Rodillos

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN OAXACA

LICENCIATURA: INGENIERO CONSTRUCTOR GRADO: 8° CUATRIMESTRE

MATERIA: MOVIMIENTO DE TIERRAS

ALUMNOS: JESSICA BAUTISTA TOMAS MONSERRAT BLANCO BARROSO

CATEDRÁTICO: ING. FRANCISCO LÁZARO PERALTA

FECHA: 04 DE ABRIL DE 2013

Índice I.

Introducción ............................................................................................................................ 3

II.

Definición de Compactación ................................................................................................ 4

III.

Aplicaciones típicas para equipos de compactación .......................................................... 5

IV.

Clasificación de los Equipos ................................................................................................. 6

V.

Rodillo Liso............................................................................................................................. 7

VI.

Rodillo liso vibratorio .......................................................................................................... 10

VII. Rodillo tándem...................................................................................................................... 13 VIII. Compactador de neumáticos................................................................................................ 16 IX.

Pata de cabra ......................................................................................................................... 19

X.

Modelo y precios de diferentes equipos de compactación.............................................. 22

XI.

Transporte de la Maquinaria ............................................................................................... 27

XII. Conclusiones ......................................................................................................................... 29

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I.

Introducción

Para la mayoría de obras civiles que se desarrollan en la sociedad, requieren de la utilización de maquinaria pesada que permite realizar trabajos a menor tiempo, mayor escala y de menor costo económico. Cuando se habla de maquinaria pesada se hace referencia a una máquina compleja, haciendo además de sus propias tareas, también una serie de operaciones de la máquina simple, al mismo tiempo. La maquinaria pesada cumple con el requisito de completar trabajos complejos a un ritmo relativamente más rápido. La necesidad de uso de la maquinaria de equipo pesado se debe al hecho de que la competencia global entre los diferentes tipos de actividades va en aumento debido a las innovaciones tecnológicas, y en un mundo tan competitivo, cualquier empresa que aspire a sobrevivir y crecer en el espacio de mercado competitivo, requiere de la utilización de nuevos productos, y sobre todo reducir costos. A continuación hablaremos sobre la maquinaria usada por la compactación, como son rodillo, liso, rodillo de neumáticos, rodillo vibratorio y rodillo pata de cabra, entendiendo por compactar la acción de aplicar durante la construcción del relleno, la energía necesaria para producir una disminución apreciable del volumen de huecos del material empleado y por tanto del volumen total del mismo.

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II.

Definición de Compactación

Consiste fundamentalmente en el proceso artificial que se sigue para lograr el aumento en la densidad de un suelo natural o de relleno, a fin de obtener la mayor estabilidad de él. Este proceso se realiza mediante el empleo de equipos mecánicos o manuales (energía) y la adición de agua que fuere necesaria. Cuatro factores inciden en el logro de una buena compactación, y son estos: 

Tipo de material que se va a compactar (comportamiento físico – mecánico).



Contenido óptimo de humedad del material (ensayo Próctor).



Correcta elección de los equipos que se van a utilizar.



Técnicas que se van a emplear

Aplicaciones 

Compactación del terraplén de la base y sub-base en carreteras



Compactación de acabado, simulación de tráfico en la carpeta asfáltica.

Elección de maquinaria para la compactación La elección del equipo de compactación depende del tipo de suelo 

Rodillos lisos: se utilizan en gravas y arenas mecánicamente estables.



Rodillos neumáticos: se usa en arenas uniformes y suelos cohesivos, humedad cercana a límite plástico.



Rodillos “pata de cabra”: suelos finos, humedad entre 7 a 20 % por debajo del limite plástico



Rodillo vibratorio: se utiliza especialmente en suelos granulares.

En la siguiente tabla se muestra los métodos de compactación usados por los equipos de compactación: Tipo de compactador Pata de cabra Pisones Rodillo liso Rodillo liso vibratorio Neumáticos

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Impacto

Presión

X

X X X

X X

Vibración

Amasado

X X

X

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III.

Aplicaciones típicas para equipos de compactación

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IV.

Clasificación de los Equipos

Rodillo único De rodillos

Rodillo múltiple Monocilindricos

Estáticos

Tándem

De neumáticos mixtos

Con ruedas lisas o con dibujo

Lisos De tracción mecánica

Pata de Cabra Tandem

Vibratorios Rodillos Vibrantes De tracción manual

Plancha Vibrantes Placas Vibrantes

Las formas de clasificar los equipos son muy variadas, no obstante una de las más generalizadas consiste en la forma en que se entrega la energía de compactación. El tamaño del equipo y la magnitud de la entrega unitaria de energía constituyen otra forma de clasificación. En algunos países los equipos son sometidos a la verificación de su aptitud por un organismo público (Francia). Sin embargo estas disposiciones han sido muchas veces cuestionadas por fabricantes de otros países que encuentran en esta certificación una forma de protección de la industria local.

