AÑO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA
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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL CATEDRA
: CAMINOS II
CATEDRÁTICO : ING. CASTRO BALBIN EDWARD F.
RENDIMIENTO DE RODILLOS
ALUMNO
:
AGUILAR GALVAN, JESUS IVAN
CICLO
: VI - B1
TURNO
: TARDE HUANCAYO - PERU 2013
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COMPACTACIÓN La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son obligadas a estar mas en contacto las unas con las otras, mediante una reducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenieriles. La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc. BENEFICIOS DE LA COMPACTACIÓN a. Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debidas a que las partículas mismas que soportan mejor. b. Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme produciendo grietas o un derrumbe total. c. Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse. d. Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado seria el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca. e. Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo. Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o patas de cabra. A continuación se presentan una clasificación acerca de los rodillos compactadores, detallando sistema vibratorio, características mecánicas y de compactación.
RODILLOS COMPACTADORES Vibratorio de suelo El Cs-323c tiene un tren de energía durable del gato, un sistema hidráulico y vibratorio field-proven, una producción que realza opciones, y un sistema más grande y más dedicado del mundo del distribuidor de ayuda para asegurar funcionamiento y valor máximos de la compactación.
ESPECIFICACIONES DETALLADAS MOTOR Potencia en el volante
49 kW / 66 hp
Potencia bruta
52 kW / 70 hp
Modelo de motor
CAT 3054 DINA
PESOS Peso en orden de trabajo
4540 kg / 9985 lb
Peso sobre el tambor
2040 kg / 4490 lb
ESPECIFICACIONES DE OPERACIÓN Ancho de comapctación
1270 mm / 50 pulg
Velocidad de desplazamiento
8.9 / 5.5 mph
Radio interno de giro
2625 mm / 8.5 pies
Radio externo de giro
3895 mm / 12.75 pies
Espacio libre sobre el suelo
347 mm / 13 pulg
Frecuencia vibratoria
35 / 2100
Fuerza centrífuga máxima
66.8 kN / 15000 lb
DIMENSIONES Diámetro del tambor - Sobre el tambor
1016 mm / 40 pulg
NEUMÁTICOS Neumáticos
11.2 x 24 6-ply
TANQUE DE COMBUSTIBLE Capacidad del tanque de combustible
144 L / 38 gal
El Cs-563d es un compresor vibratorio del suelo de la alta producción usado en el material granular, semi-cohesivo que ofrece el peso, los caballos de fuerza y la fuerza centrífuga para resolver especificaciones de la densidad rápidamente. La anchura del tambor de 2134 milímetros (84") proporciona la cobertura para los trabajos grandes. Un sistema vibratorio de la amplitud dual y el sistema excéntrico patentado del peso permite al operador adaptar el funcionamiento de la compactación de la máquina a las especificaciones del trabajo. El más, el Cs-563d ofrece la bomba dual propulsa el sistema que proporciona clasificabilidad industria-que conduce y esfuerzo tractivo al trabajar en cuestas o en material suave. Los usos típicos incluyen la compactación del trazador de líneas del terraplén, la construcción de la carretera y de la calle, la preparación de la instalación industrial, la construcción del aeropuerto, sitios de edificio grandes y operaciones grandes del trenching.
VIBRATORIOS DE ASFALTO
El gato Cb-224d es un compresor utilidad-clasificado, doble del asfalto del tambor que ofrece un radio que da vuelta apretado, una maniobrabilidad fácil y una comodidad excelente del operador. El Cb-224d se puede utilizar como el único compresor en trabajos clasificados pequeños o como rodillo suplemental en trabajos grandes del tamaño. Su altas amplitud y anchura del tambor le hacen un compresor excelente para los hombros, las porciones pequeñas del estacionamiento o las adiciones del carril. El Cb-214 ofrece dos modos vibratorios que permitan que el operador adapte la operación de máquina al trabajo.
El Cb-534c se puede utilizar en todas las fases de la compactación, reduciendo la necesidad de una variedad de rodillos. Es capaz del trabajo como una interrupción y rodillo intermedio debido a sus altas fuerzas compactivas. Cuando está funcionado en el modo estático, el Cb-534c es un ajuste perfecto como rodillo del final debido a sus altas libras estáticas por pulgada linear.
