López Hidalgo Diego
2011
Universidad Científica del Perú 22/03/2011
Equipos Livianos y Pesados
INTRODUCCION
El hombre a través del tiempo y su historia ha concebido la existencia del universo en un sentido puramente egocéntrico, las primeras teorías cosmológicas de la creación del universo sitúan a la tierra tierra como el centro del sistema solar y de todo el universo. universo. La ideología ideología del ser humano se basa en: su existencia como dominio sobre las especies inferiores. Durante el desarrollo de las culturas antiguas, esta idea se reflejaba en la capacidad de someter a otras culturas bajo su dominio, su condición de superioridad se manifestaba mediante sus construcciones. Fue el factor tiempo uno de sus principales obstáculos a vencer, la necesidad de extender sus imperios a regiones en donde su codicia los llevara; el desarrollo de nuevos métodos de construcción y equipos que agilizaran la construcción, dio origen a los grandes genios de la construcción, como Leonardo Da Vinci en Italia. Sin embargo este crecimiento en el desarrollo tecnológico se presento con mayor apogeo en el desarrollo científico-tecnológico, que dio origen a un arte irremplazable: La Ingeniería. En el siglo XX, se presencio la actuación de la Ingeniería mediante el desarrollo de la primera y segunda guerra Mundial. Desde allí la perspectiva de la Ingeniería ha cambiado, y las invenciones tienen finalidad pacífi pacífica ca y de desarrol desarrollo lo humano. humano. El factor factor tiempo tiempo y la calidad calidad de acabad acabado o de las distinta distintass constr construc uccio ciones nes es un requis requisito ito indisp indispens ensabl ablee en la actual actualida idad, d, por ello ello el diseño diseño de nuevas nuevas maquinarias y equipos livianos en la construcción forman un papel importante, aumentando la eficiencia de los obreros reduciendo costos en muchos casos. En el presente documento de información acerca de los principales equipos de construcción, se presenta de manera clara y precisa el uso de estos, la manera adecuada de empleo en el campo y en que situac situacion iones es usarl usarlos. os. Por ello ello presen presentamo tamos: s: la clasif clasifica icació ción n de estos estos equipo equipos; s; los detall detalles es técnicos; la eficiencia de las maquinas, la forma de remuneración que se hace a los maquinistas.
OBJETIVOS A final de lectura, el alumno será capaz de entender las distintas formas de equipos existentes de la construcción, el empleo adecuado en el campo y el momento en que deben ser usados. Sin embargo también será de conocimiento los principios básicos que forman parte del desarrollo de estas maquinas. El fenómeno que producen en el desarrollo de las construcciones y su importancia en el marco económico de las empresas.
En el desarrollo de la construcción los equipos son utilizados de acuerdo a la actividad que realizan en el campo, por ello trataremos de clasificarlos en las distintas actividades que mencionaremos a continuación: continuación:
Movimiento de Tierra y limpieza de Terreno.Es la actividad primera al empezar la construcción de cualquier edificación, Al escoger el equipo que se utilizará en una excavación se debe tener en cuenta, en primer término, el tipo de terreno en el que se va a realizar la obra. La excavación es la eliminación de tierra, grava, arena, eventualmente roca y otros escombros de un sector, para construir en él una nueva estructura o instalar algún servicio. El equipo necesario depende del tipo de material a extraer, por lo que antes del inicio de la obra se debe realizar un estudio geológico, que permitirá conocerlo y definir los elementos necesarios para la ejecución de las obras. Los materiales que se encontrarán, que pueden estar sueltos, flojos, duros, servir para zona de tránsito o tener roca blanda, dura o muy dura; pueden englobarse en las categorías de excavación en roca y en suelos blandos. Excavación en roca
Se refiere a cualquier trabajo que exceda los 50 cm, en el que la dureza del material exija la voladura, el trabajo manual por medio de fracturas y cuñas posteriores, o por inyecciones expansivas, según las condiciones del lugar y las caract caracterí erísti stica cass de la roca. roca. Dentro Dentro de este este tipo tipo de clasif clasifica icació ción n es posibl posible e encontrar: • Roca de dureza media, tal como caliza, pizarra, conglomerados,
medianamente estratificada, muy alterada y minerales blandos. Para la excavación de estos materiales se usan máquinas de más de 140 hp, pero siempre se necesitará realizar la disgregación mediante explosivos de baja potencia o escarificadores pesados. Roca dura. dura. Se refi • Roca refier ere e a las las ca cali liza zass dura durass o silí silíce ceas as,, roca rocass ígne ígneas as y metamórficas y masas de rocas poco alteradas, cuarcita y minerales de baja densidad, que pueden ser removidas por máquinas especiales y mediante el uso de explosivos de media potencia.
• Roca muy dura. Son las ígneas no alteradas, como granito, diorita, diabasa, rocas metamórficas duras y minerales densos. Se necesitan en estos casos máquinas especialmente diseñadas y el uso de explosivos de alta potencia. La
construcción de una canalización exige una excavación de ancho controlado, con una profundidad variable que puede alcanzar hasta varios metros. Las tareas de movimiento de suelos deben ser controladas para evitar sobreexcavaciones, puesto que los rellenos posteriores suelen ser costosos. Por ell ello o es fundam fundament ental al selecc seleccion ionar ar el equipo equipo adecua adecuado do y el método método que asegure una superficie de calidad.
Excavación común
Se realiza en tierra, conglomerado, roca descompuesta, y en todo material que no se asimila a la clasificación de roca, que pueda extraerse por los métodos manuales normales o mecánicos mediante las herramientas y equipos de uso frecuente para esta clase de labor: barras, picas, palas, retroexcavadoras. retroexcavadoras. Entre estos materiales encontramos: arcilla, limo, arena, cascajo y piedras con tamaño inferior a 50 cm (20"), cualquiera que sea el grado de compactación o dureza. En estos casos se usan máquinas de media a baja potencia, tales como topadores frontales o excavadoras. También se incluyen los suelos compactos de roca blanda, arcillas duras, esquistosas, marga (roca blanda calizoarcillosa), masa de roca altamente fisurada o estratificada, roca blanda y roca fragmentada por el uso de explosivos. Para la exca Para excava vaci ción ón de esto estoss terr terren enos os se real realiz iza a la disg disgre rega gaci ción ón co con n un escarificador escarificador o arado, y se usa maquinaria de media a alta potencia (más de 80 hp). Dentro de esta clasificació clasificación n se encuentran encuentran en el grupo de: de: ○
Equipos livianos.-
a) Minicargadores.-
Este equipo compacto multipropósito fue desarrollado en la década del 50 en Estados Unidos. Es ideal para trabajos en áreas reducidas, ya que cuenta con una amplia gama de implementos que lo convierten en un equipo muy versátil.