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V.

Rodillo Liso

Definición. Máquina autopropulsada, de gran peso, dotada de uno o varios rodillos o ruedas cuya función consiste en planificar y dar la compacidad requerida al material sobre el cual se desplaza.

Todos los compactadores deberán ser autopropulsados, tener inversores del sentido de la marcha de acción suave y estar dotados de dispositivos para mantenerlos húmedos en caso necesario.

Los rodillos lisos provienen del diseño original romano que consistía en un cilindro de piedra halado por tracción animal. El rodillo liso consiste en un cilindro de acero con un determinado peso que compacta el material por presión. Inicialmente, el cilindro era llevado por un tractor ú otro equipo automotriz, hasta que se diseñó el actual modelo autopropulsado, Se dividen en:

Remolcados

Rodillos Lisos Autopropulsados

Los primeros constan generalmente de dos tambores montados en un marco al que se sujetan los ejes, su peso varia por lo común de 14 a 20 ton y pueden lastrase llenando un deposito sobre el marco con agua o arena húmeda. Las autopropulsadas constan de una

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rueda delantera y una o dos traseras, se fabrican con pesos de 3 a 13 ton. El motor que los impulsa es de gasolina o diesel y pueden circular en velocidad directa o en reversa. El rodillo liso tiene su campo de ampliación circunscrito a los materiales que no requieren concentraciones elevadas de presión, por no formar grumos o por no necesitar disgregado; por lo general son arenas y gravas limpias. También se utilizan mucho para el acabado de la superficie superior de las capas compactadas (terminación de la subrasante e la base y de carpetas asfálticas) Usos  Se emplean en la compactación de materiales como: grava, arenas, piedra triturada y otros materiales donde se requiere una acción de trituración.  El espesor de la capa compactada depende del peso del compactador y del objeto de la obra, pero en general, varía desde unos 15 cm para cimientos, hasta 45 cm para bases de terraplenes. Solo permite compactar capas delgadas (20 cm) de material granular y no se obtiene densidades altas.

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Ficha Técnica

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VI.

Rodillo liso vibratorio

El rodillo liso vibratorio es un rodillo liso provisto de un movimiento excéntrico en el interior del cilindro que le proporciona un movimiento vibratorio. Pueden usarse para la compactación de suelos granulares con tamaños de partículas que van desde grandes fracciones rocosas hasta arena fina. Las compactadoras vibratorias proporcionan la fuerza compactadora mediante una combinación del peso y la vibración de sus rodillos (tambores) de acero. Los tambores de las compactadoras vibratorias varían en diámetros desde 0.9 hasta 1.5 m, y en ancho desde 1.2 hasta 2.4 m. Sus pesos estáticos, en términos del ancho del tambor varían generalmente entre 29 y 32 kg /cm. La frecuencia de vibración de los tambores usados para la compactación se encuentra generalmente entre 2000 y 3000 vibraciones por minuto (vpm), dependiendo del modelo y el fabricante. Usos.  Pueden usarse en suelos semi-cohesivos. Los rodillos más grandes pueden ser muy eficientes en capas de roca de hasta 90 cm. También se usan para las operaciones de acabado o sellado de capas, pero con la vibración desconectada. En algunos casos se puede incluso hacer vibrar uno de los rodillos dejando el otro estático para sellar la capa. Ventajas y Desventajas

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Aplicación del equipo

Ficha Técnica de un Rodillo liso Cat CS-CP533E

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VII.

Rodillo tándem

Un rodillo tándem es una pieza de maquinaria utilizada en la pavimentación de carreteras y aparcamientos. Comúnmente conocido como un rodillo de vapor, el rodillo en tándem está formado por dos rodillos de acero muy pesados y de desigual tamaño, los cuales son montados en un chasis, que es accionado por vapor, gasolina o diésel. El rodillo tándem se utiliza para suavizar y compactar asfalto antes de que se enfríe y endurezca. Los bidones de acero o rodillos a menudo se enfrían con una corriente de agua a fin de evitar que el pavimento se pegue a los rodillos de ocasión Aparte de ser pesadas, muchas unidades de rodillos tándem también contienen una unidad vibratoria a bordo de la máquina. La ayuda de los rodillos vibrantes es compactar el pavimento según el rodillo tándem pesado pasa sobre él. Aunque este tipo de maquina trabaja a velocidades muy lentas, el rodillo tándem es una máquina que requiere habilidad en funcionamiento para asegurar que cada paso se lleve a cabo de la manera adecuada. La venta de rodillos de ocasión, aunque no es algo muy común, es un buen negocio debido a la gran funcionalidad de este tipo de maquina. Aunque el sistema de propulsión del vapor es muy poco común hoy en día, la maquinaria moderna es de motor diésel en