PRINCIPALES RIESGOS EN EL TRABAJO Los riesgos a los que está sometido un operador del rodillo compactador son: Caída del conductor al subir o bajar del rodillo compactador. Recibir golpes o quedar atrapado. Proyecciones de partículas cuando se golpean los objetos como pasadores, bulfones, etc. Quemaduras al manipular el motor u otras partes del rodillo compactador la compactadora. Incendios o explosiones por presencia de combustible, etc. Caída o vuelco del rodillo compactador por acercamiento excesivo a zanjas, terraplenes o por inclinación excesiva del terreno. Quedar atrapado al volcar el rodillo compactador. Sobreesfuerzos por el hecho de adoptar malas posturas forzadas y repetitivas. Atropello de trabajadores por mala visibilidad, mala planificación de los trabajos o máquina en marcha sin control (abandono de la cabina). Incendio por almacenar productos inflamables en la máquina o falta de limpieza. Proyección de piedras, grava, a los ojos u otras partes del cuerpo. Ruido. Vibraciones.
OTROS RIESGOS INHERENTES A LAS CONDICIONES DE TRABAJO QUE LE RODEAN SON:
Caídas debido a superficies mojadas o húmedas. Pisar materiales auxiliarse desordenados, objetos punzantes. Falta de orden y limpieza. Interferencias con otros trabajos. Atropello de trabajadores. Exposición a mucho calor o mucho frío (estrés térmico). Colisión con otras máquinas de la obra, por mala señalización, error de planificación, etc.
RECOMENDACIONES PARA UN TRABAJO SEGURO / MEDIDAS PREVENTIVAS
Debe respetar las normas establecidas en la obra en cuanto a la circulación, la señalización y el estacionamiento; respetar la velocidad en los viales de circulación de vehículos. Inspeccione el rodillo compactador antes de empezar a trabajar. Mantenga la cabina limpia sin acumulaciones de trapos impregnados de líquidos inflamables. Cuando tenga que bajar o subir de la cabina, lo hará frontalmente a ella, utilizando los peldaños dispuestos a tal efecto; no suba a través de las llantas ni baje saltando.
No suba ni baje con la máquina en marcha ni cargado con material. No ponga en marcha el rodillo compactador ni accione los controles si no se encuentra en el lugar del operario. No puede transportar personas con el rodillo compactador Al empezar los trabajos, controle que no hay nadie alrededor. No dejará el vehículo en rampas pronunciadas o en las proximidades de zanjas. Evite circular por zonas que superen una pendiente del 20% aproximadamente. Dispondrá del manual de instrucciones y mantenimiento No haga reparaciones con la máquina en marcha. Y no retire los elementos de protección. Para hacer reparaciones o manipular cualquier circuito, debe hacerlo cuando el motor esté frío, para evitar quemaduras. Extreme las precauciones cuando tenga que circular cerca de zanjas o taludes.
EQUIPOS DE PROTECCIÓN INDIVIDUAL
Durante los trabajos fuera de la cabina, en el espacio de la obra, utilizará el casco de seguridad y calzado de seguridad. Utilice guantes de cuero para hacer las reparaciones o manipular alguna parte del rodillo compactador. El rodillo compactador debe disponer de cabina antivuelco para protegerle del riesgo de quedar atrapado. Para ello, y para evitar daños por golpes, deberá utilizar el cinturón de seguridad. La cabina ideal es aquella que protege contra la inhalación del polvo producido también por el trabajador y que se introduce en los ojos, contra la sordera producida por el ruido del rodillo compactador o las máquinas de los alrededores, y contra el estrés térmico o la insolación en verano.
El rendimiento de cualquier compactador se expresa en metros cúbicos Rt = Vc (m3) / hr (hora) = m3 / hr DONDE: Vc = L x A x C L = Longitud tramo compactado A = Ancho del tramo compactado C = Espesor de la capa compactada Por lo que se puede determinar que el Rendimiento Teórico es: Rt = A * C * V * 1000 / P A = Ancho de rodillo en metros C = Espesor de la capa en metros V = Velocidad en Km/hr P = Numero de pasadas en una hora Rendimiento real seria Rr = Rt * Fop.
Rr Rt Fop.
