra parte si los volúmenes de relleno son superiores a

los de desmonte tendrá que utilizarse materiales de préstamo. En la zona occidental del país

generalmente los volúmenes de corte son mayores a los de relleno, por lo cual estos volúmenes

tendrán que ser trasladados a espacios donde no interfieran con las corrientes naturales de agua o



al drenaje de las aguas de lluvia. En cambio en la zona oriental las características del suelo

determinan la realización de cambios de material, para lo cual se requieren volúmenes

extraordinarios de material, que serán obtenidos de bancos de préstamo.

El Ingeniero responsable de la obra debe evaluar detalladamente los volúmenes de obra a ejecutar

en desmonte y relleno, también es de gran importancia el conocimiento de las características del

suelo, ya que cada uno ofrecerá diferente resistencia y dificultad a la excavación, al empuje y al

transporte, por ejemplo suelos con un contenido elevado de roca ofrecerán mucha mayor

resistencia a ser excavados que una arena suelta. De igual manera la humedad modificará el

grado de resistencia, facilitando el deslizamiento de las partículas, hasta convertirlo en una masa

pegajosa difícil de extraer y cargar.

1.2 CONDICIONES AMBIENTALES

El régimen pluviométrico y las temperaturas preponderantes de la zona donde se encuentra la

obra, o la existencia de manantiales o pantanos, pueden dar lugar a la interrupción de los trabajos

haciendo inaccesibles los caminos de acceso, o dificultando los trabajos de compactación por

exceso de humedad del suelo.

En base a estas condiciones se podrá definir con una exactitud razonable los días de trabajo útil y el

plazo en el que será concluida la obra. De igual manera el número de máquinas y los turnos de

trabajo serán definidos de acuerdo a los días útiles de trabajo y al plazo que se dispone para la

ejecución de la obra.

1.3 CAMINOS DE ACARREO

En las obras alejadas de los centros poblados, especialmente en las viales, es necesario construir

muchos kilómetros de caminos auxiliares para el transporte de materiales desde los bancos de

préstamo, para el acarreo del volumen excedentario del suelo excavado hasta los depósitos o

botaderos, para el ingreso a las fuentes de agua, para mantener el tráfico de automotores en la

zona, o tan solo para facilitar el ingreso de equipos y suministros a la obra.

La construcción y mantenimiento de los caminos auxiliares de acarreo son costos directos del

movimiento de tierras y tendrán una incidencia importante en el costo total, sin embargo no

aparecen en el presupuesto general de la obra. La construcción de buenos caminos de acarreo

constituirá una inversión favorable por los réditos económicos que producirá el ahorro de tiempo,

debido a la velocidad que puede desarrollar el equipo de transporte, su menor deterioro y los

volúmenes de tierra que pueden ser transportados.

La conservación de la superficie o capa de rodadura utilizando equipo auxiliar, cuando son

grandes los volúmenes y largas las distancias de transporte, garantizará un rendimiento constante



de las máquinas y un buen aprovechamiento de sus cualidades. La resistencia a la rodadura y la

mala tracción que producen los caminos mal conservados limitará el peso de la carga y la

velocidad que puede alcanzar el equipo de transporte.

1.4 EVALUACIÓN DE LOS VOLUMENES DE TRABAJO (CUBICACION)

Es necesario efectuar una evaluación de los volúmenes de obra con la mayor exactitud posible,

para definir el número de máquinas y el tiempo de trabajo, teniendo en cuenta los cambios de

volumen que sufren los materiales durante la ejecución de la obra.

La alteración del porcentaje de vacíos existentes entre las partículas del suelo en su estado

natural, producida por el esfuerzo mecánico aplicado al terreno, dará lugar a diferentes

volúmenes para el mismo peso de material, por ejemplo un material inalterado al ser extraído de

su lecho natural puede incrementar su volumen en un 20 %; si a este mismo material se le aplica

un esfuerzo de compactación este volumen puede disminuir en un 30 % o más, con respecto al

volumen suelto y en un 10 % o más con respecto al volumen original que tenía en su lecho.

El volumen de tierra, depende de las condiciones en que se encuentre, ya sea en su estado natural

(sin excavar), suelta (después de ser excavada), o compactada mediante el uso de un esfuerzo

mecánico.

Generalmente la productividad de las máquinas se expresa en función de tierra suelta, sin

embargo los proyectos consideran para su evaluación económica volúmenes en banco para los

itemes de excavación o desmonte y volúmenes compactados para los terraplenes o rellenos.

De acuerdo a lo anterior existen tres tipos de volúmenes:

Volumen en banco: tal como se encuentra en la naturaleza.

Volumen suelto: medido después que el suelo ha sido excavado manualmente o

utilizando equipo mecanizado.

Volumen compactado: que se mide después que el material ha sido compactado

mediante la aplicación de un esfuerzo mecánico.

1.4.1 FACTORES DE CONVERSION DE LOS VOLUMENES DE TIERRA

Factor volumétrico de conversión o factor de expansión: Es el resultado de la relación entre la

densidad de tierra suelta y la densidad de la tierra en banco, o de la relación del volumen en

banco y el volumen suelto.

𝐹𝑉 =𝛿𝑠𝛿𝑏

=𝑀𝑏

3

𝑀𝑠3



𝑀𝑏𝑎𝑛𝑐𝑜3 = 𝑀𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜𝑠

3 × 𝐹𝑉

Factor de compresibilidad: Es el factor que relaciona el volumen de material compactado y el

volumen en banco.

𝐹𝐶 =𝛿𝑏

𝛿𝑐=

𝑀𝑐3

𝑀𝑏3

Los factores de conversión pueden ser obtenidos en laboratorio, o copiados de la bibliografía

existente sobre el tema, donde es posible encontrar valores para diferentes tipos de materiales. En

el cuadro de la página 11 se dan valores de conversión para algunos materiales de uso frecuente,

considerando sus tres estados.

Ejemplo.- Se requiere transportar 1.000 M3 de arcilla arenosa, de acuerdo a la Tabla de la

página 11, ¿Cual será su volumen una vez excavada y lista para transportar?. ¿Cuál será su

volumen si luego se compacta?

Volumen en banco Volumen suelto Volumen compactado

1.000 M3 1.000 M3 x 1.25 = 1250 M3 1.250 x 0.72 = 900 M3

1.5 PRODUCTIVIDAD DEL EQUIPO

En toda obra con equipamiento mecanizado, un problema de suma importancia es el cálculo de la

producción de las máquinas. El primer paso para estimar la producción es calcular un valor

teórico que luego es ajustado a las condiciones reales de la obra, de acuerdo a cifras obtenidas en

experiencias anteriores o en trabajos similares; la productividad finalmente asumida no debe ser

ni muy optimista ni antieconómica.

Para el cálculo de la productividad teórica, se dispone de la información que proporcionan los

fabricantes, de acuerdo a las características particulares de cada máquina; estos valores deben

ajustarse de acuerdo a los elementos operativos, las condiciones geológicas, topográficas,

climáticas, etc. que prevalecerán en la obra.

1.5.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DEL EQUIPO

Entre los factores que influyen en la productividad, además de los factores propios de cada

máquina, podemos señalar los siguientes:

a) Factor de Eficiencia en Tiempo.- Es la evaluación del tiempo efectivo de trabajo durante

cada hora transcurrida, vale decir la cantidad de minutos trabajados por cada hora



cronometrada.

Tabla 1. Factor de tiempo “t”

Tiempo trabajado

por hora

Factor "t"

Calificación

60 1 Utópico

50 0.83 Bueno

40 0.67 Regular

30 0.50 Malo

*Fuente: Manual de Rendimientos Caterpillar

b) Factor de Operación.- Representa la habilidad, experiencia y responsabilidad del operador.

En nuestro medio de asigna un valor o = 1 para aquellos con amplia experiencia y probada

capacidad y o = 0,8 para operadores promedio.

c) Altura.- La altura del terreno sobre el nivel del mar, tiene una influencia importante en la

potencia de los motores. Cuando una máquina estándar funciona a grandes altitudes, la potencia

disminuye debido a la disminución de la densidad del aire. Esta pérdida de potencia produce la

correspondiente disminución de tracción en la barra de tiro o en las ruedas propulsoras de la

máquina. Hasta los 1.000 mts es posible conseguir que los motores desarrollen el 100 % de su

potencia; a partir de esta altitud se presenta un porcentaje de perdida de potencia equivalente al

1% por cada 100 metros de altura.

Para evaluar el efecto de la reducción de potencia en la productividad de la máquina se

incrementa la duración del ciclo en un porcentaje igual a la pérdida de potencia del motor a causa

de la altura.

d) Factor de Administración.- La eficiencia de la administración en campo e incluso en la

oficina central, es un elemento importante para la productividad que se pueda obtener con las

máquinas. La adecuada planificación, dirección y control de la obra permitirá mejorar la

productividad del equipo en su conjunto, de la misma forma que un adecuado y oportuno

mantenimiento de las máquinas y la provisión oportuna de repuestos, combustibles y lubricantes.

e) Factor de Eficiencia del Trabajo.- Resulta de la evaluación de los factores que son

constantes en una obra y pueden ser aplicados a todos los equipos que se utilizan en ella, tales

como el factor de eficiencia en tiempo, de operación, de altura, y de administración.

De acuerdo a las características de cada obra, existirá una combinación diferente de factores que

darán como resultado un valor propio "E".



1.6 SELECCIÓN DE EQUIPOS

Una de las tareas más importantes para iniciar la ejecución de una obra es la elección adecuada

del equipo necesario, de acuerdo a sus características particulares, a los volúmenes de los

diferentes ítemes y al costo de adquisición de las máquinas, teniendo como propósitos principales

concluir satisfactoriamente la obra en el plazo estipulado y asegurar la obtención de ganancias.

Es importante considerar, además, la disponibilidad de las máquinas en el mercado, la oferta de

repuestos, las facilidades ofrecidas para el mantenimiento, y la posibilidad real de adjudicarse

obras similares para garantizar su uso continuado hasta el final de su vida útil.

1.6.1 FACTORES QUE SE CONSIDERAN EN LA SELECCIÓN DEL EQUIPO

Para efectuar una correcta selección de las máquinas, se deben considerar cuando menos los

siguientes factores.

a. Características de la obra

b. Potencia del motor

c. Oferta del mercado

a. CARACTERÍSTICAS DE LA OBRA

Se debe analizar detenidamente todos los elementos que afectan a la ejecución de cada obra en

particular, considerando con mayor detenimiento tres aspectos importantes:

Magnitud: La magnitud de la obra nos definirá la cantidad, la variedad y la potencia del

equipo requerido, de acuerdo a los volúmenes estimados para cada ítem. Además, la

conveniencia de que este equipo sea comprado, alquilado o una combinación de ambas

opciones.

Ubicación: La ubicación de la obra, nos proporcionará referencias de los centros urbanos

más próximos, de la disponibilidad de vías de acceso, de la posibilidad de suministro de

materiales y combustibles, de la oferta de mano de obra, de la facilidad de compra de

repuestos, etc. Además de las condiciones climatológicas de la zona y de su régimen

pluviométrico.

Características del Terreno: La información de las características del terreno y su

conformación geológica (contenido de roca, granulometría, humedad, etc.), será la base

para determinar las cualidades técnicas que debe tener el equipo y su grado de

especialización.



b. POTENCIA DEL MOTOR

Potencia es la energía del motor en acción, que es capaz de efectuar un trabajo, a una velocidad

determinada, se requiere potencia para empujar, levantar o jalar una carga. Para determinar la

potencia de las máquinas se debe tener en cuenta la disminución de potencia que ocasionan la

fricción interna del motor y las pérdidas generadas por las condiciones de trabajo.

De esta manera la potencia disponible será la potencia nominal establecida por el fabricante menos

las pérdidas que originan las condiciones de operación y la fricción interna de la máquina.

En el caso de los equipos sobre neumáticos se debe considerar adicionalmente la resistencia que

genera el suelo al movimiento de las ruedas.

Resistencia a la rodadura: Es la fuerza que opone la superficie del camino al movimiento de las

ruedas. El vehículo no se moverá mientras esta fuerza no sea vencida. Los factores que producen la

resistencia al rodado son: el peso que actúa sobre las ruedas, la fricción interna, la flexión de los

neumáticos y la penetración de los neumáticos en el terreno. Esta resistencia es medida en

kilogramos de fuerza de tracción.

La resistencia al rodado afecta a todas las máquinas de ruedas, no así a los tractores de

orugas, por que éstos se mueven sobre sus carriles de acero, donde esta resistencia es

causada únicamente por fricción interna, por lo cual tendrá un valor constante.

Para una máquina sobre ruedas, transitando sobre una superficie plana y dura, como una calle

pavimentada, se puede calcular la resistencia a la rodadura con la siguiente expresión:

Donde:

RR = Resistencia a la rodadura

KR = Factor de resistencia al rodado

W = Peso bruto del vehículo (incluyendo carga)

Resistencia al rodado en cuesta: La inclinación del terreno produce una fuerza paralela a la

dirección de avance del vehículo, debido a la fuerza de gravedad que actúa sobre el mismo, que

puede ayudar o dificultar su movimiento. Cuando el vehículo se mueve cuesta arriba el efecto de

esta fuerza se traduce en una mayor demanda de potencia; si se mueve cuesta abajo el efecto será

una disminución de la potencia requerida. La resistencia al rodado en cuesta tiene un valor

estimado de 10 Kg/ Ton, por cada 1 % de inclinación; tendrá signo positivo si el vehículo se

dirige cuesta arriba, si está de bajada tendrá signo negativo.

WKR RR



Tabla 2. Factores típicos de resistencia a la rodadura

TIPO DE CAMINO FACTOR KR

(Kg/Ton)

Duro y llano (Pavimentado o similar) no sede por efecto del peso 20.00

Firme con ligeras ondulaciones (grava o macadán) ligeramente

flexible bajo el peso 32.50

Arcilla dura en malas condiciones, penetración aproximada de

neumáticos de 2 a 3 cm. 50.00

Tierra blanda penetración de neumáticos de 10 a 15 cm 75.00

Tierra muy blanda, barriales o arenales 100 - 200

*Fuente: Manual de Rendimientos Caterpillar

c. OFERTA DEL MERCADO

Es importante conocer, la oferta de equipos y repuestos que existe en el lugar donde se encuentra

la obra, en las ciudades más próximas y en el mercado nacional; para hacer un análisis

comparativo de marcas, modelos, potencia, versatilidad, disponibilidad de repuestos, facilidad de

importación, etc., en relación a su costo.

También es necesario hacer un análisis realista de las ofertas de trabajo existentes para el futuro,

con el objeto de definir los periodos de amortización y tener un criterio sobre la cantidad de

recursos económicos que racionalmente se pueden invertir en la compra de máquinas, para

garantizar que su recuperación sea producto del trabajo del mismo equipo, en un plazo razonable

y redituando ganancias para el inversor, en proporción al monto invertido.

B

B



Si la obra es pequeña y no existen posibilidades inmediatas para asegurar el uso continuado de las

máquinas hasta que amorticen su costo, la opción más conveniente será alquilar todo el equipo o

parte del requerido para la obra, aprovechando las facilidades que brinda el mercado. Si la

empresa dispone de máquinas de su propiedad, prioritariamente se deberá considerar su

utilización, en este caso solo se analizaran las opciones para el equipo faltante.

Sobre la base del análisis de los puntos anteriores de definirá, en primer lugar, la mejor

alternativa entre comprar o alquilar equipo. De haberse optado por la compra, se analizará cada

máquina para definir las cualidades que debe reunir: potencia, dimensiones, características

mecánicas, etc. y de acuerdo a estas características, a la oferta de trabajos futuros, a la facilidad

de mantenimiento y provisión de repuestos, al costo y a las condiciones de pago se deberá elegir

el número de máquinas, la marca y modelo más convenientes.

1.7 PLAZO DE EJECUCIÓN

En todos los proyectos de construcción el tiempo es un factor fundamental, el no concluir una obra

en el plazo estipulado puede ocasionar el fracaso del plan de trabajo y pérdidas económicas por una

mayor erogación de recursos y por la aplicación de multas establecidas en el contrato, para casos de

incumplimiento.

Para cumplir con el plazo comprometido se deberá conseguir un equilibrio racional entre el tipo y el

número de máquinas y el tiempo de trabajo de cada una de ellas, con este fin, es conveniente

elaborar un plan de ataque y un cronograma de utilización del equipo, para garantizar el uso eficiente

de equipo y personal.

1.7.1 PLAN DE ATAQUE O EJECUCIÓN DE LA OBRA

En este plan se define la organización y la forma en que será ejecutada la obra, las temporadas

más propicias para ejecutar los diferentes ítemes y su secuencia cronológica. Se deberá estimar

las horas de trabajo necesarias para cada ítem, además de evaluar las horas improductivas que

tendrá cada máquina. Este plan permitirá confeccionar el listado del equipo requerido para

cumplir con el plazo.

1.7.2 CRONOGRAMA DE UTILIZACIÓN DEL EQUIPO

Partiendo del plan de ataque, se confecciona un cronograma de utilización del equipo, definiendo

la participación cronológica de cada máquina y la cantidad de horas de trabajo necesarias para

cada fase de la obra.

Este cronograma y los volúmenes calculados para cada ítem permitirán definir el tipo, la potencia



y la cantidad de máquinas que se requieren para cada ítem. Además de establecer con mayor

exactitud la cantidad de horas improductivas de cada equipo, y el plazo de ejecución de la obra.

1.8 COSTO DE LA OBRA

Las metas principales que se pretenden conseguir con la organización son: concluir la obra en el

menor tiempo posible y obtener el mayor rédito admisible. Para que una obra garantice la obtención

de beneficios económicos para la empresa, se requiere un programa de ejecución adecuado, una

administración eficiente y un control riguroso del gasto.

El Contratista antes de presentar su propuesta deberá hacer un análisis detallado de precios unitarios,

considerando las condiciones particulares de la obra y todos los factores que influyen en su

ejecución.

Generalmente se consideran los siguientes conceptos:

a) COSTOS FIJOS: corresponden a la amortización y depreciación del equipo, al interés del

capital invertido y al costo de seguros.

b) COSTOS DIRECTOS: Son las erogaciones que se realizan para la compra de materiales,

para el funcionamiento del equipo (combustible, lubricantes, filtros, neumáticos, etc.), los

salarios del personal, el costo de conservación y reparación del equipo.

c) COSTOS GENERALES: Representan los gastos administrativos, de dirección y

supervisión, del apoyo logístico a la obra, alquiler y equipamiento de oficinas, salario de

secretarias, materiales de escritorio, etc.

d) UTILIDAD: Es el porcentaje de ganancia a que tiene derecho el dueño de la empresa, el cual

dependerá de las condiciones de mercado y de la política que sigue su administración.

e) IMPUESTOS: En el costo final se debe considerar el monto que corresponde al pago de

impuestos, especialmente los correspondientes al Valor Agregado I.V.A. y el impuesto de

Transacciones I.T, de acuerdo a las disposiciones fiscales actualmente vigentes.



Tabla3. Factores de conversión de los volúmenes de tierra

Tipo de suelo Condición inicial

Condición de la tierra para trabajar

Banco Suelta Compactada

Arena

Banco 1,00 1,11 0,95

Suelto 0,90 1,00 0,86

Compactado 1,05 1,17 1,00

Arcilla Arenosa

Banco 1,00 1,25 0,90

Suelto 0,80 1,00 0,72


Arcilla

Banco 1,00 1,43 0,90

Suelto 0,70 1,00 0,63


Cascajo

Banco 1,00 1,18 1,08

Suelto 0,85 1,00 0,91


Grava

Banco 1,00 1,13 1,03

Suelto 0,88 1,00 0,91


Grava sólida o

Resistente

Banco 1,00 1,42 1,29

Suelto 0,70 1,00 0,91


Caliza fragmentada

Arenisca y rocas blandas

Banco 1,00 1,65 1,22

Suelto 0,61 1,00 0,74


Granito fragmentado,

basalto y rocas duras

Banco 1,00 1,70 1,31

Suelto 0,59 1,00 0,77


Rocas fragmentadas

Banco 1,00 1,75 1,40

Suelto 0,57 1,00 0,80


Rocas dinamitadas

Banco 1,00 1,80 1,30

Suelto 0,56 1,00 0,72






CAPITULO II

DESCRIPCION DE EQUIPOS Y CÁLCULO DE PRODUCTIVIDAD

2.1. EQUIPO PARA CORTE Y DESMONTE

2.1.1 TRACTORES

2.1.1.1 DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

Son máquinas que transforman la potencia del motor en energía de tracción, para excavar,

empujar o jalar cargas.

Es un equipo fundamental para las construcciones, por su amplia versatilidad es capaz de realizar

una infinidad de tareas. Se fabrican sobre orugas o enllantados:

Los tractores sobre orugas desarrollan una mayor potencia a menor velocidad, los de ruedas

trabajan a mayor velocidad con un menor aprovechamiento de la energía del motor, su fuerza de

tracción es considerablemente menor a la del tractor de orugas.