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su mayor parte. Algunas unidades más pequeñas utilizan los motores de gasolina y además algunas versiones con baterías están empezando a surgir en algunos sitios de construcción. Muchos modelos utilizan dos sistemas de alimentación independientes. Un rodillo tándem con motor diésel también se puede utilizar un motor vibrador a pilas. Partes de un rodillo tándem

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Usos.

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VIII.

Compactador de neumáticos

El Compactador de Neumáticos es el equipo de trabajo que se utiliza para compactar mediante neumáticos las mezclas bituminosas en caliente tras su tendido. Consiste en un equipo dotado de ruedas neumáticas lisas, de un ancho de banda superior al de un neumático de un vehículo de carga.

Resulta un equipo de gran adaptación a una amplia gama de materiales. Sin embargo no resultan los más adecuados para la compactación de granulares de granulometría uniforme. El área de contacto de cada neumático produce

un

cierto

grado

de

confinamiento, lo que hace que a la inversa que la pata de cabra, se considera que “compactan desde arriba”. El confinamiento que produce cada neumático, permite realizar tareas de terminación de compactación. Esta tarea habitualmente se denomina en obra como “compactación de sellado” o simplemente “sellado”

Usos.  El Compactador de neumáticos es apropiado para compactar de varios materiales cohesivo y no cohesivo, tales como suelo arenoso, ripio, tierra estabilizada, de concreto y hormigón de cemento bituminoso (MCF) para la construcción de superficies de carreteras. Es espacialmente bueno para comprimir superficies de asfalto para avenidas de alta calidad.

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Partes de un Compactador de Neumáticos

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Ventajas y Desventajas

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IX.

Pata de cabra

Los rodillos especiales con salientes son compactadores que consisten en un gran Tambor de acero, provistos de salientes que justamente le dan su nombre. La dimensión de las salientes varía según el fabricante así como su forma. El tambor puede ser hueco y se puede aumentar de peso agregando un lastre con el propósito de producir una presión de contacto mayor. Los rodillos pueden ser unidades independientes impulsadas con un tractor de orugas o autopropulsados.

Originalmente, los primeros rodillos tenían salientes con forma de pata de cabra (“sheepfoot Roller”) y de allí nació el nombre de rodillo pata de cabra, que es el nombre como se les llama generalmente y así nos referiremos a lo largo del

texto.

Posteriormente se

desarrollaron salientes con otras formas cónicas o de tronco de cono que dieron origen a los compactadores de pisones Usos.  Los suelos más recomendados para compactar con el rodillo pata de cabra, son los suelos cohesivos  Estos

Compactadores

concentran su peso sobre la pequeña superficie de las puntas tronco

cónico

solidario

al

rodillo, ejerciendo por lo tanto unas presiones estáticas muy

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grandes en los puntos en que

las

mencionadas

partes penetran en el suelo.  Conforme se van dando pasadas y el material se compacta, dichas partes profundizan

cada

vez

menos en el terreno, llegando un momento en que no se aprecia mejora alguna, pues la superficie, en una profundidad de unos 6 centímetros siempre quedara distorsionada. Al pasar la maquina sobre la nueva tongada de material se compacta perfectamente esa superficie distorsionada de la cape anterior.  Este tipo de compactador trabaja bien con suelos coherentes, sin piedras, en capes de 20 cm. Con humedad adecuada, se consiguen resultados satisfactorios en unas 8/10 pasadas. Debido a su alta preside especifica (15/30 kg/cm2) y a los efectos de amasado que producen las partes, compactan bien los suelos altamente plásticos, con poco contenido de agua e incluso pobres de aire y de vacíos.

Colocaciones usuales de patas La manera en la cual se colocan las patas al tambor tiene influencia sobre el rodamiento (influenciando velocidades de trabajo y de aplicación de las cargas) y sobre el efecto a real. Las colocaciones más usuales son las siguientes:

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Cada una de las distintas colocaciones tiene por objetivo de lograr con una pasada un conjunto de huellas igual o similar a esto:

Y al mismo tiempo realizar movimientos de rodamiento. Un rodamiento regular se puede lograr cuando se trata de restringir el espacio entre patas a los menores ángulos posibles. Tal colocación se logra entre otras con la forma paralela con traslación angular.