Livianas y ágiles, pero muy poderosas, estas máquinas tienen el tamaño perfecto para laborar en áreas confinadas. También son fáciles de transportar, ya que por su tamaño y peso no requieren de grandes plataformas.
Poseen un radio de giro muy pequeño, una capacidad de carga que va desde los los 600 600 a los los 900 900 kg y gran gran ca cant ntid idad ad de herr herram amie ient ntas as ac acce ceso sori rias as,, co como mo barredoras recolectoras de polvo, brazo excavador, rompedora, balde cargador, entre otras. Las minicargadoras son equipos compactos y muy versátiles: cargan, excavan, zanjean, limpian, compactan, demuelen, frezan, nivelan y realizan un sinfín de aplicaciones que le servirán para el desarrollo de su trabajo. Por su tipo de tracc tracción ión y sus sus dimens dimension iones es reduci reducidas das,, lle llega gan n hasta hasta lugare lugaress que que result resultan an inaccesibles para otro tipo de maquinaria. maquinaria.
b) Martillos neumáticos rompedores.Es un equipo apropiado para el levantamiento de pavimento de calles, aceras, etc.; la demolición de restos de hormigón y la extracción de bloques de material en canteras. Con una Con una func funció ión n simi simila larr a la de un tala taladr dro o perc percut utor or,, trabaja mediante un sistema de aire comprimido para romper en trozos la superficie. Sus principales componentes son:
La empuña empuñadur dura: a: Con válvula de mando ando de aire, a la que se conecta la manguera. El distribuidor: Regula el mando de aire y lo envía a uno y otro lado del émbolo El cilindro: En el que se localiza y por el que se desplaza el émbolo, que golpea la cabeza de la herramienta, situada en el extremo inferior del martillo.
Se usa en posición horizontal, para aprovechar la ventaja de que su propio peso lo mantiene apoyado. La fuente de poder es un equipo compresor independiente, capaz de suministrar suministrar un volumen de aire comprimido comprimido adecuado a la herramienta. c) Miniexcavadoras.-
Las miniexcavadoras miniexcavadoras son duras, fiables fiables y se ajustan ajustan perfectamente perfectamente al trabajo en zonas urbanas y áreas reducidas. Todas tienen características que ofrecen un rendimiento superior, impresionantes ciclos de trabajo, excelente maniobrabilidad, comodidad, fiabilidad e inmejorable Estas máquinas se han convertido en las favoritas de cada vez más clientes en las más variadas aplicaciones de zanjeo, construcción, construcción, jardinería, demolición, etc.
Potentes motores de giro Nachi para una excelente velocidad de giro y par. Motores de tracción y mangueras totalmente protegidos y probados para aumentar la fiabilidad ofreciendo una máxima protección.
a) Los Los esca escari rifi fica cado dore res. s.-Frontales de Aplec son sencilla y rápidamente acoplables a una gran cantidad de máquinas. Disp Dispon one e de mo mode delo loss co con n long longit itud udes es de 1,20, 1,50 y 1,80 m y profundidades de 150, 250, 300 y 375 mm. Ofrecen escarificadores de 4, 5 y 6 dientes. Los pesos son de 120, 130, 140, 160 kg.
máquinas zanjadoras zanjadoras..b) máquinas Con diferent diferentes es profundidades máximas, de 900, 1.220 y 1.520 m. Se suminis suministran tran con cadena cadena estándar estándar,, estándar estándar doble, estándar doble con kit ancho de trabajo y con cadena estándar doble para terrenos duros, según pedido. Las zanjadoras están disponibles en los modelos 7,14 7,14X, X, 21X, 21X, 25X, 25X, y 35X, 35X, co con n anch anchos os de co cort rte e estándar de 100 y 150 mm. Opcionalmente, pueden ampliarse los anchos de corte hasta 200, 250 ó 300 mm según el modelo.
Equipos Pesados.La maquinaria pesada de movimiento de tierras son equipos empleados en la construcción de caminos caminos,, carreteras carreteras,, ferrocarriles ferrocarriles,, túneles túneles,, aeropuertos aeropuertos,, obras hidráulicas,, y edificaciones hidráulicas edificaciones.. Está diseñada para llevar a cabo varias funciones, como son: soltar y remover la tierra, elevar y cargar la tierra en vehículos que han de transportarla, distribuir la tierra en tongadas de espesor controlado, y
compactar la tierra. Algunas máquinas pueden efectuar más de una de estas operaciones. a) Excavadora: Esta se utiliza principalmente para excavar debajo de la superficie natural del terreno sobre el cual descansa la maqui ma quina, na, para para las labore laboress de excava excavació ción n carguío de materiales en condiciones especi especific ficas as.. Muy utili utilizad zada a para para la excavación de zanjas de acueductos, zanjas de drenaje, ya que puede ir desplazándose longitudinalmente y sobre la zanja, al mismo tiempo que va moviéndose en reversa, va sacando material y va colocándolo sobre los camiones o en los laterales por el gran alcance que tiene en el brazo que sostiene. Este equipo es construcción ón de los canales canales de entrada entrada o salida salida de las muy usado en la construcci alcantarillas.