TRACTORES DE ORUGAS

Tienen la ventaja de trabajar en condiciones adversas, sobre terrenos accidentados o poco

resistentes, en lugares donde no existen caminos, ya que es capaz de abrir su propia senda. Puede

transitar por laderas escarpadas y con fuertes pendientes.

Generalmente forma parte del primer contingente de máquinas que inician una obra, ya sea

abriendo sendas, efectuando la limpieza y desbosque del terreno o realizando las tareas de

excavación.

Se utiliza para una variedad de trabajos, tales como excavación, desbroce de árboles y arbustos,

remolque de traíllas sobre terrenos inestables, pantanosos y con fuerte pendiente, remolque de

apisonadoras, arados, etc., como pusher para el movimiento de traíllas. También se utilizan para



trabajos de mayor precisión, como ser nivelación de terraplenes, desmonte de los lugares de

corte, empuje y acopio de materiales, apertura de cunetas, peinado de taludes, etc.

Se fabrican tractores con motores cuya potencia varía de 70 a 800 HP o más.

TRACTORES DE LLANTAS NEUMATICAS

Pueden desarrollar altas velocidades llegando a 60 KM/Hora, con la desventaja de que su fuerza

tractiva es mucho menor, debido a que el coeficiente de tracción es menor para los neumáticos.

Para su operación requieren superficies estables y uniformes, con poca pendiente, para evitar

hundimientos que disminuyen su tracción.

Los tractores sobre neumáticos pueden recorrer distancias considerables sin dañar los

pavimentos, por lo cual se utilizan en el mantenimiento de vías asfaltadas y con preferencia en el

transporte de materiales a largas distancias, por ejemplo los tractores que remolcan traíllas.

Los tractores de neumáticos pueden estar montados sobre dos o cuatro ruedas, de acuerdo al

trabajo que van a ejecutar.

Los tractores de dos ruedas están acoplados a la unidad de remolque, tienen fácil maniobrabilidad

para hacer giros en espacios reducidos. Su fuerza de tracción es mayor comparada con el de

cuatro ruedas, debido a que la resistencia a la rodadura es menor por tener un solo eje. Su costo

de mantenimiento es menor por el menor número de llantas.

Los tractores de cuatro ruedas tienen mayor estabilidad, por lo cual pueden transitar por caminos

más accidentados y desarrollar una mayor velocidad. Tienen la ventaja que pueden desacoplarse

de la unidad de remolque y usarse para otros fines.

DOZERS

Los dozers se definen como tractores dotados de una hoja topadora montada en la parte delantera

y al frente de los mismos.



La hoja tiene una sección transversal curva para facilitar el trabajo de excavación, en su parte

inferior esta provista de piezas cortantes atornilladas denominadas cuchillas y en ambos extremos

una puntera también atornillada.

Las hojas están unidas al chasis de la oruga por dos brazos laterales, que tienen accionamiento

hidráulico mediante dos pistones de doble acción soportados por los brazos laterales, los pistones

son movidos por la presión de una bomba hidráulica de alta presión. Los dozers se subdividen, de

acuerdo al ángulo de trabajo de su hoja, en tres tipos:

BULLDOZER

Son tractores que tienen la hoja topadora fija,

perpendicular a su eje longitudinal, trabajan en línea

recta, solo tienen movimiento vertical. La hoja puede

inclinarse girando sobre el eje horizontal. Su uso es más

productivo y económico en el empuje de materiales

producto de excavaciones, o para excavaciones y

rellenos en línea recta.

ANGLEDOZER

Son tractores equipados con una hoja topadora movible que puede

girar hasta un ángulo de 30 grados, con respecto al eje longitudinal

del tractor. Su hoja también puede inclinarse ligeramente bajando

una de sus punteras con respecto al extremo opuesto. Su uso es

más eficiente en trabajos a media ladera.

TILDOZER

Esta máquina tiene un sistema de giro en la hoja topadora,

que le permite efectuar giros horizontales y verticales a

través de un sistema de mandos hidráulicos.



TIPOS DE HOJAS TOPADORAS

Para obtener una mayor productividad los tractores deben ser equipados con la hoja topadora

adecuada, considerando los lugares y el tipo de trabajo que realizarán en la mayor parte de su

vida útil. Para un mejor conocimiento, se muestran los tipos de hojas que ofrece la Fábrica

CATERPILLAR, que es la marca de mayor arraigo en nuestro medio:

HOJA RECTA "S"

Esta hoja generalmente es más corta y de mayor altura, puede ser inclinada lateralmente para

facilitar su penetración en el suelo. Tiene mejor adaptación debido a su diseño de "U" modificada

y a su menor altura con referencia a la hoja universal "U", por lo cual puede maniobrar con

mayor facilidad, logrando penetrar de 30 a 60 centímetros de acuerdo al modelo y tamaño del

tractor, puede excavar suelos densos obteniendo mayores cargas en una amplia variedad de

materiales. Este tipo de hoja puede ajustarse dándole una inclinación frontal de hasta 10 grados.

HOJA ANGULABLE "A"

Tienen mayor longitud y menor altura, pueden situarse en posición recta o girar a derecha o

izquierda ajustándose en diversas posiciones intermedias hasta un ángulo de 30 grados, con

respecto al eje longitudinal del tractor. También pueden inclinarse lateralmente para que uno de

sus extremos penetre en el terreno en el ámbito inferior del opuesto. Especialmente han sido

diseñadas para efectuar empuje lateral acoplándose a los tractores angledozer. Se utilizan para

efectuar el corte inicial en los movimientos de tierras, en la apertura de zanjas y cunetas, en el

empuje de diferentes tipos de materiales, etc.



HOJA UNIVERSAL "U"

Las amplias alas de esta hoja facilitan el empuje de grandes cargas a mayores distancias, se

utilizan para modelos de tractores de mayor tamaño, principalmente efectúan trabajos para la

habilitación de tierras, acopio de materiales para los cargadores frontales, para la excavación de

suelos livianos de poca densidad, etc. Relativamente tienen mayor longitud y altura, y una menor

penetración que su equivalente en hoja recta "S".

HOJA SEMI UNIVERSAL “SU”

La hoja “SU” combina las mejores características de las hojas S y U. Tiene mayor capacidad por

habérsele añadido alas cortas que incluyen sólo las cantoneras. Las alas mejoran la retención de

la carga y permiten conservar la capacidad de penetrar y acumular con rapidez en materiales muy

compactados, pueden trabajar en una gran variedad de materiales en aplicaciones de producción.

Un cilindro de inclinación aumenta la productividad y versatilidad de esta hoja.

HOJA AMORTIGUADA "C"

Se utiliza para el empuje de traíllas, sus muelles de amortiguación suavizan y facilitan esta

operación, su menor ancho le permite al operador una mejor visibilidad y una mayor

maniobrabilidad.



HOJA PARA RELLENOS SANITARIOS

Están diseñados para trabajar con basura y materiales livianos de poca densidad, tiene una rejilla

en su parte superior que protege el radiador y facilita una buena visibilidad. La curvatura

transversal de la hoja permite que el material ruede uniformemente.

RASTRILLO

Se utilizan en trabajos de limpieza de terreno. Pueden trabajar con vegetación de árboles

medianos, ofrecen una buena penetración del suelo para sacar pequeños troncos, rocas y raíces.

En la mayoría de los casos, las puntas de los rastrillos son reemplazables.

CONTROL DE LA HOJA

El movimiento de la hoja topadora puede estar controlado por un sistema de cables o por mandos

hidráulicos: El control de cable tiene mayor simplicidad y menor precisión en su operación, su

reparación es más sencilla y menos costosa. Actualmente es muy poco usado.

Con el control hidráulico se puede ejercer una mayor presión sobre la cuchilla consiguiendo una

mayor penetración, además se consigue un ajuste más preciso y uniforme en la posición de la

hoja.

LIMITACIONES DE LOS TRACTORES

El mayor empuje en kilogramos que puede proporcionar un tractor es igual al peso de la máquina

más la fuerza que suministra el tren de fuerza. Algunas características del terreno y su humedad

limitan la aptitud del tractor para aprovechar la totalidad de su potencia. Los coeficientes

aproximados de los factores de tracción que aparecen en la tabla siguiente, permiten calcular la

fuerza máxima de empuje de la hoja topadora, multiplicando el peso del tractor por los

coeficientes de la tabla.

Tabla 4. Coeficientes aproximados de los factores de tracción o agarre en el suelo



Tipo de suelo Ruedas con neumáticos Con orugas

Hormigón 0.90 0.45

Magra arcillosa seca (*) 0.55 0.90

Marga arcillosa mojada 0.45 0.70

Magra arcillosa con surcos 0.40 0.70

Arena seca 0.20 0.30

Arena Mojada 0.40 0.50

Canteras 0.65 0.55

Caminos de grava suelta 0.36 0.50

Tierra firme 0.55 0.90

Tierra floja 0.45 0.60

(*) Marga: material compuesto de arcilla y carbonato de calcio, tiene color grisáceo y se utiliza para la fabricación del cemento

Los tractores dozers tienen su mejor aprovechamiento en movimiento de tierras con recorridos de

excavación y empuje menores a 100 metros, con una distancia de excavación menor a 15 metros,

luego de la cual debe acumularse delante de la cuchilla una cantidad de material igual a su

capacidad máxima.

Si los terrenos son muy duros deben ser previamente aflojados, utilizando arados roturadores,

llamados desgarradores o escarificadores, o en su defecto realizando perforaciones para el uso de

explosivos.

DESGARRADOR O ESCARIFICADOR

Es un accesorio opcional que se ubica en la parte trasera de la

máquina, está formado por una viga provista de cavidades

donde se alojan los vástagos, cuyo número varía de uno a

cinco. Los vástagos son una especie de arados pero mucho más

largos, que tienen en su extremo inferior una punta removible.

Se utilizan para la rotura de suelos duros o rocosos, facilitan el

trabajo posterior de la hoja topadora, ampliando su campo de acción.

2.1.1.2 CALCULO DE PRODUCTIVIDAD DE TRACTORES CON TOPADORA

La productividad de los tractores depende de las dimensiones de su hoja topadora, de la potencia

del motor, del tipo de suelo (granulometría, forma de las partículas, contenido de roca, humedad,

etc.), de la velocidad que puede alcanzar la máquina, de la distancia a la que se debe empujar el

material excavado, de la habilidad del operador, etc.



CARACTERISTICAS DEL SUELO QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE

LOS TRACTORES

a) Tamaño y forma de las partículas.- Mientras más grandes sean las partículas del suelo

presentarán una mayor dificultad a la penetración de la cuchilla. Las partículas de bordes

cortantes dificultan la acción de volteo que produce la hoja, exigiendo una mayor potencia.

b) Cantidad de vacíos.- Cuando no hay vacíos, o son muy pocos, la mayor parte de la superficie

de cada partícula está en contacto con otras, constituyendo una ligazón que debe romperse. Un

material bien nivelado carece de vacíos y es generalmente muy denso, de modo que ofrecerá

mayor dificultad para ser extraído de su lecho natural.

e) Contenido de agua.- En materiales secos es mayor la ligazón entre las partículas, por lo cual

es más difícil su extracción. Si están muy húmedos, pesan más y se necesita mayor potencia para

empujarlos.

METODO PARA CALCULAR LA PRODUCCION

La productividad de las máquinas de construcción se mide en metros cúbicos por hora (m3/hora),

o yardas cúbicas por hora. Su cálculo está basado en el volumen que es capaz de producir la

máquina en cada ciclo de trabajo, lo cual depende principalmente de sus dimensiones, y del

número de ciclos que es capaz de ejecutar por hora.

Donde:

Q = Producción por hora (m3/hora)

q = Producción por ciclo (m3/ciclo)

N = Número de ciclos por Hora = 60/T

T = Tiempo de duración de un ciclo en minutos

Para calcular la producción por hora de un tractor excavando y/o empujando, inicialmente es

necesario calcular los siguientes valores:

Duración del ciclo (T)

Es el tiempo necesario para que una hoja topadora complete un ciclo de trabajo, excavación,

empuje, retroceso y virajes, se calcula con la siguiente fórmula:

Donde:

TqNqQ

60

ZR

dD

A

DT

)(



D = Distancia de acarreo (m )

A = Velocidad de avance (m/min )

R = Velocidad de retroceso (m/min )

d = Distancia de corte (m)

Z = Tiempo que dura la operación de corte

Tiempo de corte (Z)

Este valor representa el tiempo de duración de la operación de corte o excavación; para

determinar este tiempo se considera, en condiciones promedio, una distancia que varia de 10 a 20

metros y una velocidad igual al 50% de la velocidad de avance del tractor.

Donde:

A = Velocidad de avance (m/min)

d = Distancia de corte (m)

Para las velocidades de avance y retroceso, se pueden utilizar los valores que proporciona el

fabricante, de acuerdo a las características de cada obra, o en su defecto, de acuerdo al tamaño del

tractor y las condiciones de trabajo, se pueden adoptar valores en el rango siguiente:

Marcha adelante: Primera: 3 a 4 Km/hra

Segunda: 4 a 7 Km/hra

Marcha atrás: Primera: 4 a 5 Km/hra

Segunda: 5 a 8 Km/hra

Producción por ciclo

Es un valor teórico que puede ser obtenido de los manuales del fabricante, o midiendo las

dimensiones de la hoja topadora que utiliza el tractor.

La

x

290.0q

a0.90a

x

A

d

A

dZ

2

2

tan

90.0 ax



α = 40º (varia según el tipo de material)

La0.48q2

Donde: a = alto de la hoja topadora

L = ancho de la hoja topadora

Producción teórica

T

qQT

60

T

La

TLaQT 22 29

6048.0

Factores que Influyen en la producción de los tractores

Factor de hoja

Representa las condiciones en que se encuentra el suelo excavado y la dificultad que ofrece para

ser empujado. De acuerdo a las condiciones en que se realiza el empuje se adoptan los valores:

Tabla 5. Factores de hoja

CONDICIONES DE EMPUJE FACTOR DE HOJA

(Fh)

EMPUJE FACIL con cuchilla llena, para tierra suelta, bajo contenido de agua,

terrenos arenosos, tierra común, materiales amontonados 0.90-1,10

EMPUJE PROMEDIO tierra suelta pero imposible de empujar con cuchilla 0,70- 0,90

llena, suelo con grava, arena y roca triturada

EMPUJE DE DIFICULTAD MODERADA contenido alto de agua, arcilla 0,60-0,70

pegajosa con cascajo, arcilla seca y dura, suelo natural

EMPUJE DIFICIL roca dinamitada o fragmentos grandes de rocas 0,40-0,60

*Fuente: Manual de especificaciones y aplicaciones KOMATSU



PENDIENTE (%)

FA

CT

OR

(p

)

Factor de pendiente

Representa el mayor esfuerzo que debe realizar la máquina para trabajar en sentido contrario a la

pendiente, o el menor esfuerzo si lo hace en el sentido de la pendiente. En condiciones promedio

se le asignan los valores siguientes.

Factor del tipo de material

Representa los diferentes niveles de dificultad que ofrecen los materiales para ser extraídos de su

lecho natural.

Tabla 6. Factor del tipo de material

MATERIAL FACTOR "m"

Suelto y amontonado, tierra. No compacta, arena, grava, suelo suave 1,00

Tierra compacta, arcilla seca, suelos con menos del 25 % de roca 0,90

Suelos duros con un contenido de roca de hasta 50 % 0,80

Roca escarificada o dinamitada, suelos con hasta 75 % de roca 0,70

Rocas areniscas y caliche 0,60

*Fuente: Costos de Construcción Pesada y Edificación Leopoldo Varela Alonzo

Factor de eficiencia del trabajo

Resulta de la evaluación combinada de los factores correspondientes al aprovechamiento

del tiempo y a la habilidad de] operador.

PENDIEN

TE DEL

TERRENO

(%)

FACTOR

(p)

-15 1.20

-10 1.14

-5 1.07

0 1.00

+5 0.93

+10 0.86

+15 0.77



Tabla 7. Factor de eficiencia de trabajo

CONDICIONES DE TRABAJO “t” “o” “E”

Excelentes 60/60 1.0 1.0

Buenas 50/60 0.9 0.75

Regulares 45/60 0.8 0.60

Deficientes 40/60 0,7 0.47 *Fuente: Manual de Rendimientos Caterpillar

Factor de altura

La disminución de productividad que ocasiona la pérdida de un porcentaje de potencia del motor,

debido a la altura sobre el nivel del mar, se evalúa incrementando la duración del ciclo en el

mismo porcentaje de la disminución de potencia.

h = (altura sobre el nivel del mar - 1000) / 10000

PRODUCCION REAL DE LOS TRACTORES "Q"

Para encontrar la producción real se debe multiplicar la producción teórica por los factores que

influyen en la producción, además de corregir la duración del ciclo, de acuerdo a la altura del

nivel del mar en la que se encuentra la obra:

)1(

******29 2

hT

EpFmLaQ h

PRODUCTIVIDAD DE LOS TRACTORES DE ORUGAS EN LIMPIEZA Y DESBROCE

El Servicio Nacional de Caminos, de acuerdo a su experiencia en diferentes trabajos de limpieza

de capa vegetal y desbroce de arbustos y árboles, en condiciones promedio, adopta los factores de

producción horaria que se detallan en de la Tabla Nº 8.

Los factores de productividad de la Tabla Nº 8 se deben multiplicar por la potencia del motor en

HP.

Tabla 8. Factores de Producción horaria

Para monte alto 0.00020 Ha/Hora/HP

Para monte medio 0.00035 Ha/Hora/HP

Para monte ralo 0.00045 Ha/Hora/HP



2.2. TRAILLAS Y MOTOTRAILLAS

2.2.1. DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

TRAILLAS

TRAILLAS CON TRACTOR DE RUEDAS

Las traíllas o escrepas son máquinas diseñadas para el movimiento de tierras en grandes

volúmenes, especialmente en suelos finos o granulares de partículas pequeñas con poco o ningún

contenido de roca. Son máquinas transportadoras que tienen capacidad para excavar, auto

cargarse, transportar, descargar y desparramar los materiales en capas uniformes

Son cajas montadas sobre ruedas neumáticas de tamaño considerable y baja presión, dotadas de

una cuchilla frontal que efectúa la excavación del terreno introduciendo el material dentro la caja,

a través de una abertura situada sobre la cuchilla y controlada por una compuerta móvil.

Las traíllas pueden ser remolcadas o autopropulsadas, en cuyo caso se denominan mototraíllas.

Cuando trabajan en suelos duros requieren la ayuda de un tractor, para que las empuje apoyando

su cuchilla en un aditamento situado en la parte trasera de la máquina.

Las traíllas remolcadas con tractor de orugas son eficientes para distancias de transporte entre 90

y 300 metros, en cambio para distancias de 300 a 2000 metros son más eficaces las traíllas

remolcadas con tractores de neumáticos o las mototraíllas, debido a su mayor velocidad.

Como referencia los tractores de orugas tienen mayor eficiencia que las traíllas en distancias

menores a 90 metros, y los cargadores frontales trabajando con volquetas, en distancias

superiores a 300 metros, dan igual o mayor rendimiento que la traíllas remolcadas por tractores,



de la misma forma en distancias superiores a 1000 metros tienen mejor rendimiento que las

mototraíllas.

Las traíllas remolcadas por tractores de orugas son controladas mediante cables desde la cabina

del tractor, o mediante un sistema hidráulico. Su uso está especialmente indicado en distancias

cortas sobre terrenos adversos que exigen una mayor fuerza de tracción.

En general las traíllas pueden auto cargarse utilizando únicamente la potencia del tractor, aunque

en algunos casos la dureza de los materiales obligará al uso de un segundo tractor empujador,

para aumentar la eficiencia de excavación y del cargado.

MOTOTRAILLAS

Son remolques excavadores montados sobre dos ruedas neumáticas y jaladas por un tractor de un

solo eje y dos ruedas, que prácticamente se integran para formar una sola unidad. Están provistos

de uno o dos motores, cuya potencia varía de 300 a 600 HP o más, con una capacidad de carga de

10 a 40 m3. Los movimientos de la mototraílla son accionados por pistones hidráulicos que

permiten la subida y bajada de la traílla y el giro del remolcador.

Su uso se recomienda principalmente para transporte de grandes volúmenes de materiales a

distancias relativamente cortas, sobre caminos de acceso bien conservados.

Tienen la desventaja de tener una fuerza tractiva menor a la de las traíllas remolcadas por tractor

de orugas, por esta razón requieren frecuentemente la ayuda de un tractor empujador. Sin

embargo existen modelos auto cargables que en condiciones favorables realizan todo el trabajo

sin ayuda de otra máquina, por ejemplo los modelos dotados de fuerza motriz en su eje trasero, a



través de un segundo motor instalado en la parte trasera del equipo, denominados TWIN

MOTOR-SCRAPER (motores gemelos).

Las mototraíllas pueden desarrollar velocidades de hasta 40 km/hra sobre caminos en buenas

condiciones de rodadura, situación que difícilmente se encuentra en una obra en construcción, lo

que impedirá alcanzar esta velocidad máxima.