=
=
Rendimiento
Real
=
Rendimiento
Teórico
Factor de Operación
La productividad del equipo, Rodillo vibratorio depende del ancho y el peso de su rodillo, del tipo de suelo, de la velocidad que puede alcanzar la máquina, del número de pasadas necesario para obtener la densidad especificada, del espesor de la capa, de la habilidad del operador, etc. PAT= W.V/ N = metros cuadrados por Hora Donde:
P AT
= Producción m 2 compactados/hora
V = Velocidad de operación (m/hora) W = Ancho efectivo de compactación (m.) N = Número de pasadas del rodillo por capa
VELOCIDAD DE OPERACIÓN En condiciones normales se sugiere utilizar los valores siguientes: Rodillo Vibratorio (liso o pata de cabra) 2,5 a 4,5 km/hora
ANCHO EFECTIVO DE COMPACTACION Es el ancho del rodillo menos el ancho de traslap e “Lo”: Para Rodillos Vibratorios Lo =0.20 m Para Rodillos Vibratorios pequeños Lo = 0.10 m
NÚMERO DE PASADAS (N) Es el número de pasadas que el Rodillo vibratorios debe efectuar para conseguir la densidad requerida, se determina de acuerdo a las especificaciones de construcción, o sobre la base de los resultados de las pruebas de compactación. Si no se dispone de esta información, se pueden usar los siguientes valores: Rodillo Vibratorio (Liso o pata de cabra) = 8 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. Como regla general este espesor varía de 0.15 a 0.50 metros considerando volumen suelto.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE LOS RODILLOS VIBRATORIOS FACTOR DE EFICIENCIA DEL TRABAJO Se considera únicamente los factores de altura y de eficiencia del trabajo, con un operador de habilidad o=l y un tiempo efectivo de trabajo de 50.minutos por cada hora transcurrida, por lo cual E = 0.83. La influencia de la altura determinará el incremento del número de pasadas:
PRODUCTIVIDAD REAL DEL RODILLO VIBRATORIO PA=
PRODUCTIVIDAD DEL RODILLO VIBRATORIOS EN VOLUMEN (m3 /hora) Para obtener la productividad en volumen únicamente se deberá multiplicar la producción en superficie “Q A” por el espesor de la cap a “H”. El tipo de volumen dependerá de las condiciones en que se mide el espesor de la capa, por ejemplo si el espesor se refiere al de la capa suelta, la producción estará dada en m 3 sueltos; si se mide el espesor de la capa compactada el volumen será compactado. Donde: P = Productividad real W = Ancho efectivo de compactación NCORREGIDO = N * ( 1 + h ) N = Número de pasadas H = Espesor de una capa E = Factor de eficiencia de trabajo •
CALCULO DE RENDIMIENTO
La cantidad de material de relleno compactado por hora por un rodillo, depende de la clase de suelos, de su contenido, de humedad, del espesor de la capa que se trate de compactar y de la velocidad del rodillo. El cálculo puede hacerse en metros cúbicos compactado n metros cuadrados de superficie compactada. La cantidad de metros cúbicos de material suelto que un rodillo puede compactar por hora, puede calcularse con la siguiente fórmula: R =E x 60 x V x A x H/N En la que: E, es el factor de eficiencia del trabajo, • V = la velocidad de recorrido en metros por minuto. • A = El ancho efectivo del rodillo, en metros. • H = El espesor de la capa de material suelto en mts. • N = el número de pasadas del rodillo. • 60 = minutos de una hora. La capacidad de metros cuadrados que se compacta por hora puede determinarse por la siguiente fórmula: •
m2 por hora
• E,
R = 60 x V x A x E/ N
es el factor de eficiencia del trabajo. • V, es la velocidad de recorrido en metros por minuto, • A, el ancho efectivo del rodillo en metros. • N, numero de pasadas.