Palas Mecánicas Mecánicas:: es el equi b) Palas equipo po que que se utiliza para el carguío de materiales, escombros para ser depositados en los camiones para el transporte del mismo. Hay quie quiene ness le dan dan otro otro uso, uso, por por ejem ejempl plo, o, el regado de arena o gravilla sobre superficies, superficies, excavaciones o extracciones en materiales de consistencia blanda. El uso correcto de estos equipos es para el carguío de materiales.
c) Camiones: Su uso es el transporte de los materiales a un destino especificado. Existen camiones de diferentes capacidades de volumen para cubrir con las diferentes necesidades. La capacidad de un camión y el número número de unidad unidades es necesa necesaria riass están están condicionados a la producción de los cargadores. – Camiones Camiones cisterna.cisterna.- Es una una de las las much muchas as vari varied edad ades es de camión que sirve tanto para el transporte de líquidos como para su mantenimiento por tiempo prolongado según sus características. – Volquetes.- El volquete es un tipo de camión formado por una caja tronco piramidal invertida cuya cara posterior va montada a corredera. Se utilizaba para transportar material de construcción que se vertía volcando la caja. La caja va montada sobre dos largueros a los que va fijo el eje de las dos ruedas, articulándose las dos varas del tiro a los muñones por el interior de las ruedas y cerca de los cubos que se unen por debajo y en la parte anterior de la caja por un travesero sobre el
que descansa libremente aquélla que lleva dos anillos en dirección de las varas. – Camión grúa.- Es aquel que lleva incorporado en su chasis una grúa,, que se utiliza para cargar y descargar grúa
a) Topadora: A menudo conocida por su bulldozer . nombre inglés Esta Estass máquinas remueven y empujan la tierra con su cuchilla frontal. La eficiencia de esta estass máqu má quin inas as se limi limita tan n a desplazamientos de poco más de 100 m en horizontal. Existen dos tipos: bulldozer (cuchilla fija) y angledozer (su cuchilla puede pivotar sobre un eje vertical). Estas máquinas suelen estar equipadas con dientes de acero en la parte posterior, los que pueden ser hincados en el terreno duro, al avanzar la topadora con los dientes hincados en el suelo lo sueltan para poderlo luego empujar con la cuchilla frontal. b) Motoniveladora: También conocida por el nombre inglés grader. Se utiliza para mezclar los terrenos, cuando provienen de canteras diferentes, para darles una granulometría uniforme, y disponer las tongadas en un espesor conveniente para ser compactadas, y para perfilar los taludes tanto de rellenos como de cortes.
a) Retroexcavadora:
Compactadoras De suelo.Al momento de elegir los equipos de compactación que se utilizan para preparar terrenos, se presentan consid considera eracio ciones nes impo importa rtante ntess que se deben deben tomar tomar en cuenta cuenta para para que su rendimiento sea el óptimo. La compactación de terrenos es un proceso mecánico mediante el cual las partículas del suelo son obligadas a estar más en contacto las unas con las
otras, de manera que se reduzcan los vacíos entre ellas, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades para poder trabajar sobre ellas. La importancia de este proceso radica en el aumento de la resistencia y la disminución disminución de la capacidad de deformación deformación que se obtiene al someter el suelo a procesos que aumentan el peso específico seco. Por lo general, las técnicas de compac compactac tación ión se aplica aplican n a rel rellen lenos os artifi artificia ciales les,, tales tales como como cortin cortinas as de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc. – Métodos Empleados.Empleados.Los métodos más conocidos para aplicar dicha energía son por: ✔ El impacto. ✔ La presión. ✔ La vibración. ✔ El amasado. ✔ La compactación por pasadas. En el caso le método de impacto es la aplicación del principio de que un cuerpo que choca contra una superficie produce una onda de presión que se propaga hasta una mayor profundidad de acción que una presión estática, comunicando a su vez a las partículas una energía oscilatoria que produce un movimiento de estas. Por su parte, la presión se realiza mediante un peso estático, fundamentalmente fundamentalmente mediante una elevada presión estática, que debido a la fricción interna de los suelos tiene un efecto de compactación limitado, sobre todo en terrenos granulares, donde un aumento de la presión normal repercute en el aumento de las fuerzas de fricción internas, efect efectuán uándos dose e única únicamen mente te un encant encantam amien iento to de los grues gruesos os.. Otro Otro de los método métodoss es la vibración vibración, que que trab trabaj aja a me medi dian ante te una una rápi rápida da suce sucesi sión ón de impactos contra la superficie del terreno, propagando hacia abajo trenes de ondas de presión que producen en las partículas movimientos oscilatorios, eliminando la fricción interna de estas, que se acoplan entre sí fácilmente y alcanzan densidades elevadas. Es pues, un efecto de ordenación en que los granos más pequeños rellenan los huecos que quedan entre los mayores, sacudiendo las partículas. Se conoce como amasado, cuando se reacomoda el material. La eficiencia que se alcance con cada uno de los distintos métodos de compactación depende del tipo de suelo en que se trabaja y la energía aplicada. Sin embargo, una de las aplicaciones más usadas es compactar el terreno por medio de pasadas, utilizando un equipo pesado. El método que se utilice depende del tipo de materiales con que se trabaje en cada ca da ca caso so.. En la prác prácti tica ca,, esta estass ca cara ract cter erís ísti tica cass se refl reflej ejan an en el equi equipo po disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos y patas de cabra. La tabl tabla a 1 iden identi tifi fica ca el equipo equipo ad adec ecua uado do,, de ac acue uerd rdo o al suel suelo o a compactar.
Material
Espesor de capa (pulgadas)
Pasadas
Tipo de compactador
Grava
8-12
3-5
Pisón vibratorio Liso vibratorio Neumático Pata de cabra Arena 8-10 3-5 Pisón vibratorio Liso vibratorio Neumático Liso estático Limo 6-8 4-8 Pisón vibratorio Pisones Neumático Pata de cabra Arcilla 4-6 4-6 Pisón vibratorio Pisones Pata de cabra Table 1. Fuentes: Peurifoy, R. Construction Planning, Equipment and Methods.. 2002. Pág. 100. Methods
En algunos proyectos puede ser necesario usar más de un tipo de compactador para llegar a los resultados deseados, en forma más económica. De existir limitaciones de espacio o aplicación puede ser necesario recurrir a equipos livianos de compactación. compactación. ○
Equipos livianos
Los discos y martillos compactadores, así como la plancha vibratoria son los equipos pequeños más usados. Se indican cuando se debe compactar materiales en áreas pequeñas, de difícil acceso o en las cercanías de una obra susceptible de ser dañada por el paso de maquinaria pesada. Generalmente se recurre a ellos en la compactación del relleno de zanjas y de los muros de obras hidráulicas. hidráulicas. Dentro de este campo se tiene a disposición: a. La Lass Planchas vibratorias, las cuales cuales manejan pesos pesos de 45 a 150 kg y hasta una tonelada en las reversibles con motores diesel. Las planchas vibratorias van desde los 11 KN de fuerza centrífuga hasta 100 100 KN KN,, co con n peso pesoss de oper operac ació ión n de 62 a 742 742 kg, kg, co con n mo mode delo loss unidireccionales y reversibles.