Las mototraíllas, están dotadas de los siguientes elementos:

Controles de la traílla.- Está compuesto por un sistema hidráulico de doble acción,

que permite accionar la compuerta, la caja y el expulsor.

Caja de la traílla.- Esta caja es baja y ancha para facilitar su llenado, está provista

de una cuchilla perpendicular a su eje longitudinal, que penetra en el suelo para

efectuar la excavación.

Compuerta.- De giro concéntrico, permanece abierta cuando la máquina realiza la

excavación y se cierra cuando la caja se ha llenado con el material excavado.

PROCESO DE CARGADO

Al iniciar la operación de excavación, con la máquina en movimiento hacia delante, se baja la

cuchilla de la traílla para que penetre en el terreno de 10 a 30 centímetros, de acuerdo al tipo de

suelo, al mismo tiempo se levanta la compuerta dejando una abertura de 20 a 30 centímetros para

facilitar el ingreso del material excavado. Esta operación se prolonga hasta conseguir el llenado

total de la caja.

En terrenos duros y compactos será necesario realizar el escarificado o roturado previo del suelo

utilizando un tractor de orugas, para facilitar el trabajo de las traíllas.

CONDICIONES DE TRABAJO

Para obtener un mayor rendimiento con un menor desgaste de la máquina, las mototraíllas deben

trabajar preferentemente:

a) En la excavación de capas vegetales, de arcilla gredosa seca, de arcilla con poco

contenido de humedad, de greda arenosa y de materiales granulares de grano fino.

b) La excavación y cargado deben efectuar sobre terreno plano o con pendiente descendente

c) Deben disponer de una distancia de cargado de por lo menos 50 metros, sin obstáculos,

para las maniobras de la máquina.

d) La superficie de excavación debe ser uniforme libre de huecos o huellas profundas.

e) Deben ser apoyadas por un tractor empujador, cuando sea necesario, de acuerdo al tipo de

material y las características de la mototraílla.



2.2.2. PRODUCTIVIDAD DE LAS MOTOTRAILLAS

La productividad de las mototraíllas depende de las dimensiones de su caja, de la potencia del

motor, de la dureza y humedad del suelo, de la velocidad que puede alcanzar la máquina, de la

distancia a la que se debe trasladar el material excavado, de las condiciones en que se encuentra

el camino, de la habilidad del operador, etc.

T

qQ60

donde:

q = Capacidad colmada nominal de la mototraílla en m3

T = Duración del ciclo en minutos

DURACIÓN DEL CICLO "T"

La duración del ciclo comprende los tiempos parciales siguientes:

t1 = Tiempo de carga (depende de la capacidad de la traílla y del tipo de material)

ta = Tiempo de acarreo acconVelocidad

ciaDis

V

Dt

C

Aarg

tan

te = Tiempo de esparcido y giro (Tiempo que demora en descargar el material,

esparcir y efectuar las maniobras de viraje para retomar)

tr = Tiempo de retomo acVelocidad

ciaDis

V

Dt

R

Rargsin

tan

tv = Tiempo de virajes (representa el tiempo de las maniobras para colocarse en

posición de iniciar un nuevo ciclo)

RC

vevreaV

D

V

DttttttttT 11

Tabla 9: Tiempo de carga, de esparcido, de giro y tiempo fijo

Condiciones de

trabajo

Tiempo de

carga t1

Tiempo de

esparcido te

Tiempo de

virajes tv tF = t1 + te + tv

Excelente 0.90 0.60 0.50 2.00



Promedio 1.10 0.80 0.70 2.60

Desfavorable 1.60 1.40 1.00 4.00

2.2.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE LAS

MOTOTRAILLAS

Para obtener la producción real de las mototraíllas, se debe corregir el valor teórico multiplicando

por los factores de pendiente, resistencia a la rodadura, de material, de eficiencia del trabajo y por

el factor de carga útil, además de corregir la duración del ciclo de acuerdo a la elevación sobre el

mar. Los factores de material, de pendiente y de eficiencia del trabajo tienen la misma valoración

que para los tractores de orugas.

Factor de carga útil (Kc): Representa la pérdida de material durante las operaciones de carga y

transporte, es un equivalente del factor de acarreo de los cargadores frontales.

Tabla 10: Factores de carga de materiales

TIPO DE MATERIAL Kc

Arcilla 0.7

Arcilla Arenosa 0.8

Arena 0.9

Arcilla o arena densa mezclada con canto rodado 0.65

Tierra Magra 0.80 *Fuente “Manual del Ingeniero Civil” Frederick S. Merritt

RESISTENCIA A LA RODADURA: Este factor evalúa la resistencia que ofrece el camino al

movimiento de las ruedas. Si no se dispone de mayor información se pueden adoptar los valores

siguientes

CONDICIONES DEL CAMINO FACTOR

Plano y firme 0.98

Mal conservado pero firme 0.95

De arena y grava suelta 0.90

Blando y sin conservación 0.85

2.2.4. PRODUCCION REAL DE LAS MOTOTRAILLAS

h)T(1

Emrpkq60Q c



donde: Q = Productividad real

q = Producción por ciclo

h = Incremento del ciclo por altura

Kc = Factor de carga útil

m = Factor de material

r = Resistencia a la rodadura

E = Factor de eficiencia de trabajo



2.3. EXCAVADORAS HIDRAULICAS (RETROEXCAVADORAS)

2.3.1. DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

RETROEXCAVADORAS

Son máquinas que se fabrican para ejecutar excavaciones en diferentes tipos de suelos, siempre

que éstos no tengan un contenido elevado de rocas, se utilizan para excavación contra frentes de

ataque, para el movimiento de tierras, la apertura de zanjas, la excavación para fundaciones de

estructuras, demoliciones, excavaciones de bancos de agregados, en el montaje de tuberías de

alcantarillas, etc.

Es una máquina dotada de una tornamesa que le permite girar horizontalmente hasta un ángulo de

360º, realiza la excavación haciendo girar el cucharón hacia atrás y hacia arriba en un plano

vertical, en cada operación la pluma sube y baja. Para obtener un mayor rendimiento las alturas

de corte deben ser superiores a 1,50 metros. La altura de excavación depende de la capacidad del

cucharón y de la longitud de la pluma.

Están equipadas con diferentes tipos de cucharones de acuerdo al trabajo que van a realizar.

Como regla general se utilizan cucharones anchos en suelos fáciles de excavar y angostos para

terrenos más duros. Los de menor radio de giro tienen más fuerza de levante que los de radio

largo. Al elegir un cucharón para suelos duros es aconsejable adquirir el más angosto entre los de



menor radio de giro. En algunos casos la capacidad de levante de la excavadora será el factor

decisivo en la elección de la máquina, para un determinado trabajo.

La capacidad de levante depende del peso de la máquina, de la ubicación de su centro de

gravedad, de la posición del punto de levantamiento y de su capacidad hidráulica. En cada

posición del cucharón la capacidad de levante está limitada por la carga límite de equilibrio

estático o por la fuerza hidráulica.

Las excavadoras pueden estar montadas sobre orugas o sobre neumáticos, siendo las de mayor

rendimiento las de orugas por sus mejores condiciones de equilibrio y su mejor agarre al suelo.

Algunas de las características de cada tipo son:

2.3.1.1. De Cadenas:

Mayor Tracción y estabilidad,

Fácil maniobrabilidad,

Operación en terrenos difíciles,

Mayor adherencia al terreno

Estas dimensiones varían según a la marca y al modelo de la máquina.

2.3.1.2. De Ruedas

Movilidad y velocidad

No dañan el pavimento

Nivelación de la máquina con estabilizadores

Menor adherencia al terreno




2.3.2. CARGA LÍMITE DE EQUILIBRIO ESTATICO

Según la S.A.E. se define como el peso de la carga del cucharón aplicado en el centro de

gravedad de la máquina, que produce una situación de desequilibrio a un radio determinado. El

radio de carga es la distancia horizontal medida desde el eje de rotación de la superestructura

(antes de cargar) hasta la línea vertical del centro de carga. La altura nominal corresponde a la

distancia vertical medida desde el gancho del cucharón hasta el suelo (dimensión B).

A = Radio desde el centro de giro.

B = Altura del gancho del cucharón

2.3.3. CARGA DE ELEVACION NOMINAL

Esta carga se obtiene considerando una altura nominal y un radio de carga definidos para la

posición más desfavorable. Las condiciones para que la máquina levante una carga que cuelga de

su cucharón son las siguientes:

La carga nominal no debe ser mayor del 75% de la carga límite de equilibrio

estático.

La carga nominal no debe exceder el 87% de la capacidad hidráulica de la

excavadora.

La carga nominal tampoco debe superar la capacidad estructural de la máquina.



Para obtener el mayor provecho de las excavadoras se deben seleccionar cucharones adecuados a

las condiciones de los suelos en las que van a ser utilizadas. Los dos factores que deben

considerarse son el ancho del cucharón y el radio de giro medido hasta la punta.

Las excavadoras pueden en muchos casos, de acuerdo a las condiciones geológicas del terreno y

las características de la obra, reemplazar a los tractores con hoja topadora en las tareas de

excavación, especialmente si además de excavar hay que transportar los materiales extraídos, por

la ventaja que tienen de efectuar simultáneamente la operación de carga, con el consiguiente

ahorro del equipo requerido para esta operación. Para un mejor aprovechamiento de la

excavadora el número de volquetas debe estar definido de acuerdo a la productividad de esta

máquina, evitando tiempos de espera del equipo de excavación. En lo posible el volumen de la

tolva del volquete debe ser un múltiplo de la capacidad del cucharón de la excavadora.

Se fabrican excavadoras con motores cuya potencia varía de 50 a 800 HP, dotados de cucharones

con volúmenes de 0.1 a 11 m3

Las pequeñas retroexcavadoras acopladas a la parte trasera de los cargadores frontales son

accionadas aprovechando la potencia de su motor, tienen un alcance reducido, pero una mayor

precisión, son muy útiles para la excavación de zanjas para instalaciones hidráulicas, sanitarias o

eléctricas, para la excavación de cimientos, sótanos, etc.

2.3.4. EXCAVADORAS CON CUCRARON BIVALVA (ALMEJA)

El modelo de cucharón bivalvo amplía el campo de acción de las excavadoras, porque permite la

ejecución de trabajos que no son posibles realizar con un cucharón normal, tales como

excavaciones verticales profundas, movimiento de tierras alrededor de entibaciones,

demoliciones en lugares de difícil acceso, dragado para la obtención de agregados, etc.



2.3.5. PRODUCTIVIDAD DE LAS EXCAVADORAS

La productividad de las excavadoras depende de las dimensiones de su cucharón, de la longitud

de su pluma, de la profundidad de excavación, de la potencia del motor, del tipo de suelo (dureza,

granulometría, forma de partículas, contenido de humedad), de la habilidad del operador, etc.

TqQT

60

donde:

QT = Producción Teórica de la excavadora

q = Producción por ciclo (Vol. del cucharón)

T = Duración del ciclo

PRODUCCION POR CICLO (q)

Es igual a la capacidad colmada del cucharón. Este dato se obtiene del manual del fabricante, o

directamente de las dimensiones del cucharón.

Para optimizar la producción por ciclo de una excavadora se debe considerar:

Altura del banco y distancia al camión ideales

Cuando el material es estable, la altura del banco debe ser

aproximadamente igual a la longitud del brazo. Si el

material es inestable, la altura del banco debe ser menor. La

posición ideal del camión es con la pared de la tolva situada

debajo del pasador de articulación de la pluma con el brazo.

Zona de trabajo y ángulo de giro óptimos

Para obtener la máxima producción, la zona de trabajo debe

estar limitada a 15° a cada lado del centro de la máquina, o

tener aproximadamente un ancho igual al del tren de rodaje.

Los camiones deben colocarse tan cerca como sea posible de la

línea central de la máquina. La ilustración muestra dos

alternativas posibles.

Distancia ideal del borde



La máquina debe colocarse de forma que el brazo quede vertical cuando el cucharón alcanza su

carga máxima. Si la máquina se encuentra a una distancia mayor, se reduce la fuerza de

desprendimiento. Si se encuentra más cerca del borde, se perderá tiempo al sacar el brazo. El

operador debe comenzar a levantar la pluma cuando el cucharón haya recorrido el 75% de su arco

de plegado. En ese momento el brazo estará muy cerca de la vertical.

DURACION DEL CICLO (T)

Depende de la dureza del suelo, de la profundidad de excavación, del tamaño del cucharón, del

ángulo de giro y de la ubicación del equipo de transporte.

El ciclo de excavación de la excavadora consta de cuatro partes:

1. Carga del cucharón

2. Giro con carga

3. Descarga del cucharón

4. Giro sin carga

En condiciones de trabajo normales se adoptan los siguientes valores:

Tabla 11. Duración del ciclo

CONDICIONES

DE

TRABAJO

ANGULO DE GIRO Y TAMAÑO DEL CUCHARON EN m3

Angulo de 45 a 90` Angulo de 90 a 1 SO"

< 0,5 m

3

0,5 a 1

M3

1 a 2

M3

2 a 3

M3

< 0,5

M3

0,5 a 1

M3

1 a 2

M3

2 a 3 M3

Fácil 0,47 0,53 0,58 0,64 0,56 0,60 0,64 0,75

Promedio 0,55 0,63 0,69 0,77 0,67 0,72 0,77 0,92

Difícil 0,60 0,70 0,77 0,86 0.74 0,80 0,86 1.03

Fuente: Costos de Construcción Pesada y Edificación Leopoldo Varela Alonzo

2.3.5. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODU0CCION DE LAS EXCAVADORAS

Para obtener la producción real de las excavadoras se deberá corregir la producción teórica

aplicando los factores de eficiencia del trabajo, de material y de cucharón o acarreo. El factor de

eficiencia tienen los mismos valores que los considerados para anteriores máquinas.



FACTOR DE MATERIAL

Representa la resistencia y la dificultad que ofrecen los materiales para ser extraídos de su lecho

natural.

FACTOR DE CUCHARON O DE ACARREO

Representa la disminución del volumen del material acumulado en el cucharón, debido a la

pérdida por derrame en la operación de levante y descarga, varia de acuerdo a la forma y tamaño

de las partículas y de las condiciones de humedad. Se utilizan los mismos valores que los

recomendados para los cargadores frontales.

2.3.6. PRODUCTIVIDAD REAL DE LAS EXCAVADORAS

De acuerdo a las consideraciones anteriores la productividad real de las excavadoras será:

h)T(1

Ekm60qQ



2.4. EQUIPO DE CARGA E IZAJE

DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

2.4.1. EQUIPO DE IZAJE

Como equipo de izaje podemos señalar a las grúas, que constan de una pluma de longitud

variable, un gancho y cables de mando en caso necesario. Las grúas pueden estar montados sobre

plataformas en camiones o también sobre orugas, su capacidad varía de un modelo a otro y se

mide por el peso que levanta. En el equipo para izaje también podemos indicar las cucharas de

almeja, las dragaminas y las máquinas para hincado de pilotes, que están provistas de un

dispositivo llamado martinete.

Las cucharas de almeja cuentan con un sistema similar al de una grúa, con la diferencia de que

cuenta con una cuchara accionada por cables de seguridad.

El martinete que se utiliza para el hincado de pilotes, se adapta a las grúas mediante dispositivos

especiales.

2.4.2. EQUIPO DE CARGA

Son máquinas compuestas por un chasis de tractor, que en su parte delantera lleva una pala

cargadora formada por un cucharón sujetado por dos brazos laterales, los cuales son accionados

por dos pistones de elevación de doble efecto alimentados por una bomba hidráulica de alta

presión. Disponen de un control automático del cucharón, mediante el cual se puede detener el

ascenso e iniciar la descarga a la altura prefijada, de acuerdo a la altura que tiene el equipo de

transporte.



El cucharón está provisto de dientes empernados o cuchillas, que facilitan la penetración en el

suelo o en los materiales previamente excavados.

Pueden ser equipados opcionalmente por diferentes tipos de cucharones, lo cual les permite una

mayor versatilidad, el estándar o de uso múltiple puede ser cambiado por cucharones más

reforzados provistos de dientes en su borde de ataque, o con el borde en forma de “V”, se pueden

utilizar además cucharones de descarga lateral

Los cargadores frontales pueden ser de dos tipos:

Cargadores sobre neumáticos

Cargadores sobre orugas (palas mecánicas)

2.4.2.1. CARGADORES SOBRE NEUMATICOS

Se denominan cargadores frontales, tienen tracción en las cuatro ruedas con dos ejes motores y

dos diferenciales, que les permiten mejores condiciones de operación y un mejor

aprovechamiento de la potencia del motor. Tienen dirección articulada que les facilita los virajes

en espacios reducidos, gracias a su menor radio de giro.

El motor está montado sobre el eje trasero, para equilibrar el peso del cucharón cargado y para

aumentar la adherencia de las ruedas motrices.

El campo de aplicación de los cargadores frontales incluye el cargado de materiales sobre

vehículos de transporte, el traslado de materiales de un lugar a otro, por ejemplo en las plantas de

trituración, de asfalto y de hormigón, siempre que las distancias sean cortas y la superficie del

terreno uniforme y libre de protuberancias y huecos, en el rellenado de zanjas y el revestimiento

de taludes. Pueden realizar también trabajos de excavación en terrenos poco densos y sin

contenido de rocas, especialmente en espacios reducidos, como ser fundaciones de edificios,

puentes, etc.

Su mayor rendimiento se obtiene en el cargado de materiales previamente acopiados, para lo cual

el equipo de transporte debe ubicarse a la menor distancia posible del cargador frontal (5 metros)

y de tal forma que su ángulo de giro no sea mayor a 90o.




2.4.2.2. CARGADORES SOBRE ORUGAS

Llamados también palas mecánicas, se utilizan principalmente en trabajos de cantera y en

terrenos inestables, en nivelaciones y movimiento de tierras de gran volumen, ya que su tren de

rodaje especialmente diseñado para trabajos pesados y difíciles les permite una mayor adherencia

al terreno y una mayor estabilidad.

Estas dimensiones varian según a la marca y al modelo de la máquina

Estas dimensiones varían según a la marca y al modelo de la máquina



2.4.3. ESPECIFICACIONES SAE (SOCIEDAD DE INGENIEROS DE AUTOMOTORES)

2.4.3.1. CARGA LÍMITE DE EQUILIBRIO ESTATICO

Es el peso de la carga en el centro de gravedad del cucharón que hace oscilar el extremo trasero

de la máquina, de tal manera que en los cargadores sobre orugas los rodillos delanteros se

levantan sobre las cadenas, y en los de ruedas las de atrás empiezan a desprenderse del suelo. El

cargador debe estar estacionado sobre una superficie dura y plana

2.4.3.2.CARGA DE OPERACIÓN

La carga de operación de los cargadores de ruedas no debe ser mayor al 50 % de la carga límite

de equilibrio estático, considerando la máquina equipada con los accesorios necesarios para el

trabajo. En los cargadores sobre orugas (palas mecánicas) no debe ser mayor al 35 % de la citada

carga límite.

2.4.3.3.CAPACIDAD DE LOS CARGADORES

Generalmente se define por el volumen geométrico del cucharón expresado en m3 ó yardas

cúbicas, medidas a ras o colmadas, Sin embargo este volumen debe ser corregido por el factor de

acarreo, que es un coeficiente que valora el material que se derrama en la operación de levante y

carga.

Capacidad a ras es el volumen contenido en el cucharon despues de nivelar la carga pasando un

rasero que se apoye sobre la cuchilla y la parte trasera del cucharon. Capacidad colmada es la

capacidad a ras más la cantidad adicional que se acumule con un ángulo de reposo de 2:1.

2.4.4. PRODUCTIVIDAD DE CARGADORES FRONTALES Y

DE PALAS MECANICAS

La productividad de los cargadores frontales depende del volumen del cucharón y de la duración

de su ciclo de trabajo.

TqQT

60

Donde:

QT = Producción teórica horaria

q = Producción por ciclo (Vol. del cucharón)




PRODUCCION POR CICLO (q)

Es igual a la capacidad colmada del cucharón. Este dato se obtiene de los manuales de los

fabricantes o directamente de las dimensiones del cucharón.

DURACION DEL CICLO (T)

Es conveniente cronometrar este valor en la obra, en las condiciones reales de trabajo, en las

tablas que siguen se proporcionan las duraciones de los ciclos para condiciones promedio,

considerando la forma de cargado, las condiciones de operación y una distancia de recorrido del

cargador, del acopio al equipo de transporte, de 5 a 7 metros. Si el recorrido es mayor se deberá

incrementar la duración del ciclo en forma proporcional a la distancia que recorre la máquina.