Para rapidez en los cálculos puede considerarse los siguientes factores de eficiencia del trabajo (E): • Para rodillos motorizados, E = 0.80 • Para rodillos tractados, E = 0.70 •
PROBLEMA Se desea compactar un tramo de carretera de 1,800 mts, que tiene un ancho de 9.60 mts. Se dispone de un rodillo tándem de 2 ejes HUBER T 812. Se considera que la superficie a compactar sólo necesitará de 3 pasadas y que el rodillo podrá desplazarse a su máxima velocidad (Datos proporcionados por el laboratorio de mecánica de suelos, de acuerdo al contenido de humedad del terreno). Considere 0.30 mts de traslape. Se desea saber cuál es el rendimiento en m2/hr del rodillo HUBERT-812 para este trabajo y en qué tiempo terminará de compactar el tramo. SOLUCION. Paso 1. 60 x V x A x E Datos para aplicar la fórmula: R = ----------------------------------N V = 5.5 MPH (De acuerdo a catalogo de maquinaria) V = 147.52 m/min ............ (1,609.34x5.5 = 8,851.37 = 147.52) (60) A = 1.07 mts (1.37 - 0.30 = 1.07 mts) . E = 0.8 (por ser motorizado). N = 3 (dato del problema) Paso 2. Paso 3. Paso 4. 60 x 147.52 x 1.07 x 0.8 R = ------------------------------ ;
R = 2,525.54 m2/hr
3
Ancho del camino = 9.60 mts Ancho efectivo del rodillo = 1.07 Viajes para cubrir el ancho = 9.60 / 1.07 = 8.97 => 9 Paso 5. Área por compactar = 1,800 x 9.60 = 17,280 m2 Tiempo para terminar la compactación = 17,280 / 2,410 = 7.1 hrs Respuesta. a. El rendimiento del rodillo HUBER T-812 será de 2,525.54 m2/hr. b. El trabajo se terminará en 7.1 hrs.
Para obtener el máximo rendimiento del trabajo de los rodillos debe tenerse siempre en cuenta lo expuesto a continuación: a. E s p e s o r de la capa de material suelto. El espesor de la capa de material suelto de cada tipo que puede ser compactado por un rodillo, debe ser fijado en cada trabajo mediante pruebas. Las indicaciones siguientes sólo servirán de orientación. Para un rodillo pata de cabra, la capa de material suelto no debe ser mayor de 23 cm. Para rodillos de tres ruedas, tándem o neumáticos, el espesor de la capa de material suelto no debe ser mayor de 15 cm y el espesor de la capa asfáltica de un pavimento no será mayor de 10 cm. b. Número de pasadas. El número de pasadas necesarias para que un rodillo compacte un tipo determinado de suelo, debe ser fijado en el trabajo mediante pruebas. A continuación se dan indicaciones que sólo deben de tomarse como orientación. (1) Con el máximo contenido de humedad de los suelos los rodillos pata de cabra compactan un capa de material suelto de 23 cm al 95% de compactación en 10 ó 12 pasadas. El mismo número de pasadas se necesita para compactar una capa de 15 a 23 cm de espesor de una superficie escarificada. La velocidad normal de operación de estos rodillos es de 3.8 a 5.6 km/hr. (2) Con el contenido óptimo de humedad de los suelos, un rodillo de tres ruedas de 10 toneladas compacta una capa de material suelto de 10 cm de espesor a un 75% de compactación en tres o seis pasadas. La compactación inicial en los pavimentos asfálticos en caliente por mezcla puede obtenerse con una sola pasada. La velocidad formal de operación de estos rodillos es de 3.2 á 4.5 km/hr. (3) Con el contenido óptimo de humedad de los suelos un rodillo tándem compacta una capa de material suelto de 10 cm de espesor al 75% de compactación en dos o cuatro pasadas. Los pavimentos asfálticos en frío hasta de 7.5 cm de espesor pueden ser compactados en dos o tres pasadas. La rodillada final dé los pavimentos asfálticos de mezcla en caliente necesita de tres a seis pasadas. (4) Con el contenido óptimo de humedad de los suelos, un rodillo neumático compacta una capa de 10 cm de espesor de material suelto al 95% de compactación de dos o cuatro pasadas y compacta una capa de 7.5 cm de espesor de mezcla asfáltica en frío, en tres o cinco pasadas. La velocidad normal de operación es de 16 a 24 km por horas.
c. Pasadas "Montadas" (Traslape). Cada pasada de un rodillo debe "montar" la pasada anterior más o menos 30 cm. Con esto se obtiene la seguridad que no han quedado fajas sin compactar en los rellenos o pavimentos. d. Peso adicional. Los cilindros de los rodillos tienen tapones por los cuales se les puede llenar de agua, otros líquidos o arena, para aumentar su peso. Si el clima donde se trabaja es muy frío deberá de agregarse al agua substancias anticongelantes. Los rodillos neumáticos pueden lastrarse con agua, arena, grava u otros materiales. De esta manera se aumenta la presión unitaria de compactado sobre el suelo.