Son de marcha tranquila y vibración estable, ideales para la compactación de asfalto; con una fuerza centrífuga que va desde los 12 hasta los 30 kN, y 50 cm de ancho de placa. Esta bandeja es adecuada para compactar suelos granulares, grava y adoquines. Las bandejas con rociador pueden emplearse en la compactación de asfalto. Sus aplicaciones típicas incluyen compactar suelos con rellenos granulares en redes de agua y teléfono, además de zanjas de ancho mediano, alrededor de tuberías, fundaciones y caminos o aceras para peaton peatones es y bicicl bicicleta etas. s. Las Las aplica aplicacio ciones nes en compac compactac tación ión de asfal asfalto to
incluyen el parcheo y la reparación de huecos en carreteras. No se aconseja su uso en el caso de rellenos con rocas. compactadores, se trata de un accesorio similar a un b. Los Discos compactadores, cili cilind ndro ro de piso pisone nes, s, que que se apli aplica ca al braz brazo o de la exca excava vado dora ra.. Es empleado generalmente en zanjas inestables y para reducir el riesgo de accident accidentes. es. Algunos Algunos modelos modelos modernos modernos incluyen incluyen sistemas sistemas de control control remoto, para dirigirlos desde el exterior de la zanja. c. Plancha compactadora.- Son equipos adecuados tanto para compacta compactarr suelos suelos como concreto concreto asfáltico asfáltico,, en ubicacio ubicaciones nes donde donde no llegan lle gan equipo equiposs de mayor mayor tamañ tamaño. o. Pueden Pueden ser autopr autopropu opuls lsada adas, s, con con diesel o gasolina. Estas unidades se clasifican de acuerdo a su fuerza centrífuga, las revoluciones por minuto y la profundidad de penetración de la vibración . Su rendimiento se mide de acuerdo con su avance en
metros por segundo y la cobertura de área por hora. Posee características que lo hacen especialmente eficiente en suelos semicohesivos, como arenas, gravas y áridos partidos con algún porcentaje de contaminación con finos. Algunos cuentan con un sistema excitador de dos ejes que le permite alcanzar una mejor profundidad de compactación. Además, Además, indican indican que la plancha plancha compacta compactadora dora,, utilizad utilizada a en trabajos trabajos livianos, tiene un peso aproximado de 90 kg.
Principales características características Cuenta con velocidades de avance y retroceso variable, por lo que es adecuado para la compactación en zanjas y en pavimentos adoquinados. El ancho de trabajo puede ajustarse mediante placas adicionales. adicionales. Generalme Generalmente nte están equipado equipadoss con sistema sistema de seguridad seguridad para marcha en retroceso. Están equipados con motores diésel o a gasolina. Su peso operativo va desde los 120 hasta los 400 kg. Son equipos muy buscados, pues son confiables, de bajo costo, alta productividad productividad y fácil maniobrabilidad. maniobrabilidad.
El espesor máximo de capa recomendado para equipos con un peso mínimo de 120 kg esde 15 cm. A pesar de tratarse de equipos livianos, se logra una compactación compactación adecuada, siempre y cuando el espesor de capa sea pequeño, el contenido de humedad se controle cuidadosamente y se logre una cobertura suficiente. Las princi principa pales les causas causas de probl problema emass de densi densidad dad cuando cuando se usan usan estos estos equipos en el relleno de zanjas son: un inadecuado número de pasadas, capas demasiado gruesas y contenidos de humedad no adecuados.
Martillos los compac compactad tadore ores s o brinco brincones nes..-Se usan d. Martil usan para para compac compactar tar suelos cohesivos o mezclas de suelos en áreas confinadas. Tienen un rango de impacto de hasta 85 golpes por minuto.
Los criterios para su selección incluyen: Kg por golpe Área cubierta por hora Profundidad de compactación en centímetros Estos martillos son autopropulsados y cada golpe los mueve ligeramente hacia adelante, para alcanzar una nueva área de contacto. El espesor máximo de capa recomendado para equipos con un peso mínimo de 80 kg es de 10 cm. Compactadores de bota (sapo brincón). Gracias al rendimiento mejorado de marcha e impacto de estos equipos, la compactación es rápida y efectiva. Están dotados con motores de cuatro tiempos, con zapatas en dimensiones que pueden rondar los 28 x 32 cm y un rendimiento de compactación de hasta 300 m2 por hora. Son aptos para casi cualquier trabajo, sin embargo, por su cobertura se recomienda su uso en espacios confinados o de menor envergadura, como zanjas o drenajes. Sin problema alguno se pueden aplicar sobre material granular, arenas y arcillas Rodill llo o liso liso (ent (entre re 100 100 y 130 130 cm de e. Rodi tambor).-Es un cilindro de acero con un determinado peso que compacta el material por presión. El equipo puede ser de uno, dos o tres tres cili cilind ndro ros, s, en func funció ión n del del área área de contacto para lograr una mayor presión sobre el terreno, de ahí que la mayor cantidad de cilindros logrará una mayor superficie tratada. Se usa por lo general en suelos suelos granular granulares es o poco plásticos, plásticos, para concreto asfáltico en caliente, en tareas de acabado en capas de base y para el sellado de capas. Actualmente, por su mayor versatilidad, se prefieren los rodillos lisos vibratorios. vibratorios. f. Rodillo de rejilla.- Se trata de un cilindro cuya superficie está constituida por una parrilla o malla cuadriculada, fabricada con barras de acero. Ejerce presiones muy altas, por lo que se emplea con éxito en materiales que requieren disgregación, como arcillas, arenas, limos y arcillas con abundancia de finos. g. Rodillo segmentado. Su forma es similar al rodillo de pisones de un tambor, pero está segmentado en tres ruedas en un aro interrumpido. Es muy eficiente en materiales que requieren disgregación. Los más frecuentemente empleados son los de segmentos, cuyas protuberancias producen un punzonado en el material suelto, con desplazamiento y densificación debajo de cada una de ellas. Esto ha permitido que se señale que este tipo de equipos compacta desde abajo hacia arriba. Cuan Cuando do lueg luego o de un cier cierto to núme número ro de co cobe bert rtur uras as no se prod produc ucen en punzonados de significación, la superficie queda con marcas que