CARGADO EN V CARGADO EN CRUZ

Tabla 12. Duración del ciclo para cargadores frontales en minutos

CONDICIONES

DE CARGA

FORMA DE CARGADO Y TAMAÑO DEL CUCHARON

CARGADO EN "V” CARGADO EN CRUZ

<3 M3 3.1 a. 5

M3 >5 M3 <3 M3

3.1 a. 5

M3 >5 M3

FACIL 0,6 0,7 0,8 0,55 0,65 0,75

PROMEDIO 0,7 0,8 0,85 0,65 0,75 0,8

MOD. DIFICIL 0,85 0,85 0,9 0,8 0,8 0,85

DIFICIL 0,9 0,9 0,95 0,85 0,9 0,9




Tabla 13. Duración del ciclo promedio para palas mecánicas en minutos

CONDICIONES

DE CARGA

FORMA DE CARGADO Y TAMAÑO DEL CUCHARON

CARGADO EN "V” CARGADO EN CRUZ

<3 M3 3.1 a. 5 M3 <3 M3 3.1 a. 5 M3

FACIL 0,7 0,75 0,7 0,75

PROMEDIO 0,75 0,85 0,75 0,85

MOD. DIFICIL 0,9 0,95 0,9 0,95

DIFICIL 0,95 1,0 0,95 1,0


2.4.5. PRODUCCION DE LOS CARGADORES FRONTALES

EN CARGA Y ACARREO

Los cargadores frontales también pueden efectuar trabajos de carga y transporte en distancias

relativamente cortas, no mayores a 300 metros y sobre plataformas con capas de rodadura

compactada y uniforme. Este tipo de trabajo se realiza en las plantas de trituración, en las plantas

de asfalto, en las plantas de hormigón, etc. En este caso se debe incrementar su ciclo de trabajo

incluyendo los tiempos que corresponden al recorrido de ida y de retorno, además de un tiempo

fijo para el llenado y descarga del cucharón, y los virajes.

T

qQ60

ZV

D

V

DT

RC

Donde:

D = Distancia de acarreo en metros

Z = Tiempo fijo

VC = Velocidad con carga en m/min.

VR = Velocidad de retorno en m/min.

Las velocidades de trabajo se pueden utilizar de la información del fabricante, de acuerdo al tipo

de maquina y las condiciones de las vías de circulación.

De manera referencial, para condiciones promedio de operación se pueden adoptar valores en los

rangos siguientes:



Tabla 14. Velocidades de acarreo en condiciones promedio

Condición de Trabajo Marcha Adelante

(Km/hra)

Marcha Atrás

(Km/hra)

Con Carga 6.8 a 8 7 a 8.2

Sin Carga 12 a 13 12 a 14

TIEMPO FIJO ( Z )

El tiempo fijo Z está compuesto por los tiempos parciales siguientes:

321 tttZ

t1 = tiempo de cargado 0.20 a 0.35 min.

t2 = tiempo de giro 0.15 “

t3 = tiempo de descarga 0.10 “

Tiempo Fijo ( Z ) = 0.45 a 0.60 min.

2.4.5.1. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCCION DE LOS CARGADORES

FRONTALES Y DE LAS PALAS MECANICAS

Para obtener la producción real de los cargadores frontales y las palas mecánicas se deberá

corregir la producción teórica aplicando los factores de pendiente, de eficiencia del trabajo y de

cucharón o acarreo. Los dos primeros tienen los mismos valores que los considerados para los

equipos anteriormente descritos. Cuando estas máquinas realizan trabajos de carga y transporte se

deberá considerar, además, el factor de resistencia a la rodadura.

FACTOR DE CUCHARON O DE ACARREO

Representa la disminución del volumen de material cargado al cucharón, debido al derrame

producido en la operación de levante y descarga, varia de acuerdo a la forma, humedad y tamaño

de las partículas.



Tabla 15. Valor "k" de acuerdo a las condiciones de trabajo

Condiciones de Operación Factor "k"

Cargado del cucharón fácil: cargado desde un acopio de tierra, o desde un montón de roca excavada

por otra máquina, el cucharón puede llenarse fácilmente. Se utiliza para arena, suelo arenoso, suelo

arcilloso con buen contenido de agua.

0,90 a 1.00

Cargado del cucharón en condiciones promedio: el cargado de tierra suelta desde el acopio es más

difícil, pero se puede llenar el cucharón. Se utiliza para arena, suelo arenoso, suelo arcilloso, grava sin

cernir, grava compactada.

0.85 a 0.95

Cargado del cucharón moderadamente difícil: difícil cargar cucharón lleno. Se utiliza para roca

pequeña acopiada por otra máquina, roca molida, arcilla dura, arena mezclada con grava, 0.80 a 0.85

Cargado difícil: difícil cargar el cucharón. Se utiliza para rocas grandes de forma irregular que forman

grandes espacios de aire, roca excavada con explosivos, piedras grandes, etc. 0.75 a 0.80

*Fuente: Manual de rendimiento KOMATSU

Este factor también se puede valorar en función del tamaño de las partículas de suelo, de acuerdo

a la tabla siguiente:

Tabla16. Factores de acarreo “k”

TAMAÑO FACTOR DE ACARREO “k”

Agregados húmedos mezclados 0,95 – 1,00

Agregados de 3 a 10 mm 0,95 – 1,00

Agregados uniformes hasta 3 mm 0,90 – 0,95

Agregados de 12 a 20 mm 0,85 - 0,90

Agregados mayores a 20 mm 0,80 - 0,85

Mezcla de tierra y roca 0,90 – 1,00

Roca de Voladura

Bien fragmentado 0,80 – 0,95

Fragmentación mediana 0,75 – 0,90

Mal fragmentada (con bloques o lajas) 0,60 – 0,75

*Fuente: Manual de rendimiento CATERPILLAR

De acuerdo a las consideraciones anteriores la productividad real de los cargadores frontales y de

las palas mecánicas se podrá calcular utilizando la siguiente expresión:

h)T(1

Ekp60qQ

q = Volumen del cucharón


k = Factor de cucharón

p = Factor de pendiente

h = Incremento del ciclo por altura




2.5. EQUIPO DE TRANSPORTE O ACARREO

2.5.1 DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

Entre el equipo utilizado para el transporte podemos citar a los camiones, volquetes, vagones,

remolques, traíllas, mototraíllas, etc. Estas unidades se utilizan en la construcción, para el

transporte del cemento, fierro, agregados, etc. En las construcciones viales, para el acarreo de

materiales desde los yacimientos o bancos de préstamo hasta los rellenos o terraplenes, para el

transporte de materiales clasificados con destino a las capas sub - base, base y para la

estabilización de plataformas o caminos de tierra, para transporte de mezclas asfálticas, etc.

2.5.1.1. CAMIONES DUMPERS

Son camiones de mayor capacidad y potencia que los volquetes, con una carga útil superior a 20

ton. la diferencia con los volquetes es que su chasis, motor y caja basculante se fabrican como

una unidad conjunta. Los camiones dumpers tienen dos variantes en cuanto a su uso específico,

dumpers para movimiento de tierras y dumpers para roca:

Los dumpers para movimiento de tierras están montados siempre sobre tres ejes, son construidos

para obras de largo alcance, con la capacidad necesaria para vencer las dificultades de caminos de

tierra mal conformados y cargar pesos ente 20 y 36 Ton, para lo cual están provistos de motores

con potencias que varían de 180 a 400 HP. Su caja de carga generalmente tiene doble o triple

fondo para resistir los impactos de la carga.

Los dumpers para roca están montados sobre dos ejes, están construidas especialmente para el

transporte de materiales pesados, como ser rocas de gran tamaño de difícil acomodo. Por sus

características impresionantes de tamaño y elevado peso no deben circular por carreteras

pavimentadas, su ciclo de trabajo debe ser corto para obtener su mayor rentabilidad. Están



equipados con motores diesel de 400 a 2000 HP de potencia, pueden transportar cargas con pesos

entre 36 y 250 Ton.

Su caja de carga está provista de una visera de protección, para evitar daños al techo de la cabina,

además de un refuerzo especial para soportar el impacto de los materiales pétreos.

2.5.1.2. VOLQUETES

Se utilizan para el transporte de tierra, agregados y otros materiales de construcción. Debido a las

altas velocidades que son capaces de desarrollar requieren de caminos adecuados, que faciliten el

aprovechamiento de su capacidad de transporte, a costos relativamente bajos.

Los volquetes son camiones fabricados en serie, con dos o tres ejes provistos de neumáticos,

sobre los cuales en vez de carrocería se ha montado una caja o tolva basculante. Pueden transitar

por carretera o terreno llano siempre que tenga la resistencia necesaria para soportar su peso, se

fabrican con capacidades entre 4 y 30 Ton, con motores a diesel o gasolina de 65 a 250 HP. La

caja de carga o tolva es de fabricación robusta, de acero de alta resistencia, dotada de un sistema

hidráulico de elevación, formado por uno o dos pistones accionados por la toma de fuerza del

motor y un eje de transmisión que está conectado a una bomba hidráulica.



VENTAJAS DE LOS VOLQUETES DE ACUERDO A SU CAPACIDAD

VOLQUETES PEQUEÑOS VOLQUETES DE GRAN CAPACIDAD

Fáciles de maniobrar, ventajoso para acarreos a

corta distancia.

Desarrollan velocidades más altas.

Es más fácil equilibrar el número de camiones con

la capacidad del cargador.

Mayor costo de operación por el número mayor de

chóferes que se requiere.

Mayor costo de adquisición por el mayor número

de volquetas necesario, para obtener una

determinada capacidad.

Mayor costo de mantenimiento, porque requieren

mayor cantidad de repuestos y más horas de mano

de obra.

Requieren menor inversión porque se necesita un

menor número de volquetes para el mismo

volumen de trabajo.

Menor número de camiones facilita el ciclo de

trabajo, evitando el embotellamiento y los tiempos

de espera.

Requieren menor número de chóferes.

Su mayor peso puede dañar los caminos de acarreo.

Mayor dificultad para equilibrar el número de

camiones con la capacidad del equipo de carga.

Requieren un cargador de mayor capacidad.

2.5.2. PRODUCTIVIDAD DE LOS VOLQUETES

La producción de los volquetes depende de la distancia de transporte, de la velocidad que puede

desarrollar la máquina, del estado del camino, de las características del equipo de carga, de la

habilidad del chofer, etc.

V

TT

60CQ

Cqn C

Donde:

C = Producción por ciclo m3/ciclo

TV = Duración del ciclo del volquete en min.

n = Número de ciclos necesarios para que el equipo de carga llene el volquete

qC = Capacidad del cucharón colmado (m3) (del cargador frontal o excavadora)

k = Factor de cucharón o de acarreo

SueltoMatC Kq

TonVolquetedelalNoCapacidadn

.

)(min



2.5.2.1. ESTIMACION DE LA DURACION DEL CICLO

La duración del ciclo de trabajo de un volquete, está compuesta por los siguientes tiempos:

Tiempo de carga "T1"

Es el tiempo necesario par que el cargador llene el volquete (depende de la capacidad y el ciclo

del equipo de carga).

Tcnt 1

Dónde: Tc = Ciclo del equipo de carga

Tiempo Fijo

Esta formado por:

t2 = Tiempo de descarga más el tiempo de espera para iniciar esta operación

t3 = Tiempo para maniobras del volquete y para que el cargador empiece la operación de carga

De acuerdo a las condiciones de operación, se puede adoptar los tiempos fijos siguientes:

Tabla 19. Tiempo fijo

CONDICION DE OPERACION t2 (min) t3 (min) tf = t2 + t3

Favorables 0.5-0.7 0.10-0.20 0.60-0.90

Promedio 1.0-1.3 0.25-0.35 1.25-1.65

Desfavorables 1.5-2.0 0.40-0.50 1.90-2.50

Tiempo de acarreo (ta)

Es el tiempo necesario para que el volquete cargado recorra la distancia existente hasta el lugar

de destino. Depende de la distancia de acarreo "D" y de la velocidad que desarrolla el volquete

con carga.

C

aV

Dt

Donde:

D = Distancia de acarreo (m)

VC = Vel. con carga en m/min.



Tiempo de Retorno (tR)

Es el tiempo que la volqueta requiere para regresar al lugar donde se encuentra el equipo de

carga. Depende de la distancia de acarreo "D" y la velocidad que puede desarrollar la volqueta

vacía.

R

RV

Dt

Donde: VR = Vel. de la volqueta vacía m/min.

De acuerdo a lo anterior la duración del ciclo de trabajo del volquete será igual:

RttttT a1fV

RC

fCVV

D

V

DtTnT

Donde:

n = Nº de ciclos del equipo de carga necesarios para llenar el volquete

TC = duración del ciclo del equipo de carga (min)

tf = tiempo fijo de la volqueta (min)

D = distancia de acarreo (m)

VC = velocidad con carga (m/min)

VR = velocidad volqueta vacía (m/min)

En caminos medianamente conservados las velocidades referenciales que pueden desarrollar los

volquetes en condiciones promedio, son las siguientes:

Tabla 20. Velocidades de trabajo

CONDICIONES DE TRABAJO VELOCIDAD EN KM/ HORA

D<1KM D=295KM D>5KM

CON CARGA Camino plano 20-25 30-35 35-40

Con subidas y bajadas 15-20 18-24 20-25

SIN CARGA Camino plano 25-30 35-40 45-50

Con subidas y bajadas 20-25 30-36 36-42

2.5.2.2. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE LOS VOLQUETES:

Para calcular la productividad real, se deben considerar los factores correspondientes a la

resistencia a la rodadura, la pendiente del camino y la eficiencia del trabajo; a los dos últimos se

les asigna los mismos valores que a los equipos anteriormente considerados, con la diferencia de



que el factor de operación puede tener un valor mayor, debido a la mayor oferta de chóferes

calificados.

Resistencia a la Rodadura

Este factor evalúa la resistencia que ofrece el camino al movimiento de las ruedas. Si no se

dispone de mayor información se pueden utilizar los valores siguientes:

Tabla 21. Resistencia a la rodadura

CONDICIONES DEL CAMINO FACTOR "r"

Plano y firme 0.98

Mal conservado pero firme 0.95

De arena y grava suelta 0.90

Blando y sin conservación 0.85

De acuerdo a lo escrito anteriormente, la productividad real de los volquetes se calculará

utilizando la siguiente expresión.

H)T(1

Erp60CQ

TRABAJO COMBINADO DE VOLQUETES CON EQUIPO DE CARGA

En el trabajo combinado que normalmente realizan los volquetes y los equipos de carga, es

deseable que la capacidad de operación de los volquetes sea igual al de los cargadores, para evitar

los tiempos de espera, esto ocurrirá si se encuentran las condiciones que satisfagan la siguiente

ecuación:

QVOLQUETA * M = QCARG. O EXC. * N

(1) (2)

Donde: N = Número de cargadores o excavadores

M = Número de volquetes

Si (1) > (2) Los volquetes tienen una capacidad excedente.

Si (1) < (2) Los cargadores tienen una capacidad excedente.



2.6. CAMIONES AGUATEROS

Son tanques de agua cilíndricos, montados sobre chasis de camión, que se utilizan para el regado

de terraplenes, con el fin de conseguir la humedad óptima especificada para una obra y facilitar el

trabajo de compactación. Los tanques de acuerdo a la potencia del motor y el número de ejes del

camión, pueden tener una capacidad que varía de 2.000 a 30.000 lts.

Están equipados con un regador horizontal en la parte trasera y debajo del tanque, el sistema de

vaciado del agua puede ser por gravedad o a presión, en cuyo caso estará equipado con una

bomba de agua; comparativamente el vaciado a presión ofrece mayores ventajas.

2.6.1. PRODUCTIVIDAD DE LOS CAMIONES AGUATEROS

La producción de los camiones aguateros depende de la distancia de transporte, de la velocidad

que puede desarrollar la máquina, del estado del camino, de la capacidad de las bombas de agua,

de las condiciones de descarga, etc.

A

TT

CQ60

Donde: C = Capacidad del tanque en litros

TA = Duración del ciclo del camión aguatero en minutos

Duración del Ciclo " TA "

El ciclo del camión aguatero está determinado por la suma de los tiempos parciales siguientes:

Tiempo de Carga "t1": Es el tiempo necesario para llenar de agua el tanque del camión,

utilizando bomba o por gravedad. Si se utiliza una bomba será igual a:

𝒕𝟏 =𝑪

𝑱 Siendo J = rendimiento de la bomba en lts/min. :



Para una bomba de 2" J = 215 Lts/min



Tiempo Fijo "tF": Representa el tiempo que demandan las maniobras para que el camión se

ubique en el lugar de carga y para que la bomba de agua empiece a funcionar. En condiciones

promedio se puede asignar valores que varían de 1 a 1,5 min.

Tiempo de Descarga "t2": Es el tiempo que demora el camión en vaciar el agua, a través del

regador, en la superficie del relleno. En promedio se puede considerar un caudal de vaciado de

400 a 600 Lts/Min, por lo cual:

VJ

Ct 2

Donde: Jv = Caudal de vaciado 400 a 600 lt/min

Tiempo de Acarreo "ta": Es el tiempo necesario para que el camión aguatero cargado se

traslade desde la fuente de agua hasta el sector de trabajo.

C

aV

Dt

donde: D = Distancia de acarreo en metros

VC = Velocidad del camión cargado en m/min.

IEMPO DE RETORNO "tr": Es el tiempo que el camión utiliza para retornar a la fuente de

agua.

r

rV

Dt

Donde: Vr = Velocidad del camión vacío en m/min.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto, la duración del ciclo de un camión aguatero será igual a:

rC

rafAV

D

V

DC

J

CtttttT

500min25.121



min25.1500

rC

AV

D

V

DC

J

CT

Las velocidades que pueden desarrollar los camiones aguateros son similares a las velocidades

sugeridas para la productividad de los volquetes.

2.6.2. PRODUCTIVIDAD EN FUNCION DEL MATERIAL HIDRATADO

En la construcción de terraplenes, la cantidad de agua que se requiere agregar a los materiales

para obtener una humedad adecuada para la compactación, depende del tipo de material y de su

humedad natural, esta cantidad se determina en laboratorio mediante el Ensayo de Compactación

(Proctor Estándar o Modificado). El resultado obtenido es un porcentaje de agua en relación al

peso del material

En condiciones promedio, la cantidad de agua requerida es igual al 6 %. Por ejemplo para un

suelo con un peso específico de 1.500 kg/m3, la cantidad de agua para 1 M3 de material será igual

a 90 litros.

Si [i] es la cantidad de agua en litros requerida por cada metro cúbico de suelo La productividad

del camión aguatero, en función de los metros cúbicos de material hidratado será igual a:

Hora

HidratM )(3

ATi

C60Q

2.6.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE CAMIONES AGUATEROS

Para calcular su productividad real, se deben considerar los factores correspondientes a la

resistencia a la rodadura, la pendiente del camino y la eficiencia del trabajo. Los valores de estos

factores son iguales a los considerados para la productividad de los volquetes.

)1(

60

hTi

EprCQ

A

TA = Duración del ciclo [min]

C = Capacidad del tanque [Litros]

r = Resistencia a la rodadura

i = Cantidad de agua [Litros/M3]





2.7. EQUIPO PARA LA CONSTRUCCION DE TERRAPLENES

2.7.1. MOTONIVELADORAS

2.7.1.1 DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

Están compuestas de un tractor de cuatro ruedas, que en su parte delantera tiene un brazo largo o

bastidor apoyado en un tren delantero de dos ruedas, las cuales son de dirección. La máquina está

equipada con una hoja de corte montada entre sus ejes delantero y trasero, la cual está dotada de

movimientos vertical y horizontal, de rotación y de translación en su propio plano. El

movimiento horizontal de la hoja varía de 0° a 180° en relación al eje longitudinal de la máquina,

y en el plano vertical su inclinación puede llegar a 90° en relación al suelo.

La gran movilidad de esta hoja le permite situarse con precisión en diversas posiciones, puede girar

horizontalmente mediante la rotación del círculo de giro, e inclinarse lateralmente con relación a su

eje vertical, también puede inclinarse con relación a su eje horizontal, además puede desplazarse

vertical y lateralmente, lo cual le permite cortar, mezclar, nivelar y botar a un costado el material de

exceso.

Las motoniveladoras tienen amplia maniobrabilidad y radio corto de viraje, debido a su bastidor

articulado y a las ruedas delanteras de viraje cerrado. Sus ruedas delanteras tienen inclinación lateral

con respecto a sus propios ejes, lo que les permite adaptarse fácilmente a los desniveles del terreno y

soportar empujes laterales cuando trabaja con la cuchilla inclinada.



Están dotadas de un escarificador frontal que opcionalmente se acomoda en la parte delantera o

trasera del equipo. Este aditamento se utiliza para aflojar el suelo cuando el material a ser cortado

se presenta muy duro. El escarificador normalmente está compuesto de 11 dientes removibles que

pueden ser ajustados hasta una profundidad de 30 cm. Si el suelo fuera demasiado duro, se puede

reducir el número de dientes.



Escarificador montado en la parte delantera

Escarificador montado en la parte trasera

Estas dimensiones varían según la marca y el modelo.