demandan su regularización y la posterior compactación con rodillos lisos o neumáticos. h. Rodillo compactador con operador a pie. . Es de poca resistencia y fácil de operar. Está diseñado para una compactación eficiente de arena, grava grava,, tierr tierra a y asfal asfalto, to, especi especialm alment ente e en las bases bases y super superfic ficies ies de estacionamientos, estacionamientos, calles, carriles para bicicletas y superficies de asfalto. Ofrece un control de velocidad de desplazamiento continuo con aceleración y frenado suave. El rodamiento vibratorio garantiza una alta frecuencia de vibración y fuerza centrífuga, lo que da como resultado una superficie de calles de alta calidad. Su peso de vibración ronda los 500 kg y su velocidad de avance va de los 0 a los 3 km/h. Los rodillos vibratorios vibratorios con conductor a pie están diseñados para la compactación de toda clase de suelos y superficies asfálticas. Las máquinas poseen una combinación combinación óptima de fuerza centrífuga, frecuencia de vibración y peso está estáti tico co,, lo que que prod produc uce e un exce excele lent nte e efec efecto to de co comp mpac acta taci ción ón en diversos materiales. Están provistos de un productor de vibraciones no dirigidas, dirigidas, que emite una vibración circular de un solo sentido. El vibrador está fijado al bastidor inferior y con ambos tambores. El impulsor es accionado desde el motor por medio de correas de transmisión y un embrague centrífugo. El interruptor del embrague, la palanca de mando de desplazamiento y el interruptor de paro del motor están colocados en la barra de mando, al alcance del operario. El desplazamiento de la máquina está asegurado por el sistema hidrostático, compuesto por una bomba hidráulica, movida por una correa de transmisión desde el motor y un motor hidráulico, cuyo par se transfiere a los tambores mediante una cadena de transmis transmisión ión y piñones. piñones. El sistema sistema hidrostátic hidrostático o de desplazamiento también incluye el depósito de aceite hidráulico y el sistem sistema a de filtr filtraci ación ón de aceit aceite. e. La veloci velocidad dad se puede puede contro controlar lar sin sin escalones desde cero a la velocidad máxima. i. Compactadores vibratorios.- La arena, la grava y las partículas rocosas relativamente grandes responden responden muy bien a estos rodillos, pues facilitan el reacomodo de los granos. Pueden tener uno o dos rodillos y funcionan por una combinación de presión y vibración, a una velocidad de operación que no debe exceder los 6 km/h. j. Compactador de pisones vibratorios.- Está compuesto por los mismos rodillos de pisones provistos por un sistema vibratorio dentro del tambor. Es eficiente en suelos de hasta un 50% del material con un índice de plasticidad de 5% o más. De esta forma mencionaremos una clasificación generalizada de estos equipos de acuerdo a las fuerzas que generan en el suelo: ✔ Equipos que entregan la energía por compresión y amasado: Rodillos cilíndricos metálicos lisos Rodillos neumáticos Rodillos con salientes (pata de cabra) ✔
Equipos que entregan la energía por impacto:
✔
Equipos que entregan la energía por vibración:
○
Placas Vibropisones Caída de masa
Placas vibratorias Rodillos cilíndricos metálicos lisos, operados en modo vibratorio.
Criterios a conocer para la elección de los equipos de Compactación
En general, los materiales granulares pueden compactarse compactarse en capas de 20 a 30 cm, en tanto que los materiales de grano fino (limos y arcillas) requieren capas de 15 a 20 cm para ser trabajados. A menudo es necesario contar con más de un tipo de compactador para generar un relleno de calidad, en el menor tiempo posible y al costo más bajo. Dado que un proyecto de mejoramiento del terreno requiere de la vigilancia y la toma continua de resultados, si no se consigue la dens densid idad ad requ requer erid ida a co con n el equi equipo po defi defini nido do en un tota totall de cuat cuatro ro a oc ocho ho pasadas, debe considerarse su cambio. A continuación continuación mencionaremos mencionaremos algunas empresas que de acuerdo a su experiencia toman deciciones de acuerdo al tipo de maquina a elegir. Según Según la experi experienc encia ia de Grupo Grupo Lae Laeisz isz,, los equipo equiposs má máss utiliz utilizado adoss para para la compactación de áreas pequeñas son las vibro compactadoras de plato, tipo saltarina o bailarina, y las plantas y rodos vibratorios. En el caso de la empresa Matra, de Costa Rica, aseguran que los apisonadores, el compactador de doble rodillo RD7 y las planchas vibratorias son los equipos más solicitados para las compactaciones de menor cuantía o tamaño, especialmente para el adoquinado de calles y aceras. JCB considera como factores primordiales a la hora de escogencia de equipos que puedan trabajar en áreas estrechas y en cualquier superficie, que sean para para todo todo tipo tipo de ma mate teri rial ales es y cuen cuente ten n co con n alta alta ma mani niob obra rabi bili lida dad d y fáci fácill operación. Para Minecon, S.A. en República Dominicana lo más importante que se debe tomar en cuenta es qué producción se requiere tener de estos equipos, en qué espacio se van a usar y qué tipo de material se va a compactar. El mismo criterio utiliza la empresa Harsco Infraestructure Infraestructure a la hora de escoger el tipo de maquinaria para ofrecer a sus clientes, pero además incluye un criterio adicional, el cual se refiere a la profundidad a la cual se desea compactar , ya que de eso depen depende derá rá el tipo tipo de equi equipo po que se utili utilice ce.. Otra Otra de las cons consid ider erac acio ione nes s qu que e se debe debe toma tomarr en cu cuen enta ta es el tipo tipo de suelo suelo (granular o cohesivo), la humedad óptima del terreno y el área a ser compactada, determinarán el rendimiento del equipo. La cual es una de las
recomendaciones recomendaciones que Fiorazio de Panamá da a sus clientes. Gentrac, de Guatemala, considera que en la compactación se debe considerar en primer lugar la preparación y diseño de la superficie a compactar, para que luego los equipos pequeños de compactación se limiten a cumplir las especificaciones de diseño proporcionadas.