La potencia de su motor varía de 115 a 500 HP, con la que son capaces de alcanzar velocidades de

hasta 45 Km/hora, cuando se desplazan de un lugar a otro sobre caminos bien conformados.

Las motoniveladoras tienen uno o dos ejes de tracción, pudiendo ser de eje trasero sencillo o de eje

trasero en tándem. Las de eje simple se denominan moto conformadoras y se utilizan para el

mantenimiento de carreteras pavimentadas. Las de mayor uso son las de eje trasero en tándem, con

su eje delantero articulado al brazo del bastidor, esta disposición ofrece mayores ventajas que le

permiten nivelar con mayor precisión, gracias a que el eje tándem absorbe las oscilaciones de la

máquina producidas por los desniveles del terreno.

Por ser una máquina de comandos sensibles, usada en operaciones de acabado, su rendimiento

operacional depende en gran manera de la buena organización de su trabajo y de la habilidad del

operador.

Las motoniveladoras son máquinas especialmente construidas para efectuar trabajos de mezclado,

conformación, nivelación y afinado, entre los cuales se pueden citar los siguientes:



Conformación y nivelación de Plataformas y de terraplenes

Mezclado, revoltura y extendido de materiales

Extendido de ripio y de mezclas asfálticas

Perfilado y afinado del movimiento de tierras

Apertura y limpieza de cunetas de drenaje superficial

Remoción y desbroce de vegetación

Conformación y mantenimiento de taludes de corte

Regularización de capas que serán compactadas en los terraplenes

Mantenimiento de caminos en general

2.7.1.2. PRODUCTIV1DAD DE LAS MOTONIVELADORAS

La productividad de las motoniveladoras depende de las dimensiones de su hoja de corte, del tipo

de suelo, de la velocidad que puede alcanzar la máquina, de la distancia de trabajo, del número de

pasadas necesario para ejecutar el trabajo, del espesor o profundidad de la capa, de la habilidad

del operador, etc.

hra.

m

TN

)L(Ld60Q

2

oeAT

hra.

m

TN

)L(Led60Q

3oe

T

Dónde:

QAT = Productividad teórica en área [m2/hra]

QT = Productividad teórica en volumen [m3/hra]

d = distancia de trabajo recorrida por el equipo [metros]

e = espesor de la capa, definida en función de la especificación que rige la obra [metros]

Le = ancho útil en cada pasada, (depende del ángulo elegido para la hoja de corte)[m]

Lo = ancho de traslape [m]

N = número de pasadas necesarias para ejecutar el trabajo

T = tiempo de duración del ciclo de trabajo para a ejecutar una pasada [minutos]

LONGITUD EFECTIVA DE LA HOJA (Le)



Varía de acuerdo al ángulo de trabajo de la hoja de corte, su valor depende del tipo de trabajo, de

las características del material, del tamaño de la máquina, etc., en general se eligen ángulos en el

rango de 15 a 35 grados. En condiciones promedio β = 25 grados

Para un ángulo de 25º

L = Longitud de hoja

Le = Longitud efectiva de hoja

15º a 50º

ANCHO DE TRASLAPE

Representa el ancho de la faja que la máquina repasa entre la pasada anterior y la siguiente, en

condiciones normales se puede adoptar un valor promedio de 30 cm.

ESPESOR DE LA CAPA

En la construcción de terraplenes, se refiere al espesor de la capa de relleno, el cual puede ser

medido antes o después de la compactación, según el caso será espesor suelto [es], o espesor

compactado [ec]. En los trabajos de nivelación, escarificado, perfilado, reparación de caminos,

limpieza de maleza, conformación de subrasantes y reparación de caminos, la productividad de la

moto niveladora se calculará en superficie [m2/hra].

βCosLLe

L0.905cos LLo

e 2



NUMERO DE PASADAS

Depende del tipo de trabajo que ejecutará la motoniveladora, de las características del material,

del ancho de la hoja y del espesor de la capa. En condiciones promedio se pueden utilizar los

valores referenciales de la Tabla 22.

VELOCIDAD DE TRABAJO

La velocidad es el factor más difícil de evaluar, porque en gran medida depende de la habilidad

del operador y del tipo de suelo donde se ejecuta el trabajo, además la velocidad depende de la

potencia del motor de la máquina, del espesor de la capa y del tipo de trabajo. Para condiciones

normales se puede utilizar, como referencia, los valores siguientes

Tabla 22. VELOCIDADES DE TRABAJO Y NÚMERO DE PASADAS

Tipo de Trabajo Velocidades [metros/hora] Numero de

Pasadas Avance Retroceso

Nivelación 3600 – 5400 5000 - 5400 5 – 7

Escarificado 3200 – 3800 5000 - 5400 2 – 4

Perfilado 3600 – 5400 5000 - 5400 3 – 5

Limpieza de maleza 2600 – 3200 5000 - 5400 3 – 5

Conformación de subrasantes 3200 – 3800 5000 - 5400 4 – 6

Mezcla de materiales y

conformación de capas de relleno 3200 – 3800 5000 - 5400 8 – 12

Excavación de zanjas

2000 - 3000 5000 - 5400 2 – 4

Reparación de caminos 2600 – 3100 5000 - 5400 5 - 7

DURACIÓN DEL CICLO DE TRABAJO

El tiempo total del ciclo de trabajo será la sumatoria de los tiempos utilizados en las operaciones

de corte, revoltura, nivelación y/o escarificado, y en las maniobras de viraje. La duración del

ciclo depende de la longitud del tramo de trabajo [d] en metros y de la velocidad que la máquina

puede imprimir en las diferentes operaciones:

f

ra

tV

d

V

dT



Dónde:

d = distancia de trabajo [m]

va = velocidad de avance [m/min]

vr = velocidad de retroceso [m/min]

tf = tiempo fijo [tf = 0 a 1 minuto]

2.7.1.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE LAS

MOTONIVELADORAS

Para corregir la producción teórica de las motoniveladoras se deben considerar los factores: de

hoja, de pendiente del terreno y el factor de eficiencia del trabajo, cuyos valores son iguales a los

utilizados para los tractores de orugas. El factor de altura influye incrementando el ciclo de

trabajo en la misma proporción a la disminución de potencia ocasionada por la elevación sobre el

nivel del mar:

hra.

m

h)T(1N

pEF)L(Led60Q

3hoe

donde:

Q = Productividad de la Motoniveladora [M3/hra]

Fh = Factor de hoja



Le = ancho útil en cada pasada, (depende del ángulo de trabajo elegido) [m]

Lo = ancho de traslape [m]

N = número de pasadas necesarias para ejecutar el trabajo

T = tiempo de duración del ciclo de trabajo para a ejecutar una pasada [minutos]

d = distancia de trabajo [m]



2.7.2. EQUIPO DE COMPACTACION

2.7.2.1. CONCEPTOS BASICOS

Que es compactar?

Es la operación mecánica que se ejecuta para elevar la densidad del suelo, su peso por unidad de

volumen, con el fin de aumentar su resistencia. Todo relleno para obras viales, hidráulicas o de

fundación de estructuras debe ser construido mediante capas de suelo, las que deben ser

sometidas a un proceso de compactación hasta conseguir la densidad requerida por las

especificaciones de la obra.

Para conseguir una buena compactación, se deben controlar tres factores importantes:

Granulometría del material

Contenido de agua del material

Esfuerzo de compactación

Granulometría del Material

Representa la distribución de las partículas en porcentajes de acuerdo a su tamaño. Un suelo tiene

buena granulometría si el tamaño de las partículas es variado y su distribución uniforme. Si la

mayor parte tiene igual tamaño, su granulometría es inadecuada, por lo cual es difícil

compactarlo. Mientras mayor sea la diversidad de tamaños, los vacíos existentes entre las

partículas grandes se llenarán fácilmente con las partículas de menor tamaño, dando como

resultado una mayor densidad.

Inadecuado Bueno

Contenido de Agua o grado de humedad del suelo

Para cada tipo de suelo y un determinado esfuerzo de compactación, se tiene un contenido óptimo

de humedad, expresado en porcentaje de peso del suelo seco, esta humedad permitirá obtener la

densidad máxima.



Es muy difícil o tal vez imposible conseguir una compactación adecuada, sí los materiales están

muy secos o muy húmedos, a cada tipo de suelo le corresponde un cierto contenido de agua, el

cual se denomina "humedad Optima".

La humedad óptima se determina en laboratorio, mediante la obtención de densidades de núcleos

preparados con diferentes contenidos de humedad, hasta obtener la densidad máxima. Este

ensayo denominado de Compactación o Proctor relaciona la densidad con el contenido de

humedad.

El grado de compactación especificado es, en general, más alto para las capas superiores del

terraplén que para las capas inferiores. Un requerimiento de compactación de 95% significa que

el material compactado debe tener una densidad igual o mayor al 95% de la densidad máxima

obtenida en laboratorio.

Esta densidad se obtiene haciendo que la humedad de trabajo sea aproximadamente igual a la

humedad óptima de laboratorio, además de elegir el equipo de compactación adecuado

Esfuerzo de Compactación

Es la energía mecánica que se aplica al suelo, utilizando una máquina, con el objeto de apisonarlo

para aumentar su densidad. El proceso de compactación se realiza utilizando uno de los

siguientes métodos:

Por peso estático o compresión

Por acción de amasado o manipulación

Por percusión o impacto (golpes fuertes)

Por vibración o sacudimiento

Por peso estático o compresión:

Consiste en aplicar un peso sobre la superficie del suelo, el cual produce la ruptura de las

esfuerzos internos que unen las partículas entre si, produciendo su reacomodo en nuevos enlaces

más estables. Este principio se aplica en las apisonadoras o rodillos lisos que no producen

vibración, por lo cual su peso propio aplicado sobre el material se traduce en compresión, la cual



se transmite hacia el interior distribuyéndose en forma de bulbo, cuyo valor disminuye con la

profundidad en forma exponencial. La compactación estática se aplica únicamente en capas de

espesor reducido.

Por acción de amasado o manipulación:

Esta acción produce tensiones tangenciales que redistribuyen las partículas del suelo, con el fin

de aumentar su densidad. Las maquinas que mejor aprovechan esta fuerza de compactación son

los rodillos pata de cabra o de pisones, y los compactadores de neumáticos de ruedas alternadas.

Por percusión o impacto (compactación dinámica)

Utiliza una fuerza de impacto aplicada sobre la superficie del terreno. Depende del peso de la

máquina y de la altura de caída del pisón. Pueden ser de baja energía como los compactadores de

mano (ranas), que transmiten al suelo hasta 600 golpes por minuto; o de alta energía como los

rodillos vibratorios que producen 1.400 a 3.500 golpes por minuto.

Por vibración:

Es la forma de compactación más utilizada en la actualidad. La vibración se consigue utilizando

una masa excéntrica que gira dentro de un rodillo liso, la cual ocasiona una fuerza centrifuga que

se suma o se resta al peso de la máquina para producir una presión sobre el suelo, la cual depende

de varios factores como el peso de los contrapesos, de las distancias al centro de rotación y al

centro de gravedad, y de la velocidad de rotación.

En resumen la compactación por peso estático se obtiene utilizando apisonadoras estáticas de

rodillo liso. La acción de amasado producen los rodillos pata de cabra o los compactadores

neumáticos con ruedas oscilantes. El esfuerzo de vibración se consigue usando vibro

compactadores de rodillo liso o pata de cabra. La compactación por percusión se utiliza



generalmente en pequeñas obras, como ser instalación de tuberías de agua, alcantarillado,

electricidad, etc.

2.7.2.2 MAQUINARIA DE COMPACTACIÓN

Entre los compactadores que se usan con mayor frecuencia en los trabajos de compactación de

plataformas y terraplenes en carreteras, aeropuertos, vías urbanas, presas de tierra, etc., se puede

citar los siguientes:

Compactadores con rodillo pata de cabra

Compactadores con rodillo liso vibratorio

Compactadores de ruedas neumáticas

Compactadores combinados

Apisonadores estáticos

COMPACTADORES PATA DE CABRA

Están formados por rodillos cilíndricos huecos, en cuya superficie van montados pisones de

sección prismática que se asemejan en su forma a las patas de cabra, con un alto de 20 a 25

centímetros. Estos rodillos están montados en un bastidor, que se acopla a un tractor para su

remolque, los mismos se fabrican en pares, en tandem o simples. La energía de compactación se

obtiene por la presión de contacto de una hilera de pisones, sobre la cual se distribuye el peso

total de la máquina.



Estos rodillos pueden ser remolcados o autopropulsados, ambos pueden ser apisonadores o

vibratorios. El número de rodillos depende de la potencia del tractor de remolque. Para aumentar

su peso estos rodillos, que son huecos, son lastrados con arena u otro material,.

Se usan preferentemente en la compactación de suelos cohesivos, formados por partículas finas.

El espesor de la capa compactada debe ser igual a la altura de los pisones, para obtener una

compactación óptima.

COMPACTADORES DE RODILLOS VIBRATORIOS

Son rodillos vibratorios que se utilizan especialmente en conglomerados granulares, en cantos

rodados y en mezclas asfálticas. De acuerdo al tipo de material se debe graduar la amplitud y

frecuencia de vibración. Pueden ser remolcados o autopropulsados:

Rodillos vibratorios remolcados: Se usan preferentemente en lugares donde los autopropulsados

tienen dificultades de tracción.

Rodillos vibratorios autopropulsados: Se fabrican en diversidad de tamaños y modelos, con uno o

dos rodillos, con pesos que varían de 1 a 18 Ton; anchos de rodillo de 1 a 2,20 -metros;

frecuencias de vibración de 1800 a 3600 r.p.m., amplitudes de vibración de 0,3 a 2 mm; y

velocidades de trabajo de 2 a 13 km/hra. Una misma máquina trabajando a baja velocidad

compactará una capa de mayor espesor, aumentando la velocidad disminuirá su capacidad de

compactación, debido a que disminuye su alcance en profundidad.



COMPACTADORES PATA DE CABRA DE ALTA VELOCIDAD

Los compactadores Pata de Cabra de alta velocidad, están formados por cuatro ruedas o tambores

de acero, provistos de patas o pisones, tienen propulsión propia a través de un motor diesel de

170 a 300 HP de potencia, tienen anchos de compactación que varían de 3 a 3,80 metros;

desarrollan velocidades entre 5 y 35 km/hora. Además están equipados con una hoja topadora de

control hidráulico que se utiliza para el esparcimiento del material y para uniformar el terreno; los

más conocidos son los construidos por las fábricas CATERPILLAR, KOMATSU, BOMAG Y

DYNAPAC.

COMPACTADORES NEUMÁTICOS



El mayor uso de estos equipos se realiza en la construcción de carpetas asfálticas, capas base y

sub base, capas estabilizadas, etc., donde su efecto resulta superior al de otro tipo de

compactador, ya que puede conseguir un perfecto cierre de poros y superficies uniformes libres

de defectos. Son unidades de marcha rápida que disponen de un número impar de llantas que

puede ser 7, 9 ú 11 montadas en dos ejes, por ejemplo sin son de siete, 3 están en el eje delantero

y 4 en el eje trasero. Las llantas están colocadas de tal manera que las traseras cubren los espacios

no compactados por las delanteras. Tienen pesos que varían de 6 a 24 toneladas, o más.

El tipo de compactación que utilizan es el apisonamiento estático, sus ruedas pueden tener

suspensión oscilante. Para aumentar su peso se utilizan lastres colocados sobre su bastidor

rectangular, este incremento de peso tiene la desventaja de aumentar la resistencia a la rodadura,

disminuyendo la velocidad de trabajo.

La compactación que se consigue con este tipo de compactador depende de la presión de contacto

de los neumáticos, la que a su vez depende de la presión de inflado; por esta razón los

compactadores con neumáticos de alta presión serán los más eficientes.

COMPACTADORES COMBINADOS

Están formados por un rodillo vibratorio liso montado en su eje delantero, y de un eje trasero

provisto de ruedas neumáticas (4 a 5), para mejorar las condiciones de compactación y obtener

una mayor uniformidad de la superficie terminada. Se fabrican en una amplia variedad de pesos y

modelos.



APISONADORES ESTÁTICOS

Son máquinas compactadoras que comprimen el material por efecto de su elevado peso. El efecto

de compactación es mucho menos profundo que el de los rodillos vibratorios. Se utilizan

principalmente para el acabado de capas granulares, para el mantenimiento de canchas de tenis, y

excepcionalmente en la compactación de carpetas asfálticas. Se fabrican con pesos de 2 a 30

toneladas, de dos o tres ejes, cada eje lleva un rodillo de acero liso.

2.7.2.3 SELECCIÓN DEL EQUIPO DE COMPACTACIÓN

La elección del equipo de compactación se debe efectuar considerando la diversidad de los suelos

y la variedad de modelos disponibles. Para este fin es conveniente agrupar los suelos en dos

grupos: cohesivos y granulares

Suelos Cohesivos: Tienen un mayor porcentaje de partículas finas y muy finas (materiales

arcillosos), las fuerzas internas de cohesión tienen un papel preponderante.

Suelos Granulares: Formado por partículas de mayor tamaño, en las cuales no existe cohesión,

en cambio presentan fuerzas de rozamiento interno.

Para los suelos cohesivos la acción de amasado es la única capaz de producir esfuerzos internos

para vencer la resistencia producida por las fuerzas de cohesión, por lo cual los más

recomendados son los equipos tipo pata de cabra o combinados.

Para los suelos granulares o arenosos la acción más adecuado es la vibración, que anula las

fuerzas de rozamiento para conseguir el acomodo de las partículas, reduciendo la cantidad de



vacíos y aumentado la densidad del suelo. El mayor rendimiento se consigue cuando la vibración

producida por el rodillo entra en resonancia con la oscilación del material que se está

compactando, a una frecuencia que depende del tipo de suelo y de las características del rodillo.

En la mayoría de los suelos se encuentran materiales cohesivos y granulares en diferentes

proporciones, para los cuales no es suficiente un solo tipo de esfuerzo de compactación. Para este

caso, los fabricantes ofrecen modelos que se adaptan a todo tipo de suelos, mediante la

combinación de diferentes esfuerzos de compactación, por ejemplo los vibrocompactadores con

rodillo pata de cabra, que combinan la vibración y el amasado, consiguen una rápida

compactación de mezclas de suelos que específicamente no son cohesivos ni granulares.

Los rodillos neumáticos de gran diámetro y anchura, con alta presión interna, pueden compactar

una variedad de suelos, de igual manera los compactadores neumáticos de ruedas oscilantes

tienen su campo de aplicación en suelos constituidos por mezclas de arcilla, limo y arena.

En general es necesario considerar los siguientes aspectos:

o El peso estático tiende a dar mayor compactación cerca de la superficie.

o La vibración profundiza la compactación en los materiales granulares.

o Una leve acción de amasado aumenta la densidad.

o La presión de inflado y la superficie de contacto de los neumáticos son los factores que

determinan la capacidad compactadora de los compactadores de neumáticos.

o La vibración aumenta la eficacia a medida que disminuye la cohesión y aumenta el

carácter granular del material, alcanzando su valor máximo en las arenas y su mínimo en

las arcillas.

o De las consideraciones anteriores se deduce que la compactación requerida se obtiene con

mayor facilidad con la adecuada combinación de carga por rueda, presión de contacto y

acción de amasado y/o vibración.

Finalmente para evitar errores en la organización de trabajos de compactación, por la variedad de

factores que intervienen en ella, los cuales serán diferentes para cada obra, es necesario efectuar

pruebas de compactación al inicio de cada obra, para elegir el equipo, el espesor de la capa de

relleno, el número de pasadas, la velocidad de trabajo, la humedad del material, etc..

2.7.2.4. SECUENCIA DE LA CONSTRUCCIÓN DE TERRAPLENES

Para construir un terraplén, inicialmente se eligen los materiales que serán utilizados de acuerdo a las

especificaciones de la obra, con los cuales se realizan ensayos de laboratorio para determinar la

densidad máxima y la humedad óptima. Posteriormente se cumplen los siguientes pasos:

a. Transporte y desparramado del material, utilizando cargadores frontales y volquetas o

mototraíllas, hasta obtener el espesor de capa deseado.



b. Humedecimiento del material utilizando camiones aguateros, si su humedad natural es

menor a la óptima. En cambio si la humedad natural es superior a la óptima será necesario

disminuir la misma, por aireación del material, hasta conseguir un valor próximo al de la

humedad óptima.

c. Mezclado por revoltura del material, para conformar una capa homogénea y de espesor

uniforme, utilizando motoniveladoras.

d. Compactación de la capa de relleno utilizando el equipo adecuado, la máquina realizará el

número de pasadas necesario para alcanzar la densidad especificada.

e. Control de compactación, mediante la determinación de la densidad en sitio, la cual es

comparada con la densidad máxima de laboratorio, de acuerdo al porcentaje establecido

por las especificaciones del proyecto. Si la densidad es inferior a la especificada se deberá

repetir el proceso de compactación.

2.7.2.5. PRODUCTIVIDAD DEL EQUIPO DE COMPACTACIÓN

La productividad del equipo de compactación depende del ancho efectivo de los rodillos, del tipo

de suelo, de la velocidad de trabajo de la máquina, del número de pasadas necesario para obtener

la densidad especificada, del espesor de la capa, etc.

hora

m

N

VeW 3*

Q

Donde:

Q = Producción por hora (en volumen suelto o compactado [m3/hora]

V = Velocidad de operación (m/hora)

W = Ancho efectivo de compactación (m.)

e = Espesor de la capa de compactación (m)

N = Número de pasadas de] compactador por capa

Velocidad de Trabajo

En condiciones normales se sugiere adoptar los valores referenciales siguientes:

Compactador Neumático 2,0 a 4,0 km/hora

Rodillo Vibratorio (liso o pata de cabra) 2,0 a 3,0 km/hora



Ancho Efectivo de Compactación

Es el ancho del rodillo menos el ancho de traslape "Lo". El traslape tiene un valor estimado que

varía de 0,20 a 0,30 metro

Número de Pasadas (N)

Es el número de pasadas que el compactador debe efectuar para conseguir la densidad requerida,

se determina sobre la base de los resultados de las pruebas de compactación. Si no se dispone de

esta información, se pueden asumir los siguientes valores:

Compactador Neumático 8 a 10 pasadas

Rodillo Vibratorio (Liso o pata de cabra) 10 a 12 pasadas

Espesor Compactado por Capa

El espesor de compactación se determina de acuerdo a las especificaciones que rigen en la obra, o

de acuerdo a los resultados de las pruebas. En general este espesor varía de 0,10 a 0,50 metro

considerando volumen suelto.

2.7.2.6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE COMPACTADORES

Se considera únicamente los factores de altura y de eficiencia del trabajo, asumiendo un operador

de habilidad [О = l] y un tiempo efectivo de trabajo de 50 minutos por cada hora transcurrida, se

obtiene un factor de eficiencia del trabajo E = 0,83. La influencia de la altura determinará el

incremento del número de pasadas:

PRODUCTIVIDAD REAL DE LOS COMPACTADORES

hora

m

hN

eEVW 3

)1(

Q

Donde:

Q = Productividad real

W = Ancho efectivo de compactación

V = Velocidad de trabajo (metros/hra)

N = Número de pasadas

e = Espesor de la capa de relleno


El tipo de volumen dependerá de las condiciones en que se mide el espesor de la capa de

compactación, por ejemplo, si el espesor es de la capa suelta, la producción estará dada en m3

sueltos; si el espesor es de la capa compactada, la producción será en volumen compactado.



2.8. EQUIPO PARA LA CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

2.8.1 PLANTAS DE ASFALTO

2.8.1.1. DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

Las plantas asfálticas, son instalaciones complejas, que se utilizan para la mezcla de los

materiales que forman el concreto asfáltico (cemento asfáltico y agregados) hasta obtener un

material homogéneo, que después de ser compactado, tendrá la resistencia suficiente para

soportar las cargas del tráfico.

Estas instalaciones responden a la demanda de producción de grandes volúmenes de mezclas

asfálticas, para la construcción de pavimentos urbanos y viales, cumpliendo las exigencias de las

especificaciones técnicas que rigen estas obras.

PARTES DE UNA PLANTA DE ASFALTO

Alimentador de agregados en frío, compuesto por tolvas, donde están almacenados los distintos

tipos de áridos que se precisan para preparar mezclas asfálticas.

Secador de áridos, encargado de eliminar la humedad y elevar la temperatura de los agregados,

hasta obtener la temperatura especificada, antes de que ingresen al mezclador.



Grupo de clasificación y dosaje, compuesto

por una criba vibrante de tres a cuatro bandejas,

una tolva y una báscula acumulativa, encargada

de regular la alimentación de agregados desde

los buzones.

Mezclador, formado por una hormigonera

asfáltica encargada de producir un concreto

homogéneo, mediante la combinación de

agregados, filler y cemento asfáltico. Al terminar la mezcla, el material pasara a un depósito

donde se acumula la producción, para ser vaciada al equipo de acarreo que transportará a la obra

para su distribución y compactación inmediata. Este sistema debe evitar demoras para garantizar

la producción continua del mezclador.

Dispositivos para depuración de gases y

recuperación de filler, tienen por objeto disminuir la

contaminación atmosférica y recuperar el filler

contenido en el polvo que arrastran los gases

producidos por el asfalto caliente. El dispositivo más

utilizado está formado por una batería de ciclones que

puede recuperar de un 90 a un 96 % del total de polvo

arrastrado.

Tanque para la alimentación y calentamiento del

cemento asfáltico, su utiliza para el suministro del

betún asfáltico. La dosificación de este material puede

efectuarse en peso y en volumen; en el primer caso será necesaria una báscula especial, cuya

exactitud será independiente de la temperatura del asfalto. El control por volumen, mediante una

bomba de asfalto, puede alcanzar idéntica exactitud, si se garantiza una densidad constante del

asfalto.

Sistema calefactor, constituido por quemadores de fuel-oil, o de serpentines de aceite caliente.

Su acción alcanza al elemento secador, a los circuitos del ligante, a los dosificadores y a la tolva

acumulativa. Su función principal es calentar los agregados hasta la temperatura especificada y

mantener una temperatura constante en todos los elementos de almacenamiento y preparación de

la mezcla.

2.8.1.2. TIPOS DE PLANTAS ASFALTICAS

De acuerdo a la forma de suministro de los agregados y el tipo de mezclador, las plantas de

asfalto pueden ser de producción continua o discontinua.



INSTALACIONES MEZCLADORAS CONTINUAS

El mezclador se alimenta desde un extremo con un flujo de agregado caliente en proporciones

convenientes. Los materiales a medida que se mezclan se desplazan hacia el extremo de descarga

del mezclador. Al llegar a la salida los agregados y el asfalto ya están mezclados formando el

concreto asfáltico.

Las compuertas de ingreso al mezclador, son regulables y cada una está calibrada para dejar

pasar la cantidad necesaria de material, de acuerdo a la velocidad de mezclado.

Se considera que el material depositado en cada ciclo del mecanismo de transmisión del

alimentador, o en un intervalo de tiempo elegido, es una unidad; y las proporciones de cada

componente se calculan exactamente como en una planta discontinua.

Suministro de asfalto: Las plantas mezcladoras continuas están equipadas con bombas de

asfalto de desplazamiento positivo de dos tipos. La primera es una bomba de volumen fijo que se

regula cambiando los engranajes de mando o ajustando la cavidad interna, se conecta

automáticamente a los alimentadores de agregados. La otra es una bomba de volumen regulable,

controlada por un volante de regulación.

Mezclador: La función de un mezclador de paletas del tipo continuo es similar al de una

instalación discontinua. La diferencia es que en lugar de mezclar por bachadas, los materiales son

mezclados en forma continua a medida que van siendo impulsados al compartimiento de

descarga.

INSTALACIONES MEZCLADORAS DISCONTINUAS

Suelen utilizarse en la producción de concretos asfálticos de gran calidad. La diferencia esencial

entre ambos tipos, reside en la forma de amasado, por lo que exteriormente, la instalación no

ofrece otra característica singular, como no sea la derivada del modelo o marca.



En este tipo de planta el agregado

caliente es extraído de su depósito

en cantidades predeterminadas para

una bachada, en el mezclador se

incorpora la cantidad correcta de

agregados y de asfalto y se realiza

el mezclado. El concreto asfáltico

preparado se vuelca en un volquete

para su traslado a obra.

Las partes más importantes de esta planta son: balanza tolva para agregados, cubeta y medidor de

asfalto y silo de almacenamiento de mezcla.

Balanza tolva para agregados: El vertido de los agregados de los depósitos de calentamiento a

la tolva de pesaje debe comenzar por los de mayor tamaño, disminuyendo progresivamente hasta

el tamaño más fino, añadiendo el filler mineral en último lugar. La cantidad que debe aportar

cada tolva es determinada por el volumen de la bachada y la proporción en la que participa cada

tipo de agregado. La tolva de pesado se cuelga de una báscula de balacin y se pesan

acumulativamente los agregados.

En las tolvas en caliente debe haber siempre material suficiente para completar una amasada

antes de que empiece la descarga. Si una tolva se está vaciando o está demasiado llena, es posible

que se deba ajustar la alimentación en frío.

Cubeta y medidor de asfalto: El asfalto puede pesarse en un recipiente especial o puede medirse

con un medidor para cada bachada. Cuando se pesa para cada mezcla, se bombea el asfalto a una

cubeta de tara conocida y se pesa en una báscula.

Si se usan dispositivos medidores, la medición es por volumen. Pero como éste cambia con la

temperatura, algunos medidores tienen dispositivos compensadores que corrigen el flujo de

asfalto de acuerdo a la temperatura.

Se debe pesar el volumen de asfalto bombeado entre dos lecturas del medidor, para poder calibrar

el pesaje.

Mezclador: En las plantas asfálticas modernas se emplean mezcladoras de paletas de ejes

gemelos. En las plantas discontinuas esta unidad se monta directamente debajo de la caja de

pesado y de la cubeta de asfalto, pero lo suficientemente alto para descargar la mezcla a la unidad

de transporte.

Silo de almacenamiento de mezcla: Este silo se usa para almacenar temporalmente la

producción de mezcla caliente antes de que se la transporte. Es una estructura cilíndrica cuyo



extremo inferior tiene forma de cono. La mezcla caliente entra al silo por su parte superior y la

descarga a los camiones se realiza desde su base.

MEZCLADO

Al depositar los agregados calientes en la tolva de pesada, se produce un mezclado en seco. El

tiempo de mezclado húmedo comienza cuando aparece el flujo de asfalto desde la cubierta o el

medidor.

La película de asfalto depositada sobre los agregados se endurece por efecto del calor y la

exposición al aire, por este motivo el tiempo de mezclado debe ser el más corto posible,

compatible con una distribución uniforme de los tamaños de los áridos y un revestimiento

uniforme de sus partículas con el asfalto. La velocidad de los ejes del mezclador, la disposición y

el ángulo de las paletas son factores que influyen en el rendimiento del mezclador.

Después de completar el tiempo de mezclado, se abre el fondo del mezclador descargándose su

contenido en el silo de almacenamiento o directamente en el camión.

INSTALACIONES AUTOMATICAS

Las instalaciones modernas pueden ser: Semiautomáticas ó Automáticas

En las plantas semiautomáticas todas las operaciones, desde la descarga de agregados de la caja

de pesaje, hasta la descarga del concreto del mezclador, tienen un ciclo automático de control.

Este incluye la operación de la compuerta de descarga de la tolva de pesaje, del mezclador en

seco, del recipiente de pesaje de asfalto, del mezclado húmedo y de la operación de la compuerta

de descarga del mezclador. Por medio de una consola de control se asegura que todas las

funciones tengan la secuencia adecuada.

Las plantas automáticas tienen controladores computarizados que fiscalizan automáticamente

todas las funciones de la planta asfáltica y mantienen un registro y un inventario continuo de

materiales y producción. Los sistemas modernos computarizados también incluyen un control

automático del quemador y mando a distancia para la alimentación en frío. Este sistema permite

que un operador competente pueda controlar a distancia toda la operación de la planta.

Por otra parte, las plantas de asfalto pueden ser móviles (de menor tamaño) o fijas (de gran

tamaño).

2.8.1.3. RENDIMIENTO DE UNA PLANTA ASFALTICA

El mercado ofrece una amplia gama de modelos con una capacidad de producción comprendida

entre 10 y 450 ton/hra. Como es natural, la relación costo de operación – producción favorece a

las grandes plantas, cuyo funcionamiento exige casi el mismo personal que las instalaciones de

pequeñas, por lo cual la inversión por unidad de producción es mucho menor.



La elección de la capacidad de una planta dependerá de la magnitud de las obras y de la oferta de

trabajo prevista durante su vida útil.

2.8.1.4. PRODUCTIVIDAD DE LAS PLANTAS DE ASFALTO

La productividad de las plantas de concreto asfáltico está definida por la capacidad teórica de la

planta en Tn/hora establecida por el fabricante, la cual debe ser convertida a m3/hora y corregida

por un factor de eficiencia (E). El factor de conversión es igual a la densidad del concreto

asfáltico compactado fc = δC.A.(c)

hra.

mECQ

3)(c

CA

Q = productividad de la planta de asfalto en (m3(c)/hra)

C = capacidad nominal de la planta en (Ton/ hora)

fc = factor de conversión [fc = δC.A.©] (Ton/ M

3)

E = factor de eficiencia (E = 0,65 a 0,85)

Para elegir el factor de eficiencia (E) se debe considerar el estado de funcionamiento y de

conservación de la planta y la altura sobre el nivel del mar a la que se encuentra la obra.

Para obtener la productividad determinada con la fórmula anterior, el equipo complementario de

carga que provee de material pétreo desde los acopios a los buzones de la máquina, y las

unidades de transporte que se encargan de trasladar la mezcla asfáltica de la planta a la obra,

deben tener una capacidad de producción igual o mayor al de la planta de asfalto.

2.8.2. PAVIMENTADORAS

De un modo genérico, se designa con el nombre de pavimentadoras o terminadoras de concreto

asfáltico, a aquellas máquinas proyectadas especialmente para extender el concreto asfáltico en

capas de espesor uniforme, cuya superficie debe quedar homogénea y de contextura uniforme, de

manera que necesite un mínimo de labores complementarias de acabado.

Estas máquinas están provistas en su parte delantera, de una tolva, cuya capacidad es variable

según los modelos, en un rango de 6 a 10 ton. La tolva es alimentada por un camión de caja

basculante, que precede la marcha de esta máquina. El material es descargado automáticamente

sobre la capa base, el flujo de alimentación es proporcional a la velocidad de pavimentación,

regulada por un sistema de control automático.



El material descargado por el volquete es repartido inmediatamente sobre la base por la acción de

un tornillo sin fin provisto de paletas esparcidoras, que está situado detrás de las bocas de salida.

Posteriormente el concreto asfáltico es nivelado por una barra enrrazadora, que determina el

espesor de la capa, la cual es compactada por un apisonador hidráulico, o vibratorio. Por último,

las maestras autonivelantes se encargaran de conformar el nivel y el acabado superficial de la

carpeta asfáltica.

Las terminadoras de asfalto se fabrican con anchos de pavimentación de 2 a 8 metros, con el

acoplamiento de extensores pueden alcanzar anchos de trabajo mayores. Su capacidad de

producción depende del espesor de la carpeta, de la velocidad de trabajo y del ancho de la faja de

pavimentación.

Las terminadoras pueden estar montadas sobre trenes de rodaje (orugas) o sobre ruedas

neumáticas. Antes de realizar su compra, es necesario considerar el tipo de rodado que tendrá la

máquina, para lo cual se deben analizar las ventajas de las tres opciones que ofrecen los

fabricantes: neumáticos, orugas de acero y orugas de goma.

Terminadora sobre neumáticos:

Equipo más económico que el de orugas

Menores costos de Mantenimiento y de Operación

Mayor velocidad para el traslado (21 km/h)

Terminadora sobre Orugas de acero:

Mayor flotación y mejor tracción

Velocidad 6 a 8 km/h

Mayor estabilidad y menor radio de giro



Terminadora sobre Orugas de goma:

Mayor flotación y mejor tracción

Mayor velocidad que las de acero, 14,5 a 16 km/h

Mayor estabilidad y menor radio de giro

Costos menores de operación y de mantenimiento

En general para trabajos de mantenimiento, donde la máquina tiene que trasladarse de un lugar a

otro para realizar trabajos de bacheo, es más conveniente una terminadora sobre neumáticos.

Para lugares estrechos, en dónde se necesita un buen radio de giro, o para asfaltar en terrenos

montañosos o escarpados, siempre será más conveniente un equipo sobre Orugas.

El desarrollo de las nuevas orugas de goma, permite aprovechar los beneficios que ofrecen las

orugas de acero y los neumáticos, por lo cual la flexibilidad de esta opción hace posible que la

maquina ejecute trabajos en vías urbanas o en rutas montañosas.

2.8.2.1. PRODUCTIVIDAD DE LAS PAVIMENTADORAS DE ASFALTO

La productividad de las pavimentadoras de concreto asfáltico depende de las dimensiones de la

máquina, del espesor de la carpeta, de la distancia y velocidad de trabajo, de las condiciones de la

obra, etc..

hra.

m

h)1T

ELed60Q

3

e

Donde:

Q = Productividad de la pavimentadora en [M3/hra]

d = distancia de trabajo recorrida por el equipo [metros]

e = espesor de la carpeta [metros]

Le = ancho útil [metros]

T = tiempo de duración del ciclo de trabajo [minutos]

V = velocidad promedio de trabajo [m/min]

E = factor de eficiencia del trabajo h = factor de corrección por altura s.n.m.

VELOCIDAD DE TRABAJO

Para obtener los valores de velocidad, se debe recurrir a la información de los fabricantes. En

condiciones normales de pavimentación, para espesores de carpeta de 2,5 a 12,5 centímetros, los

valores referenciales de las velocidades promedio de trabajo se encuentran en el rango de 60 a

500 metros/hora.





de pavimentación y en las maniobras de carga del concreto asfáltico. La duración del ciclo

depende de la longitud del tramo de trabajo (d) en metros, de la velocidad promedio de trabajo y

del tiempo fijo, que representa el tiempo que tarda el volquete en acoplarse a la pavimentadora:

ftv

dT

Donde: d = distancia de trabajo [m]

v = velocidad de trabajo [m/min]

tf = tiempo fijo [tf = 1 a 1,5 minuto]

2.8.3. CAMIONES IMPRIMADORES O DISTRIBUIDORES DE ASFALTO

Es un equipo que realiza el riego de asfalto caliente sobre la capa base, antes de colocar la carpeta

asfáltica, con el fin de mejorar su adherencia, este trabajo se denomina imprimación; también se

utiliza en la aplicación de tratamientos superficiales, en los riegos de liga, etc.

Está formado por un chasis de camión sobre el que se ha montado un termo tanque provisto de un

sistema de calentamiento, en base a un quemador de fuel-oil, que tiene la función de producir

gases que circularán a través de las tuberías situadas en el interior del tanque, con la finalidad de

mantener caliente el asfalto, a una temperatura previamente definida.

En el extremo trasero del tanque está ubicada la barra de riego provista de boquillas, a través de

las cuales salen los chorros de asfalto sobre la superficie del terreno. La barra debe estar



conectada al tanque de tal manera que el asfalto circule a través de ella cuando no se esté

regando, la longitud de esta barra varía de 3 a 8 metros en los modelos más grandes. Para que los

chorros de asfalto salgan a presión y produzcan una mayor penetración en el terreno, el camión

está equipado con una motobomba especialmente fabricada para este fin.

En el tanque debe existir un termómetro adecuado para medir la temperatura del asfalto. También

debe existir una conexión para una manguera con barra de riego y boquilla sencilla o doble para

regar zonas del camino que no puedan alcanzarse con la barra regadora. En nuestro medio los

camiones imprimadores de mayor uso están en el rango de capacidades de 2000 a 12000 litros.

La función del camión imprimador es aplicar asfalto sobre una superficie previamente

conformada, a una tasa especificada que puede variar de 0.8 a 1.8 lt/m2. Para asegurar que el

riego de asfalto forme una capa homogénea de espesor uniforme, es necesario controlara los

siguientes parámetros:

La viscosidad y la temperatura del asfalto deben ser las adecuadas.

La presión ejercida por la bomba tiene que ser uniforme en toda la barra de riego.

Se debe calentar la barra regadora y las boquillas antes de comenzar a regar, para eliminar

los residuos de asfalto de la jornada anterior.

Las boquillas deben estar fijadas sobre la barra regadora con un ángulo adecuado,

usualmente 15 a 30 grados, para evitar que los chorros se mezclen o interfieran unos con

otros.

Las boquillas deben fijarse a una altura conveniente de la superficie del terreno, para

asegurar el traslape de los abanicos de distribución. Algunos modelos están provistos de

soportes regulables que permiten graduar la altura de la barra, de acuerdo a las exigencias

de la obra.

La velocidad de trabajo del camión debe ser constante.

2.8.3.1 PRODUCTIVIDAD DE LOS CAMIONES IMPRIMADORES

El trabajo del camión distribuidor de asfalto se inicia con el cargado de material bituminoso

desde la planta de calentamiento, continua con el procedimiento necesario para conseguir la

circulación del asfalto entre el tanque y la barra de riego, además para obtener la temperatura

especificada para la obra en ejecución.

Cuando se trabaja con cemento asfáltico, este procedimiento demanda un tiempo mayor porque

este material debe alcanzar una temperatura cercana a los 140 ºC y su circulación por la barra de

riego ofrece una mayor dificultad, además, frecuentemente se produce la obstrucción de sus

boquillas, por lo cual es necesario calentarlos constantemente utilizando un soplete auxiliar, para

eliminar los residuos de asfalto.



Posteriormente el camión imprimador recorre la distancia existente entre la planta de

calentamiento y la obra, una vez en el sitio de trabajo, se inicia la distribución del asfalto sobre la

plataforma, a una tasa previamente establecida.