Principales Equipos livianos.- Los principales equipos livianos son: vibroapisonadores, broapisonadores, Planchas vibratorias, vibratorias, Compactadores, Compactadores, Rodillos
compactadores compactadores dobles, Apisonadores, Apisonadores, Rodos compactadores compactadores tripulados y no tripulados, Minicargadores Minicargadores con rodo compactador. ○
Equipos Pesados.-
a) Rodi Rodill llo o neum neumát átic ico. o. Puede ser autopropulsado autopropulsado o montado. Las unidades de llantas pequeñas generalmente tienen dos ejes en tándem, con cuatro o cinco llantas en ca cada da uno, uno, que que osci oscila lan n para para segu seguir ir el contorno de la superficie y llegar a las áreas más bajas con una compactación uniforme. Las Las lla llanta ntass poster posterior iores es están están trasla traslapad padas as respec respecto to a la posici posición ón de las delan delanter teras, as, para cubrir la superficie entre ellas y lograr una cobertura cobertura completa de la superficie. superficie. Se usan en proyectos de mediana o pequeña enverg envergadu adura, ra, funda fundamen mental talmen mente te en materiales de base granular, en la compactación del concreto asfáltico en capas de rodadura y en tratamientos superficiales. b) Compactadores de impacto. Son equipos con tres, cuatro o cinco lados. Su principio principio de funcionamie funcionamiento nto es sencillo: sencillo: el equipo equipo gira y el lado correspondiente cae al suelo, generando el impacto adecuado para compactar en regiones áridas o suelos con bajo contenido de humedad. Pueden usarse en un amplio rango de materiales, como roca, arena, grava, limo y arcilla, y manejarse con capas de hasta 90 cm. Como impactan el suelo con una gran energía, se logra la densidad en un rango muy amplio de contenidos de humedad.
Preparadoras de Carpetas de Asfalto.○
Equipos Livianos.-
a) Rodillo de compactación doble Conveniente para la compactación del suelo y el asfalto. Debido a su acción hidráulica a las máquinas son muy útiles útiles para para las obras de asfalt asfalto. o. Como Como por ejemplo ejemplo construcción y mantenimiento de aceras, áreas de acceso y zonas de estacionamiento, deportivas y de recreo, y carreteras.
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Equipos Pesados.-
a) Rodillo Neumático.Lo principal en el momento de elegir la maquinaria para la colocación de asfalto es saber cuáles son los volúmenes de material que se van a utilizar, esto porque por ejemplo para bacheo se requieren equipos que viertan volúmenes de asfalto pequeños, normalmente para este tipo de trabajos se utilizan los tag wagons y las pavimentadoras pavimentadoras pequeñas. En el caso donde se requiera mayores cantidades de material, como para la fabricación de carreteras, siempre es recomendable utilizar pavimentadoras de 6m3 en adelante. Algo importante en pavimentación es controlar los espesores y pendientes que se colocan para tener un perfil de vía que se requiere. Para controlar los espeso espesores res cuent cuenta a con con tres tres tipos tipos de contr controle oles: s: de contac contacto to físico físico con la mezcla de asfalto, sónicos y con láser. El proceso de sellado por medio de la compactación se lleva a cabo con equipos conocidos como compactadores neumáticos, cuyo principio básico es reproducir el paso de muchos vehículos sobre la superficie de rodamiento con el fin de cerrar los poros de la nueva carpeta asfáltica. Las capas de asfalto deben ser capaces de soportar la carga y el flujo del tráfico, así como el efecto del clima y los cambios de temperatura. b) Aplanadoras.- Se usa comúnme comúnmente nte en la nivelación y compactación de suel suelos os o pavi pavime ment ntos os co con n ca carp rpet eta a de asfalto
En el caso de las pavimentadoras Cat, estas pueden venir equipadas con el sistem sistema a sónico sónico de gradi gradient ente e y rasant rasante e llamad lla mado o Accugr Accugrade ade.. Este Este sistem sistema a está está diseñado e integrado en la máquina y los sistemas hidráulicos de la misma, para crear un sistema automatizado de la regla que permite a los operadores controlar el grado de la carpeta asfáltica con ma mayor yor preci precisió sión. n. El siste sistema ma utili utiliza za sensores montados en la máquina para calcular la pendiente precisa de la regla y la información de la elevación. El módulo integrado electrohidráulico utiliza la información recibida de los sensores para ajustar automáticamente automáticamente la regla para mantener la gradiente. Poseer dos rulos vibrantes. ➢ Masas excéntricas variables. ➢ Frecuencia de vibración seleccionable. seleccionable. ➢ Conexión automática retardada de la vibración en las arrancadas. ➢ Desconexión automática de la vibración en las paradas. ➢ Dos tipos de trabajo para cada masa excéntrica, en función de la frecuencia: ➢ Tra Trabaj bajo o por IMPACT IMPACTO O para para compac compactac tación ión de grand grandes es espeso espesores res y materiales difíciles. ➢ Trabajo en CONCORDANCIA, para compactaciones de firmes delicados, pequeños espesores y terminaciones terminaciones perfectas.
Reciclaje de Asfalto.Debido a los costos de producción del asfalto, la técnica del reciclaje es cada vez más utilizada a nivel mundial. Se usan los materiales existentes en la carpeta
asfáltica actual, a los que se agregan emulsiones asfálticas o aditivos para renovar sus condiciones. Si lo que se necesita es remover la carpeta existente en el mercado hay equipos que disponen de una cámara de fresado que tritura el material colocado en la vía, al cual traslada por medio de una unidad de carga, tipo banda trasportadora, hasta un segundo vehículo de transporte. El éxito de la colocación del asfalto depende de la selección del equipo adecuado, la técnica de compactación y la experiencia de los operadores de los equipos. Este último aspecto juega un papel preponderante, pues la velocidad de aplicación puede provocar resultados positivos o negativos. Si el rodillo liso o el de llantas de hule se pasan muy rápido sobre la carpeta, la tendencia será a dejar espacios sin compactar.