El tiempo que demanda el trabajo preliminar de carga, el tiempo de descarga y el correspondiente

a las maniobras, se suma en un tiempo fijo, que tendrá un rango amplio de variación, de acuerdo

al volumen del tanque y a las características particulares de cada obra.

La producción del camión imprimador, en metros cuadrados de superficie imprimada por hora,

será una función de la capacidad del tanque, de la tasa de aplicación de asfalto, de la distancia a la

que se encuentra la planta de calentamiento y de la velocidad de trabajo que puede desarrollar el

camión imprimador.

En el cálculo de productividad, se debe considerar que el trabajo del camión imprimador es

independiente y no se ve limitado por el trabajo de otras máquinas que participan en la obra,

debido a que el riego de asfalto se realiza una vez que se ha concluido la conformación de la capa

base y con anterioridad a la ejecución de las tareas subsiguientes, con una separación en tiempo

de al menos 24 horas.

De acuerdo a las consideraciones anteriores la productividad de los camiones imprimadores será

la siguiente:

hra.

m

h)(1Ti

ErC60Q

2

Dónde:

Q = productividad del camión imprimador en (m2/hra)

C = capacidad del tanque del camión imprimador ([Litros)

i = tasa de aplicación del asfalto (Litros/ m2)

T = tiempo de duración del ciclo de trabajo (minutos)

V = velocidad promedio de trabajo (m/min)

r = resistencia a la rodadura

E = factor de eficiencia del trabajo

h = factor de corrección por altura s.n.m.



de carga del asfalto, del riego de asfalto a la superficie de la plataforma, de los recorridos de ida y

vuelta y de las maniobras de viraje. Además, la duración del ciclo depende de la distancia de la

planta a la obra (d ) en metros, y de la velocidad promedio del camión:



f

ra

tv

d

v

dT

Donde:

d = distancia de recorrido [m]

va = velocidad de ida [m/min]

vr = velocidad de retorno [m/min]

tf = tiempo fijo = tiempo de carga + tiempo de descarga + maniobras

(Valor referencial tf = 60 a 120 minutos)

De manera experimental se han establecido valores referenciales para la duración del tiempo fijo

de los camiones imprimadores, considerando un camión estándar de 6000 litros, para diferentes

tipos de trabajo.

Tipo de Trabajo Tasa de Aplicación

de Asfalto (Lt/m2)

Duración del Ciclo

(min)

Imprimación 1.2 100

Riego de liga 0.8 100

TSS con CAP 1.0 200

TSS con emulsión 1.4 100

TSS con asfalto diluido 1.4 150

TSD con CAP 2.0 260

TSD con asfalto diluido 3.0 200

TSD con emulsión 3.0. 150

TST con CAP 2.4 320

TST con emulsión 3.6 200

TST con asfalto diluido 3.6 250



2.9 EQUIPO PARA PAVIMENTOS RIGIDOS

2.9.1 PLANTAS DE HORMIGÓN

Son instalaciones que se utilizan para la fabricación de volúmenes importantes de hormigón con

un riguroso control de calidad, en el proceso de dosificación y mezclado de los materiales que

constituyen el concreto (cemento, áridos, agua y aditivos). La preparación del concreto se puede

realizar en Plantas de Mezclado Central o en Plantas Dosificadoras:

Plantas de Mezclado Central: Tienen una mayor capacidad de producción y están destinadas a

la ejecución de obras de pavimentación de gran volumen, estas máquinas pueden llegar a

producir en periodos de tiempo muy cortos volúmenes importantes de concreto.

Estas plantas pueden ser fijas o móviles: Las fijas son instalaciones destinadas a un centro

productivo con una localización permanente a lo largo de su vida útil.

Las plantas móviles son equipos destinados a trabajar en varias obras, tras la finalización de una,

la planta es desmontada, trasportada y ensamblada en otro lugar de trabajo. La estructura de la

planta suele incorporar un tren de rodadura, de manera que para su traslado solo se requiere un

tractor.

Plantas Dosificadoras con Camión Revolvedor:

Se usan en proyectos de mediana y pequeña magnitud,

donde el equipo de colocación de hormigón no requiere

de un gran volumen de concreto, únicamente se busca

asegurar la consistencia y trabajabilidad de la mezcla.

Los materiales que conforman el concreto son

dosificados por la planta en seco, para luego ser

transferidos a un camión revolvedor que será el

encargado de realizar la mezcla hasta obtener la calidad

de concreto especificada. Al hormigón preparado de esta

manera se conoce como concreto premezclado, con este

procedimiento se puede producir concretos para

pavimentos de alta calidad.

Estas plantas que también pueden ser fijas o móviles,

tienen una capacidad de producción máxima de 40 a 50

m3 por hora.

Antes de iniciar el proceso de elaboración de concreto,

deberá seleccionarse el sitio apropiado para la ubicación

de la planta, buscando minimizar las distancias a los

acopios de agregados y a la obra donde se utilizará el hormigón.



Partes de Plantas de Mezclado Central: están compuestas generalmente por los siguientes

elementos:

Cabina de control, su funcionamiento requiere la presencia

de un solo operario por su grado de automatismo, que a

través de un panel de mando centralizado, permite al

operario dirigir y controlar todas las fases de dosificación. El

panel de mando está compuesto por una consola, desde la

cual, mediante el uso de un software, se regula el ingreso de

material, controlando la dosificación hasta la obtención de la

resistencia característica especificada.

Dosificadores de áridos o Tolvas, son los

elementos por donde ingresan los diferentes

tipos de áridos que se requieren para la

preparación del concreto, estos pueden estar

formados por 2, 3 ó 4 unidades. Los áridos

son vaciados, de acuerdo a la dosificación, por

compuertas que ubican en la parte inferior de

las tolvas, para ser llevados a la mezcladora

mediante cintas transportadoras.

Depósito y bomba de agua, sirve para

almacenar y suministrar el agua que se utiliza en la mezcla, a través de mangueras conectadas a la

mezcladora. La bomba está dotada de un flujómetro para controlar la cantidad de agua en litros.

Silo de almacenamiento, es el lugar donde se almacena el cemento, desde donde es llevado a la

balanza.

Balanza de cemento, es el lugar donde se pesa el cemento antes de ser llevado al mezclador por

medio de cintas transportadoras. Debido a que el cemento es el componente más caro del

concreto, es necesario un riguroso control en la dosificación de este material, garantizando

precisión y velocidad en las pesadas.

Mezclador, es un elemento donde llegan los materiales ya dosificados para ser mezclados con el

agua, este compartimiento está dotado de paletas ubicadas en su interior, las cuales mezclan los

materiales con movimientos rotativos.



2.9.1.1 PRODUCTIVIDAD DE LAS PLANTAS DE HORMIGÓN

La productividad de las plantas de concreto de cemento Portland está definida por la capacidad

teórica de la planta en (Toneladas/hora) establecida por el fabricante, la cual debe ser convertida

a metros cúbicos/hora y corregida por un factor de eficiencia (E).

El factor de conversión es igual al peso específico del hormigón vibrado fc = δHor.(c)

hra.

mECQ

3)(

)(

c

cHor

Dónde:

Q = productividad de la planta de concreto en (m3/hra)

C = capacidad nominal de la planta en (Ton/ hora)

fc = factor de conversión (fc = δHor(c)) (Ton/ m3)

E = factor de eficiencia (E = 0,65 a 0,80)

Para elegir el factor de eficiencia (E) se debe considerar el estado de funcionamiento y de

conservación de la planta y la altura sobre el nivel del mar a la que se encuentra la obra.

Para obtener la productividad calculada con la fórmula anterior, el equipo complementario de

carga, que transporta los agregados de los acopios a los buzones de la máquina (cargadores

frontales) y el equipo que recibe la mezcla y transporta el hormigón hasta la obra (camiones

hormigoneros o volquetas), deben tener una capacidad de producción igual o mayor al de la

planta de hormigón. Además se debe garantizar un suministro continuo de agua.

2.9.2. PAVIMENTADORAS

Las pavimentadoras de concreto son máquinas proyectadas especialmente para extender el

concreto en capas de espesor uniforme, cuya superficie debe quedar homogénea y de contextura

uniforme.

Estas pavimentadoras pueden ser de cimbra fija o de cimbra deslizante:

Las de cimbra fija son encofrados metálicos de dimensiones fijas que tienen un ancho igual al

ancho del carril de pavimentación, una profundidad igual al espesor de la losa y una longitud

igual a un múltiplo del largo de la losa. La provisión de hormigón se realiza utilizando camiones

hormigoneros o volquetes directamente al interior de la cimbra, donde la mezcla es distribuida

mediante reglas enrrasadoras manuales o automáticas, además de vibradoras para la

compactación del concreto.



Las pavimentadoras de cimbra deslizante son instalaciones complejas dotadas de un sistema de

traslación propio, cuya elemento principal es una cimbra de dimensiones ajustables provista de

sistemas incorporados de extensión del hormigón, de enrase, de compactación y de acabado.

Estas cualidades le dan la capacidad de pavimentar grandes longitudes de carreteras o vías

urbanas, en forma continuada, de principio a fin de cada jornada de trabajo.

Las cimbras deben tener una longitud de 3 metros o más, para garantizar una alineación

apropiada de los bordes y confinar el área para la consolidación del hormigón. Las cimbras

laterales tendrán la separación adecuada para igualar el ancho de diseño de las losas.

La provisión de hormigón a la cimbra deslizante se puede realizar a través de la extendedora o

directamente al frente de la pavimentadora, mediante bombas de hormigón o utilizando camiones

revolvedores, volquetes de descarga lateral o trasera, o cargadores frontales. Para el llenado de las

cimbras y para conseguir la forma deseada el equipo dispone de herramientas complementarias,

como un gusano esparcidor o una esparcidora de cepillo, un enrasador y una barra compactadora.

Estas máquinas están equipadas con vibradoras hidráulicas montadas en la máquina en forma

aislada, delante del medidor de extrusión.



El extendedor o esparcidor de concreto es un aditamento que se acopla a la cimbra deslizante,

para distribuir el concreto en todo el ancho del pavimento, el mismo se desliza sobre la

plataforma montado sobre ruedas de acero que se mueven sobre la parte superior de los moldes

metálicos. El emparejamiento se hace mediante un transportador de gusano de uno a dos pies de

diámetro, instalado sobre un eje horizontal que cubre todo el ancho del carril que se está

pavimentando. El transportador de emparejamiento se ubica en el extremo delantero del

extendedor de concreto.

2.9.2.1. Proceso de Pavimentación

Antes de iniciar el trabajo, se procede a colocar a cada lado de la pavimentadora, clavos

metálicos sobre trozos de madera, pintados para su fácil reconocimiento (“pines”), a una distancia

de 150 cm del borde de la losa, con una separación de 8 a 10 metros. Estos elementos se unen con

una línea guía, la cual puede ser de alambre, cable, cuerda de polietileno, o cualquier otro

material que resista la tensión a la que será sometida para reducir las catenarias entre apoyos,

La varilla del sensor de dirección de la máquina corre contra el interior de la línea guía y la

varilla del sensor de elevación corre bajo la línea guía, esto para evitar la existencia de elementos

que pudieran desviar a alguna de las varillas.

Existen muchos tipos de sensores, siendo los más usados los

hidráulicos, existen también eléctricos, láser y sónicos.

Normalmente las pavimentadoras usan cuatro sensores de

elevación, para tener un mayor control del espesor de la losa.

Los sensores de altura están localizados adelante y detrás de

la máquina, haciendo contacto con la línea guía en cada

extremo.

La texturizadora es un accesorio que tiene la finalidad de

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realizar el acabado superficial del pavimento, mediante elementos de texturizado que pueden ser

peines de cerdas metálicas, plásticas, o pedazos de yute.

2.9.2.2. PRODUCTIVIDAD DE LAS PAVIMENTADORAS DE HORMIGÓN

La productividad de las pavimentadoras de concreto de cemento Portland depende de las

dimensiones de la máquina, del espesor de las losas de hormigón, de la distancia y velocidad de

trabajo, de la productividad del equipo de transporte, de las condiciones de la obra, etc.. Cuando

se utilicen camiones revolvedores debe establecerse una frecuencia realista de entrega,

considerando los tiempos de cargado, mezclado, entrega, descarga, y retorno.

hra.

m

h)(1T

ELed60Q

3

e

Dónde:

Q = Productividad de la pavimentadora en (m3/hra)

d = distancia de trabajo recorrida por el equipo (metros)

e = espesor de la carpeta (metros)

Le = ancho útil (metros)





Velocidad de Trabajo

En condiciones normales, para anchos de pavimentación de 2 a 10 metros y espesores de

hormigón de 15 a 30 centímetros, la velocidad promedio de trabajo estará en el rango de 30 a

150 metros/hora. El volumen de concreto entregado a la pavimentadora debe asegurar una

velocidad de pavimentación continua. Cuando la entrega no permite una velocidad constante, se

debe modificar la velocidad para compensar la demora en la entrega y viceversa.

Duración del Ciclo de Trabajo


de pavimentación y en las maniobras de carga del hormigón preparado. La duración del ciclo

depende de la longitud del tramo de trabajo (d) en metros y de la velocidad promedio de la

máquina, además se considerará un tiempo fijo que representa la demora ocasionada por el

aprovisionamiento de hormigón, por el montaje de los elementos de transferencia de cargas y por

los ajustes en la cimbra deslizante del equipo pavimentador:



ftv

d

T

d = distancia de trabajo (m)

v = velocidad de trabajo (m/min)

tf = tiempo fijo (tf = 3 a 5 minutos)

2.9.3. CAMION MIXER

El camión mixer (conocido también como

camión hormigonero, camión mezclador y/o

agitador), es un chasis de camión equipado

con una hormigonera, lo cual le permite

preparar el hormigón y transportarlo

mientras continúa su amasado. Es el método

más seguro y más utilizado para transportar

hormigón en trayectos largos.

Se fabrican con capacidades que varían entre

2 y 12 m3 o más.

2.9.3.1 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO

Existen Camiones Mixer de diferentes marcas, modelos y tamaños, pero básicamente funcionan

de manera similar:

La diferencia entre los camiones mezcladores y los agitadores radica en la configuración de las

paletas helicoidales internas del tambor: En el camión mezclador su cuba amasadora dispone de

paletas con una cierta inclinación y con “pestañas” de ataque, que impiden que el hormigón pase

de largo en el ciclo rotatorio del tambor, impulsándolo hacia abajo, donde se mezclará

uniformemente gracias a que sus paletas están levemente inclinadas.

El camión agitador que no tienen la función de amasar, puesto que recibe la mezcla preparada,

está provisto de una cuba agitadora, cuyas paletas helicoidales sin “pestañas” de ataque, tienen

poca o ninguna inclinación, y prácticamente son lisas para permitir que el hormigón pase de largo

en la rotación del tambor, solamente agitándose a una velocidad de 2 a 6 revoluciones por

minuto.

2.9.3.2 PARTES DE UN CAMION MIXER



CONJUNTO DE CARGA Y DESCARGA

Construido en chapas de acero de alta resistencia de la misma calidad y espesor del tambor. Está

diseñado para una rápida carga y descarga, para lo cual tiene:

Un sistema de traba tipo “morsa” para posicionar, en cualquier ángulo de giro, la canaleta

de descarga; constituido por una traba de seguridad de accionamiento rápido,

Un sistema de levantamiento de la canaleta de descarga que utiliza un robusto tornillo

mecánico de accionamiento manual.

Canaletas de fondo plano para la salida del hormigón.

TAMBOR

Debido a que el tambor es uno de los componentes que más sufre la acción de la abrasión y

corrosión, está fabricado con chapas de alta resistencia con soldadura aplicada externa e

internamente para garantizar su elevada resistencia.

TANQUE DE AGUA

Presurizado por el sistema de aire del camión, está protegido por dos válvulas de alivio reguladas

a una presión menor que la válvula del camión, tiene una capacidad variable, que depende del

tamaño del camión mixer. Se fabrica con chapas de acero de la misma calidad del tambor.

COMANDO TRASERO

El comando de la hormigonera podrá ser mecánico o electrónico. El comando de acción mecánica

es de concepto simple, robusto y seguro, formado por 3 palancas: una de traba, la segunda para el

control de rotación del motor, y la tercera para la bomba hidráulica.

2.9.3.3 PRODUCTIVIDAD DEL CAMIÓN HORMIGONERO (AGITADOR)

El trabajo del camión hormigonero se inicia con el cargado del concreto preparado en planta,

posteriormente el camión traslada este material hasta la obra, donde realizará la descarga en

forma directa a la superficie de la vía, o mediante el uso de una bomba de hormigón, finalmente

el camión retorna a la planta de producción, para iniciar un nuevo ciclo de trabajo.

La productividad del camión hormigonero dependerá de su capacidad, de la distancia a la que se

encuentra la planta de concreto, de la velocidad que puede imprimir, y del tiempo que se demora

en las operaciones de carga y descarga. Los tiempos que demandan las operaciones de carga, de

descarga y las maniobras de viraje se consideran en un tiempo fijo, ya que no tendrán variaciones

significativas en la ejecución de una obra. De acuerdo a las consideraciones anteriores, la

productividad de los camiones hormigoneros será la siguiente:



hra.

m

h)(1T

ErC60Q

3

Dónde:

Q = productividad del camión imprimador en (m3/hra)

C = capacidad del camión hormigonero (m3)




r = resistencia a la rodadura




de carga y descarga del hormigón, en los recorridos de ida y vuelta y en las maniobras de viraje.

La duración del ciclo depende de la distancia de la planta a la obra (d) en metros y de la

velocidad promedio del camión:

f

ra

tv

d

v

dT

Dónde:

d = distancia de recorrido (m)

va = velocidad de ida (m/min)

vr = velocidad de retorno (m/min)

tf = tiempo fijo = tiempo de carga + tiempo de descarga + maniobras

(tf = 5 a 10 minutos)





CAPITULO III

COSTO DE OPERACIÓN DEL EQUIPO

3.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Por las características inherentes a la actividad constructora, la maquinaria tiene una vida

económica relativamente baja, en virtud a que desempeña sus funciones bajo condiciones

adversas, rudas y “a cielo abierto”, los costos de operación de las máquinas representan un gran

porcentaje del costo total de las obras, por ese motivo su cálculo tiene vital importancia. El éxito

o fracaso de un contrato de construcción depende virtualmente de los costos del equipo, una

evaluación adecuada garantizará la obtención de ganancias evitando perdidas a la empresa.

El costo de posesión y operación para una misma máquina varia en un amplio rango, debido a

que está afectado por muchos factores, por ejemplo el tipo de obra, las condiciones de trabajo, los

precios locales de combustible y lubricantes, las tasas de interés, las condiciones de

mantenimiento y el costo de la mano de obra; por este motivo no es aconsejable calcular costos

en base a modelos preestablecidos, sin realizar previamente una adecuación a las características y

condiciones particulares de cada obra.

Para considerar la maquinaria como parte del costo directo de una unidad de obra, previamente se

calcula el denominado costo horario de operación, para este fin existen diversos criterios, que han

dado lugar a modelos de planillas de cálculo diferentes; sin embargo todas ellas consideran los

mismos conceptos de gasto, diferenciándose únicamente en la forma y presentación de su cálculo.

VIDA ÚTIL DEL EQUIPO

En toda máquina, tanto durante los tiempos de utilización, como durante los períodos en que se

encuentra ociosa, sus diversas partes y mecanismos sufren desgaste, por lo que con cierta

frecuencia en periodos predeterminados dichas partes deben ser reparadas o sustituidas, para que

la máquina esté constantemente habilitada para trabajar y producir con eficiencia y economía. Sin

embargo, con el transcurso del tiempo, irremediablemente toda máquina llega a encontrarse en un

estado tal de desgaste y deterioro, que su posesión y trabajo en vez de constituir un bien de

producción, significan un gravamen para su propietario, lo cual ocurrirá cuando los gastos que se

requieren para que la máquina funcione excedan a los rendimientos económicos obtenidos con su

trabajo.

La vida útil de una máquina depende de múltiples factores, como ser: calidad de fabricación,

condiciones de trabajo, severidad de los agentes atmosféricos, habilidad del operador, prácticas

de mantenimiento etc.



VIDA ECONÓMICA DEL EQUIPO

Se entiende por vida económica de una

máquina, el período durante el cual

puede ésta operar en forma eficiente,

produciendo réditos económicos a su

propietario, en condiciones adecuadas de

operación y mantenimiento.

Mediante un registro detallado de los costos

de operación y mantenimiento, es posible

determinar el periodo, después del cual, los

costos por hora de operación, que sufren un

incremento constante con el transcurso del

tiempo de trabajo, alcanzan un monto que

supera el. costo promedio aceptable para

esa máquina, lo que significa que el costo

horario de operación es superior al rédito

económico generado por su productividad. En este momento la máquina habrá llegado al fin de

su vida económica.

3.2 CONCEPTOS QUE INTERVIENEN EN EL COSTO HORARIO DE OPERACIÓN

DEPRECIACION

INVERSION

COSTOS FIJOS SEGURO

MANTENIMIENTO

COSTO

HORARIOCOMBUSTIBLE

LUBRICANTES

COSTOS POR

CONSUMOLLANTAS

MANO DE OBRA

COSTOS DE

OPERACIÓN



a. PRECIO DE ADQUISICIÓN: Es el costo total del equipo, incluyendo transporte, seguros,

impuestos, etc, hasta llegar al depósito central del propietario.

b. VALOR RESIDUAL: Es el valor que conserva la máquina al término de su vida útil, es el precio

al que puede ser revendida. Se expresa como un porcentaje del costo de adquisición, dependiendo de

la política de cada empresa este porcentaje puede variar del 10% al 30% e incluso tener un valor

cero.

c. COSTOS FIJOS: Representa el costo de maquinaria por concepto de la propiedad de la misma y

su mantenimiento en condiciones de trabajo, este rubro está compuesto por los cargos de

depreciación e inversión, ambos constituyen la reserva requerida para reemplazar el equipo al

término de su vida útil. Su erogación se considera incluso cuando el equipo está parado.

Depreciación: Es el cargo que resulta de la disminución del valor original de la maquinaria, como

consecuencia de su desgaste normal por uso y por el tiempo transcurrido; en ausencia de procesos

inflacionarios, la sola reserva de depreciación permitirá reemplazar el equipo al término de su vida

útil.

Para facilitar su cálculo generalmente se considera una depreciación lineal, es decir que el equipo se

deprecia una misma cantidad por unidad de tiempo.

e

ra

V

VVD

donde :

Va = Precio de adquisición de la máquina menos el costo de llantas, mangueras o bandas

de acuerdo al equipo analizado.

Vr = Valor residual de la máquina.

Ve = Vida útil de la máquina expresada en horas efectivas de trabajo.

Inversión: Es el costo o interés del dinero invertido en la compra de la máquina, ya sea con recursos

propios o créditos bancarios, este elemento es de mucha importancia debido a las altas tasas

financieras.

Seguro: Es el cargo que cubre los riesgos a que está sujeta la maquinaria durante su vida útil, este

cargo forma parte del precio unitario, ya sea que la maquinaria se asegure por una compañía de

seguros o que la empresa decida hacer frente a los posibles riesgos con sus propios recursos.

d. COSTOS DE FUNCIONAMIENTO: Son los gastos por concepto de los materiales necesarios

para el funcionamiento de la máquina, como ser combustible, lubricantes, repuestos, llantas, mano

de obra y otros.



Mantenimiento: Es el originado por todas las erogaciones necesarias para conservar la maquinaria

en buenas condiciones de trabajo durante su vida útil; incluye el mantenimiento mayor y menor.

Mantenimiento mayor se refiere a las reposiciones de partes y reparaciones de la maquinaria en

talleres especializados, o aquellas que se realizan en el campo empleando personal especializado y

que requiere retirar el equipo de los frentes de trabajo; Su costo incluye la mano de obra, repuestos y

renovaciones de partes de la maquinaria. Mantenimiento menor representan los ajustes rutinarios,

pequeñas reparaciones y cambios de repuestos que se efectúan en la obra.

El costo de mantenimiento se va incrementando gradualmente a medida que envejece el equipo,

tendrá un valor diferente para cada etapa de su vida útil, por lo cual este costo debería reajustarse

constantemente de acuerdo al estado de la máquina. Para facilitar su cálculo la mayoría de los

propietarios prefieren utilizar un costo de reparación promedio, como su valor es inicialmente bajo y

se va elevando con el transcurso del tiempo el promediarlos produce un excedente al principio, que

se puede reservar para compensar el costo posterior más alto.

Combustible: corresponde al costo de diesel o gasolina utilizado para el funcionamiento de los

motores. el cargo por combustible se obtendrá multiplicando los litros consumidos por hora de

trabajo por el costo unitario del combustible

Lubricantes: se refieren a l costo de aceites lubricantes que utiliza el equipo en cada hora de trabajo,

el mismo depende de la capacidad de sus recipientes interiores y los tiempos transcurridos entre

cambios sucesivos de cada tipo de aceite, además de las pérdidas por la evaporación originada por el

calentamiento de la máquina. que resulta de la disminución del valor original de la maquinaria,

como consecuencia de su uso y del tiempo transcurrido.

Llantas, bandas o mangueras: cuando algún elemento de la máquina se desgasta con mayor

rapidez que el equipo en sí, como las llantas en los vehículos, las bandas en las plantas de trituración

y las mangueras de las bombas, su incidencia en el costo horario de operación se incluye en el costo

de funcionamiento, por este motivo al calcular la depreciación de la máquina deberá deducirse de su

valor inicial. Su costo por hora se obtendrá dividiendo el precio de las llantas, bandas o mangueras

entre su vida útil en horas.

Mano de obra: Representa el pago de los salarios al personal encargado de la operación de la

máquina, su incidencia por hora de trabajo se calcula dividiendo el sueldo mensual entre la horas

efectivamente trabajadas por mes.



3.3. PLANILLAS UTILIZADAS PARA EL CÁLCULO DEL COSTO DE OPERACIÓN:

3.3.1. PLANILLA PROPUESTA POR EL ING. LEOPOLDO VARELA

(ASESOR DE COSTOS DE LA O.A.C.I.)

Esta planilla divide el costo de operación en tres componentes : cargos fijos, consumo y operación.

a. CARGOS FIJOS: depreciación, inversión, seguro y mantenimiento

Depreciación e

ra

V

VVD

Inversión a

ra

H

iVVI

2

)(

Seguro a

ra

H

sVVS

2

)(

Mantenimiento T = Q * D

Dónde:

Va = Precio de adquisición menos el precio de las llantas, mangueras o bandas

Vt = Costo total de adquisición de la máquina

Vr = Valor residual de la máquina

Ve = Vida útil de la máquina en horas

Ha = Horas trabajas por año.

i = Tasa de interés anual expresada en decimales

s = Prima anual de seguro expresada en decimales

Q = Coeficiente de mantenimiento (según la máquina y las características de la obra)

D = Depreciación

Tabla 23. Coeficiente de mantenimiento

E Q U 1 P 0 “Q"

Tractores de orugas, cargadores frontales, moto traíllas 0.50 a 0.90

Motoniveladoras, excavadoras, tractores agrícolas, camiones aguateros 0.35 a 0.75

Volquetas 0.45 a 0.85

Compresoras 0.35 a 0.75

Compactadores vibratorios, compactadores neumáticos 0.40 a 0.80

Plantas de trituración, plantas de asfalto 0.25 a 0.45

Carro imprimador, distribuidor de agregados, escoba mecánica 0.25 a 0.45

Mezcladoras de Hormigón, vibradoras, martillos neumáticos 0.30 a 0.70



b. CARGOS POR CONSUMOS: Combustible, lubricantes, llantas (bandas o mangueras)

Combustible cPce

Lubricantes plcalAI )(

Llantas (bandas o mangueras) v

n

h

Vn

Dónde:

c = cantidad de combustible consumida por hora trabajo

Pc = Precio unitario del combustible

al = Cantidad de lubricantes utilizados por hora de trabajo

Pl = Precio de los lubricantes.

c = Pérdida por evaporación entre cambios sucesivos

Vn = Precio de adquisición de las llantas

hv = Vida útil de las llantas en horas (su valor depende de las condiciones de trabajo)

c. CARGOS POR OPERACIÓN: salarios del Operador y del Ayudante

Costo del Operador H

SC o

o

Dónde :

So = salario mensual del Operador

Sa = salario mensual del Ayudante

H = horas efectivas trabajadas por mes

3.3.2. PLANILLA DE CÁLCULO DEL MANUAL CATERPILLAR

Esta planilla divide el costo unitario de operación en tres componentes: costo de posesión, costo

de operación y costo de la mano de obra.

a. Costo de posesión está formado por la depreciación, el interés y el seguro.

Depreciación e

ra

V

VVD



Inversión aHn

inVtI

2

)1(

Seguro aHn

snVtS

2

)1(

n = Vida útil en años

b. Costo de Operación está compuesto por los siguientes conceptos:

Combustible

Lubricantes

Filtros

Neumáticos

Tren de rodaje

Reserva para reparaciones

Elementos de desgaste especial

Costo Horario de Filtros: Para su cálculo se consideran todos los filtros que utiliza la máquina, en

un lapso de tiempo de dos mil horas, en función de los periodos de cambio establecidos para cada

elemento. El número de filtros utilizados en dos mil horas se multiplica por su precio unitario, el

monto total obtenido mediante la suma de estos valores se divide entre dos mil para determinar el

costo horario.

Ejemplo Costo horario de filtros de un cargador frontal CAT 966

Filtros Intervalos de

cambio (Hrs)

Nº Filtros Costo

$us

Nº Filtros

usados en

2000 Hrs

Subtotal

$us

Motor 250 1 14,6 8 116,80

Transmisión 500 1 15,6 4 62,40

Hidráulico 500 2 15,6 8 124,80

COMBUSTIBLE

Primario 2000 1 11,1 1 11,10

Secundario 500 1 11,1 4 44,40

AIRE

Primario 2000 1 56,6 1 56,60

Secundario 1000 1 53,4 2 106,80

COSTO TOTAL $us 522,90

Costo de filtros por hora = 522,90 / 2000 = 0,261 $us



Costo Horario del Tren de Rodaje: El desgaste del tren de rodaje debe tener una previsión adicional

a la reserva de mantenimiento, para su reposición periódica, por tener un desgaste más acelerado

que el resto de la máquina.

Para evaluar este costo, el Manual de Rendimientos Caterpillar proporciona factores básicos de costo

y multiplicadores de condiciones, para sus máquinas montadas sobre orugas

Tabla 24. Costo horario del tren de rodaje

FACTORES BASICOS DEL TREN DE RODAJE

EQUIPO FACTOR

BASICO $us

5230 B 20,1

D11R 18,0

5130B 15,9

D10R 13,3

5110B 11,7

D9R 10,6

D8R y D8R Series II 9,0

973, 589, D7R Series II LGP 10,1

D7R Series II, 963C, 583R, D6R Series II, D7R XR 8,5

385B, 5090B 6,8

D6R, 953C, 572R, D6M LGP, D6R XL, D6R XR 6,2

935C, 572R, 527, D6M LGP 6,6

345B Serie II, 365B Serie II 6,5

D5N LGP, D6 SR, D6N XL, 517, 527 5,3

330B , 330C 4,7

D3G (All), D4G (All), D5G (All), 933 (All), 939, 561M 3,9

325B , 325C 3,6

314C, 315C, 317C, 318B L, 322C 3,2

D4 SR, 320C 2,7

307B, 311C, 312C, 308C 2,3




MULTIPLICADORES DE CONDICIONES

VALORACION IMPACTO ABRASION “Z”

ALTO 0.3 0.4 1.0

MODERADO 0.2 0.2 0.5

BAJO 0.1 0.1 0.2


Costo Horario Tren Rodaje = Factor Basico x ( I + A + Z)

IMPACTO: Se refiere al deterioro que producen los materiales de la superficie de la rodadura. Se

considera ALTO para superficies duras e impenetrables con protuberancias de 15 cm ó más.

MODERADO para superficies parcialmente penetrables con protuberancias de 7,5 a 15 cm. BAJO

para superficies totalmente penetrables y de pocas protuberancias.

ABRASIÓN: Es la propiedad del suelo que produce el desgaste de los componentes de las cadenas

sometidos a fricción. Es ALTO para suelos muy húmedos que tengan un alto porcentaje de arena o

partículas cortantes. MODERADO para suelos ligeramente húmedos que tengan un menor

porcentaje de arena o partículas cortantes. BAJO para suelos secos o rocas con un porcentaje bajo de

arena o partículas cortantes.

FACTOR “Z”: Representa los efectos combinados de muchas condiciones relativas al ambiente

(temperatura y humedad), composición química del suelo, los hábitos del operador, la frecuencia y

normas de mantenimiento, etc.

Reserva para Reparaciones: El Manual Caterpillar ofrece gráficos para estimar el costo de

mantenimiento, que se pueden utilizar si no se tiene una información más precisa para la evaluación

de este costo. El valor obtenido del gráfico se multiplica por el multiplicador de vida útil que

corresponda, de acuerdo a la vida útil en horas prevista para la máquina. Las barras que

corresponden a cada máquina representan las condiciones de operación, el extremo “A”

condiciones de baja severidad, el extremo “C” condiciones de operación muy exigentes, y el

sector medio “B” condiciones de trabajo promedio:

Elementos de Desgaste Especial: Las partes que se desgastan con mayor rapidez que el resto de la

máquina, también se consideran en forma adicional a la reserva para reparaciones, tal el caso de las

cuchillas de las hojas topadoras, los dientes de los cucharones de excavadoras, etc. En este caso su

incidencia en el costo de operación se calcula dividiendo el precio del elemento entre su vida útil en

horas.

c. Costo de la mano de Obra: Representa el salario mensual del Operador, dividido entre las horas

efectivas trabajadas durante el mes.



3.3.3. PLANILLA DEL MANUAL KOMATSU

Esta planilla divide el costo unitario de operación en dos componentes: costo de posesión y costo

de operación

a. Costo de posesión está formado por la depreciación, el interés y el seguro.

Depreciación e

ra

V

VVD

Inversión + Seguro a

t

H

VsifSI

)(

n

rnf

2

)1()1(1

a

r

V

Vr Ha

b. Costo de Operación: está compuesto por los siguientes conceptos:

Combustible

Lubricantes

Filtros

Neumáticos

Elementos de desgaste especial

Reserva para reparaciones

Salario del Operador

Costo Horario de Filtros: Esta Planilla considera que el costo de filtros es igual al 50 % del costo

de todos los lubricantes que consume la máquina en una hora de trabajo.

Reserva para Reparaciones: El Manual de Especificaciones y Aplicaciones KOMATSU ofrece

gráficos similares al Manual Caterpillar, para estimar el costo de mantenimiento. El valor obtenido

del gráfico se multiplica por el multiplicador de vida útil que corresponda.

Elementos de Desgaste Especial: Las partes del equipo que se desgastan con mayor rapidez que el

resto también se consideran en forma adicional a la reserva para reparaciones, tal el caso de las

cuchillas de las hojas topadoras, los dientes de los cucharones de excavadoras, puntas y espigas de

los escarificadores, etc.

c. Salario del Operador: Se considera el porcentaje del salario que corresponde a una hora de

trabajo, vale decir sueldo mensual dividido entre las horas trabajadas por mes.



3.3.4. PLANILLA BASADA EN LOS CRITERIOS DEL DEPARTAMENTO NACIONAL

DE CAMINOS DEL MINISTERIO DE TRANSPORTES DEL BRASIL

La Dirección Nacional de Carreteras del Ministerio de Transportes de la República del Brasil, con el

fin de uniformar los criterios utilizados en el cálculo de costos horarios de operación en la

presentación de propuestas para obras licitadas por el estado, utilizando los conceptos que contienen

las planillas anteriormente descritas, y la experiencia acumulada por esta importante Institución,

presenta una planilla electrónica de fácil uso, donde se calcula el costo horario de operación de todas

las máquinas previstas para la ejecución de obra.

Una de las cualidades de esta planilla es la facilidad con que se determina el costo de los materiales

de operación, en base a rangos de consumos establecidos en función de la potencia del motor, los

cuales multiplicados por el precio unitario del combustible dan como resultado el costo total de

materiales de operación, vale decir combustible, lubricantes, grasa y filtros.

Esta planilla incluye en su composición los siguientes conceptos:

a. Depreciación e intereses

1)1(

)(1n

rtt

a i

iVViV

HPID

b. Mantenimiento a

t

Hn

kVM

Vr = Valor residual de la máquina

Vt = Costo total de la máquina

Ha = Horas trabajas por año.

i = Tasa de interés anual expresada en decimales

n = Vida útil en años

k = Coeficiente de proporcionalidad (Varía según la máquina)

VALORES DEL COEFICIENTE DE PROPORCIONALIDAD

EQUIPO K

Tractor Dozer, cargador frontal, mototraílla, volquetas 1,00

Motoniveladora, Excavadoras, camión aguatero, tractor de ruedas 0,80

Equipo de compactación 0,90

Planta de asfalto, plantas de trituración 0,90

Carro imprimador, terminadora de carpetas 0,90

Distribuidor de agregados, escoba mecánica, hormigonera, vibrador 0,50



c. Costo de los materiales de operación: Se considera los siguientes conceptos:

Combustible

Lubricantes

Grasa

Filtros

1º Premisas para calcular el costo aproximado de materiales de funcionamiento para equipos con

motor diesel:

- Se establece un precio promedio único para todos los tipos de lubricantes

- El costo de 1 Kg de grasa es equivalente al de 1 litro de lubricante.

- El precio promedio del lubricante es 4 veces el precio del diesel.

- El gasto horario de filtros corresponde al 50 % del costo total de lubricantes.

2º- Consumos aproximados de diesel y lubricantes, por cada HP de potencia del motor, para

condiciones de trabajo promedio:

Diesel 0,15 Lt / HP

Lubricantes 0,002 Lt / HP

Grasa 0,001 Kg / HP

3º Relacionando los consumos promedio de materiales con el precio unitario del diesel, se obtiene

un factor de costo por HP de potencia. Actualmente en nuestro país, el precio de un litro de

lubricante o grasa es aproximadamente igual a 6 veces el precio unitario del diesel:

Diesel 0,150

Lubricantes (6 veces costo diesel) 0,002 x 6 0,012

Filtros 0,002 x 3 0,006

Grasa (6 veces costo diesel) 0,001 x 6 0,006

Factor de costo de materiales 0,174

Costo Horario de Materiales = Mat = 0,174 x HP x Cdiesel

c. Costo de la Mano de Obra: Para obtener un valor horario que refleje el tiempo que realmente se

trabaja por mes es necesario considerar, de acuerdo a la legislación laboral vigente, los días

efectivamente laborables que tiene el año:

Días que no se trabajan en el año

Domingos 52

Feriados por Ley 12

Vacación anual 15

Bajas por enfermedad 10

Días de lluvia 8

Total días no trabajados 97



𝑁º 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑠 =365 − 97

12= 22.33

Nº de Horas trabajadas al mes = 22.33 x 8 = 179

De acuerdo a lo anterior el costo horario de la mano de obra será el salario mensual del Operador

dividido entre 179.

3.3.5. ELECCIÓN DEL MODELO DE PLANILLA:

Analizando comparativamente los resultados que se obtienen con los cuatro modelos de planillas, se

puede observar las diferencias siguientes:

- los modelos correspondientes a los Manuales Caterpillar y Komatsu incorporan una mayor

cantidad de elementos en el análisis del costo horario, como ser la reposición de filtros, tren

de rodaje, partes de desgaste especial, etc., adicionalmente al cargo de mantenimiento. Por

esta razón el resultado obtenido ha de ser mayor a los obtenidos utilizando las otras planillas.

Además su uso es recomendado específicamente para máquinas provenientes de esta fábrica.

- La planilla propuesta por el Ing. Varela, tiene el aval de su experiencia en diferentes obras

aeroportuarias de Latino América, como Asesor de Costos de la Organización de Aviación

Civil Internacional. Por su sencillez y la necesidad de muy poca información es de fácil

aplicación y su uso abarca a equipos de todas las marcas.

- La planilla elaborada en base a los criterios que utiliza la Secretaría de Transportes del

Brasil, se convierte en una planilla electrónica de fácil y amplia utilización, para todo tipo y

marca de equipos; la única información que se requiere es la potencia del motor y el precio

unitario del diesel. Por sus características esta planilla es la más recomendada, ya que se

adecúa mejor a las condiciones particulares de nuestro medio, especialmente en los

componentes del costo de mantenimiento y de los materiales de operación.

El costo horario de operación obtenido con cualquiera de las planillas descritas anteriormente,

representa el costo neto de operación, sin incluir gastos generales, utilidad ni impuestos.



BIBLIOGRAFIA

1. MANUAL DE ESPECIFICACIONES Y APLICACIONES KOMATSU 1989

2. MANUAL DE RENDIMIENTOS CATERPILLAR 1998

3. MANUAL D.N.I.T. BRASIL 2004

4. MANUAL DEL INGENIERO CIVIL FREDERICK S. MERRITT

5. MANUAL ATLAS COPCO 1990

6. METODOS, PLANEAMIENTO Y EQUIPOS DE CONSTRUCCION R. L. PUERIFOY

MEXICO 1971

7. COSTOS DE CONSTRUCCION PESADA Y EDIFICACION LEOPOLDO VARELA

ALONZO MEXICO 1990

8. MANUAL DE COMPOSICION DE COSTOS VIALES: MINISTERIO DE

TRANSPORTES DEL BRASIL 1972

9. TEXTO GUIA “MAQUINARIA Y EQUIPO DE CONSTRUCCION” JAIME AYLLON

ACOSTA 2005

Documents

Texto Maquinaria Equipo 2012