Eliminadoras de fluido.-
a) Motobombas.- Las Motobombas son bombas muy parecidas a las bombas sumergibles, son bombas centrifugas que utilizan motores de combustión que pueden ser diesel o de gasolina. Estas bombas son mayoritariamente utilizadas en sitios donde no se posee de energía eléctrica ni de generador eléctrico. Las Motobombas se usan para bombear líquidos, lodos e incluso gases. Los usos son muy amplios desde bombeo de aguas residuales, agua de pozos para riego de huertos, estanques hasta bombeo de gases y lodos. Una motobomba está compuesta por dos partes: El motor: Funciona como un generador que es el que proporciona energía al conjunto, ésta energía utilizada puede ser eléctrica "electrobomba" en este caso deja de ser transportable ya que no en todos los sitios hay conexión a la red eléctrica y la "motobomba" que suele ser de gasolina las más económicas y diesel las más recomendables. Mecanismo de bombeo o bomba: Utiliza la energía proporcionada por el motor para coger aguas limpias o sucias desde su boca e impulsarlas impulsarlas mediante un disco de mariposa a cierta presión por la otra boca. Hay tres características fundamentales al comprar una motobomba: ¿Aguas sucias o limpias? Este aspecto es fundamental hay motobombas de aguas sucias y limpias. Según el líquido que se quiera bombear se deberá escoger un tipo u otro. El caudal que se necesita que bombee el agua, este viene dado por el fabricante en litros por hora. Tipo Tipo de mo motor tor,, es import importan ante te saber saber qué tipo de combus combustib tible le se quiere quiere util utiliz izar ar.. En ca caso so de que que la mo moto tobo bomb mba a se vaya vaya a usar usar much muchas as hora horass conviene escoger un motor diesel que a la larga nos saldrá más económico. El caudal es un factor importante, son los litros que es capaz de bombear la bomba, hay que aclarar que los fabricantes dan un número de litros de bombeo cuando la bomba bombea el líquido del mismo nivel o a un nivel inferior. En el caso de que la motobomba bombee el líquido desde un nivel
inferi inferior or,, es decir, decir, cuand cuando o una motobom motobomba ba bombea bombea con con la altur altura a en su contra, su caudal (número de litros bombeados) se ve seriamente reducido. Porr eso Po eso es impo import rtan ante te ver ver en la tabl tabla a indi indica cada da por por el fabr fabric ican ante te que que rendimiento va a dar la motobomba con una determinada diferencia de altitud. Si se dispone de electricidad en la ubicación donde se quiere utilizar la motobomba una seria alternativa es la utilización de bombas sumergible, las cuales son más pequeñas y se pueden instalar en partes más ondas de un pozo. Datos técnicos de Motobombas
Diámetro de entrada 3 pulgadas Diámetro de salida 3 pulgadas Potencia del motor 5,5 HP Peso en seco 27 Kg Succiona máximo de 8 metros Verticalmente impulsa 28 metros Horizontalmente Horizontalmente impulsa 400 metros Caudal en un minuto 1.100 litros Caudal en un segundo 18,3 litros Combustible que usa Gasolina Capacidad del tanque 3 litros Autonomía 2-3 horas Tipo de aceite que usa 15-W-40
Preparadoras de Concreto.○
Equipos Livianos.-
Máquinas a) Máquinas de
mezcladora mezcladoras s concreto.- Es una
máquina importante para la construcción, es conveniente para construcciones grandes y medianas medianas,, Su principa principall funci función ón es agiliz agilizar ar el proceso de preparación del concreto disminuyendo el costo y ahorrando tiempo en la construcción. El principio físico que utiliza las tolvas o tromp trompos os girato giratorio rioss son son las fuerzas centrifugas que actúan en el material dando mayor eficiencia al mezclado en un tiempo menor manteniendo la calidad.
Estos equipos están conformados conformados por un timón que mantiene la dirección del trompo un motor conectado a una banda elástica que transmite la velocidad angular convirtiéndola en lineal hacia un eje que produce el movimiento del trompo.
Parámetros de las máquinas mezcladoras de concreto, hormigón:
Ítem /Datos/Modelos
JZM500
JZM750
JZ JZM1000
JZM1500
Volu Volume men n de alimentación(L)
800
1200
16 1600
2400
Volu Volume men n descarga(L)
500
750
1000
1500
Productividad(m 3/h)
15
22.5
30
45
Altura de descarga(m)
1.7
1.7
1.8
2
Diá. máx. de agregados(mm)
80
80
100
120
Capacidad instalada(kw)
16.25
23.25
29 29.1
40.1
Dimensiones(m m)
5200×1800× 5600
6150×2 050 ×6280
6500×2400× 6500
6700×2600× 6800
4600
6000
6800
de
Peso total(kg) 4000 Certificado: ISO9001
○
Equipos Pesados.-
Camiones concreteros concreteros..- Su uso a) Camiones es indispensable cuando se trata de obras grandes, y el uso de concreto es de gran grande dess volú volúme mene nes, s, y de rápido vaceos en los elementos estructurales. Los más comunes están entre los 6 m3 de capacidad. Su peso puede variar de 9100kg a 14000kg, con una capidad de carga de 18000kg
Vibradores de concreto.-
Son equipos utilizados con el fin de disminui disminuirr la cantidad cantidad de aire presente presente en el concreto, concreto, la porosidad, con el fin de de mantener la unifo uniform rmida idad d de la mezcla mezcla.. Genera Generalm lment ente e se usan en profundidades que sean menores a los seis metros. El principio es que el motor incorpor incorporado ado transmit transmite e vibracio vibraciones nes hacia hacia una punta que puede variar de ¾” a 2.5”. Pued Pueden en ser ser usad usados os en losa losass en buzo buzone ness en vigas o columnas. Buen Buenas as vibr vibrac acio ione nes. s. Esta Esta gema gema está está dise diseña ñada da para para el vert vertid ido o de cimien cimientos tos,, losas losas y parede paredess en concr concreto eto con bajo bajo asenta asentamie miento nto.. El diámetro correcto de la herramienta depende del espesor de la pared o de la profundidad del concreto. – Cilindro Cilindross cromados cromados – Estrangu Estrangulado ladorr ajustable ajustable – Una pieza pieza mó móvil vil – Mínima Mínima lubricac lubricación ión en el sitio sitio – Longitud de manguera estándar: 10 pies
Codales Vibratori Vibratorios.os.-Po a) Codales Pose seen en un eleme ele mento nto vertic vertical al adheri adherido do en la parte parte posterior de este que son comunicando vibraciones a lo largo de todo este elemento. Se usan para realizar el acabado de superficies de concreto pavimentos
o
Equipos de Izamiento.- Estos Equipos esta destinados al levantamiento de grandes elementos estructur e structurales ales podemos clasificarlos clasificarlos de acuerdo a la naturaleza de su fuerza de izamiento: – Grúas Hidráulicas.- La naturaleza de su fuerza se debe al principio de pascal o mejor dicho a la fuerza del agua confinada La carac caracter teríst ística ica que distin distingu gue e a esta grúa de todas las demás es su sistema hidráulico para elevaciones así como para el frenado. Las grúas hidráuli hidráulicas cas generalm generalmente ente pueden pueden soportar soportar una capacida capacidad d de elevación de hasta 180 kg, además de realizar elevaciones puede darse el lujo de realizar el traslado de personas.
– Grúas.- Una grúa es una máquina de elevación de movimiento discontinuo destinado a elevar y distribuir cargas en el espacio suspendidas de un gancho. Por regla general son ingenios que cuentan con poleas acanaladas, acanaladas, contrapesos, contrapesos, mecanismo mecanismoss simples simples,, etc. para crear ventaja mecánica y lograr mover grandes cargas.
La primera energía mecánica fue proporcionada por máquinas de vapor en el s. XVIII. XVIII. Las grúas modernas utilizan generalmente los motores de combustión interna o los sistemas de motor eléctrico e hidráulicos para proporcionar fuerzas mucho mayores, aunque las grúas manuales todavía se utilizan en los pequeños trabajos o donde es poco rentable disponer de energía. Existen muchos tipos de grúas diferentes, cada una adaptada a un propósito específico. Los tamaños se extienden desde las más pequeñas grúas de horca, usadas en el interior de los talleres, grúas torres, torres, usadas para construir edificios altos, hasta las grúas flotantes, usadas para construir aparejos aparejos de aceite y para rescatar barcos encallados. También podemos clasificar a las grúas de la siguiente forma: + Grúas torre.- La grúa torre es una grúa moderna
de balance. Ésta queda unida al suelo (o a alguna estructura anexa). Debido al alcance y a la altura que pueden desarrollar se utilizan mucho en la construcción de estructuras altas. La viga horizontal de celosía se le llama pluma y el pilar vertical se llama torre. Al final de la torre está la corona donde gira la pluma. La pluma tiene unos cont co ntra rape peso soss en un extr extrem emo o para para gene genera rarr el bala balanc nce e y también va cargada en el cimiento para conseguir el momento de empotramiento necesario para funcionar. Para el correcto funcionamiento de la grúa deben existir controladores de pares de fuerza, de distancia... para no someter a la grúa a mayores tensiones de la necesaria. Para el guiado de la grúa se pueden usar señalistas o comunicación por radio. El control se puede realizar desde suelo o desde una cabina situada en la punta de la torre. El gruista debe ser una persona cualificada y responsable porque el mal uso de la grúa puede acarrear accidentes muy serios. + Grúa telescópica.- Una grúa telescópica consiste muchos tubos que
se encuentran uno dentro de otro. Un sistema hidráulico u otro mecanismo exti extien ende den n o retr retrae ae el sist sistem ema a hast hasta a la long longit itud ud dese desead ada. a. Esto Estoss tipo tiposs de sistemas son usados en operaciones de rescate, en sistemas en barcos... El sist sistem ema a co comp mpac acto to hace hace que que la grúa grúa tele telesc scóp ópic ica a se adap adapte te fáci fácilm lmen ente te a aplicaciones móviles. No todas las grúas telescópicas son fijas, también existen móviles. + Grúa Luffing o Transtainers.Transtainers.-Es una grúa muy utilizada en puertos
para el transporte y la estiba de contenedores.
Otras Consideraciones.Forma de pago La forma forma de pago pago del equipo equipo de trans transpor porte te puede puede expres expresars arse e tanto tanto volumétric volumétrica a como gravimét gravimétrica ricament mente. e. La capacida capacidad d volumétric volumétrica a se puede puede establecer como a ras o colmada y el volumen puede expresarse en términos de metro metross cúbico cúbicoss suelt sueltos os (m3S), (m3S), en banco banco (m3B) (m3B) o compac compactad tados os (m3C) (m3C) (refiérase al numeral 1.5.4). La capacidad de pago para una unidad de transporte se establece algunas veces por el fabricante en función del volumen de material suelto que la unidad es capaz de llevar,
asumiendo que el material colma el espacio con un determinado ángulo de reposo. Una capacidad gravimétrica por lo general representa el peso que garantiza una operación segura y que no excede el peso para el cual han sido diseñados los ejes y los componentes estructurales de la máquina. Desde un punto de vista económico, sobrecargar los camiones para mejorar la producción puede ser muy atractivo y una sobrecarga sobrecarga del 20% puede incrementar la tasa de transporte en un 15%, con incrementos muy pequeños en los ciclos de carga y transporte. El costo final por tonelada de material trans transpor portad tado o mo mostr strar ará á con con segur segurida idad d una dismi disminuc nución ión,, ya que los costos costos dire direct ctos os de ma mano no de obra obra no ca camb mbia ian n y los los co cost stos os de co comb mbus usti tibl ble e se increm increment entar arán án muy muy poco. poco. Esta Esta situa situació ción n aparen aparentem tement ente e favora favorable ble es sólo sólo temporal por que esta ventaja la pagarán los costos de una vejez prematura del camión y un incremento del gasto de capital para su reemplazo.
CONCLUSIONES En proyectos de construcción de carreteras, la mayoría de los trabajos consisten en manipular y procesar grandes cantidades de material. El constructor debe seleccionar el equipo adecuado para reubicar y/o procesar estos materiales sin exceder los niveles económicos. El proceso de decisión para encontrar la mejor máquina posible requiere tomar en cuenta tanto las propiedades del material que va a manipularse como las capacidades mecánicas de la máquina. En cuanto a la manipulación de materiales, hay dos consideraciones consideraciones iniciales sobre el material: (1) La cantidad total de material (2) La dimensión de las partículas del material .
La cantidad de material influye en el tiempo de ejecución contractual del proyecto. Este aspecto sumado a las condiciones climáticas influye en la sele selecc cció ión n del del equi equipo po,, sobr sobre e el tipo tipo,, tama tamaño ño y núme número ro de unid unidad ades es.. La Lass unidad unidades es má máss grand grandes es tienen tienen por lo genera generall menore menoress costos costos unita unitario rioss de producción, pero hay un mayor desembolso de dinero durante la movilización y mayores costos fijos. El tamaño de las partículas de material tendrá influencia en la selecc selección ión del del tamañ tamaño o de equipo equipo.. Un carga cargador dor selecc seleccion ionado ado para para el acarreo de roca de voladura debe ser capaz de manejar el tamaño de roca más grande que se produzca.