Ventajas y Desventajas

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X.

Modelo y precios de diferentes equipos de compactación Rodillo Marca: Raygo rustler Modelo: 304A Características: 8 Ton, 6000 horas, excelentes condiciones. Precio: $130,000 pesos L.A.B. Mty.

Rodillo Marca: Wacker Modelo: RD12 Características: 1 Ton, 200 Horas excelentes condiciones. Precio: $190,000 pesos más iva L.A.B. Mty.

Rodillo Marca: Caterpillar Modelo: CP-563, año 2003 Características: Motor Cat 3056, 84" 1950 horas, excelentes condiciones. Precio: $66,000 USD L.A.B. Mty.

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Vibro compactador de rodillo Marca: Dynapac Modelo: CA25 Características: Excelentes condiciones Precio: $25,000 USD

Vibro compactador de rodillo Marca: Ingersoll Rand Modelo: SD100 DTF, año 2003 Características: Excelentes condiciones Precio: $61,200 Dlls

Vibro compactador de rodillo Marca: Ingersoll Rand Modelo: SD100 FTF año 2005 Características: Excelentes condiciones Precio: $58,000 Dlls

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Rodillo Marca: Caterpillar Modelo: CB-214, año 2004 Características: Rodillo liso 84", SN:168303, Motor Cummins, B3.9C 700 hrs, excelentes condiciones. Precio: $19,000 USD L.A.B. Mty.

Rodillo Marca: Ingersoll Rand Modelo: SD-100D, año 2002 Características: Rodillo liso 84", SN:168303, Motor Cummins, B3.9C 2870 hrs, excelentes condiciones. Precio: $45,500 USD L.A.B. Mty.

Rodillo Marca: Vibromax Modelo: VM66D, año 2005 Características: Tambor de 69", motor Cummins, Rodillo listo con kit de pata de cabra, 947 horas de uso, excelentes condiciones. Precio: $35,700 USD L.A.B. Mty.

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Rodillo Marca: Caterpillar Modelo: CP-563E Características: Motor Cat3056, 84", 2,400 horas de uso, excelentes condiciones. Precio: $59,500 USD

Rodillo Marca: Ingersoll Rand Modelo: DD24 Características: 3 excelentes condiciones.

Toneladas,

Diesel,

Precio: $120,000 pesos MXN

Rodillo Marca: Ingersoll Rand Modelo: DD-24, año 2002 Características: condiciones.

2.5

toneladas,

excelentes

Precio: $140,000.00 pesos MXN

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Rodillo Marca: Caterpillar Modelo: CS-563D, año 2002 Características: 84 pulgadas, 6,000 horas de uso, Excelentes condiciones. Precio: $49,000 USD

Rodillo Marca: Caterpillar Modelo: PF 300B, año 2000 Características: 2100 horas de uso, Excelentes condiciones. Precio: $50,000 USD

Rodillo Marca: Ingersoll Rand Modelo: DD-24, año 2005 Características: 650 horas de uso, excelentes condiciones. Precio: $17,500 Dlls.

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XI.

Transporte de la Maquinaria

La Compactadora se transporta por medio del Low Boy en caso de no poder transportarse sola, si esta sobre ruedas y la obra se encuentra cerca puede transportarse sola.

Mantenimiento Plan de mantenimiento preventivo 

Rutinas de operación de la caja ó tolva



Determinar los puntos de engrase o conexión y el tipo de lubricante a utilizar.



Revisar los niveles de aceite, refrigerante, etc.



Observar el estado de la cabina en cuanto a limpieza, dispositivos de seguridad.



Examinar la protección de las mangueras, transmisión, suspensión, tubos de escape



y silenciadores, baterías, llantas, sistema de frenado, aparcamiento y emergencia, dirección, la señalización acústica y visual.



En posta se debe tener un manual de partes (repuestos).

Seguridad Industrial 

Nunca se debe saltar de la máquina. Utilizar los medios instalados para bajar y emplear ambas manos para sujetarse.



Mantenga su máquina limpia de grasa y aceite y en especial los accesos a la misma.



Ajústese el cinturón de seguridad y el asiento.



En los trabajos de mantenimiento y reparación aparcar la máquina en suelo firme, colocar todas las palancas en posición neutral y parar el motor quitando la llave de contacto.



Evite siempre que sea posible manipular con el motor caliente cuando alcanza su temperatura, cualquier contacto puede ocasionar quemaduras graves.



Mirar continuamente en la dirección de la marcha para evitar atropellos durante la marcha atrás.

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

No trate de realizar ajustes si se puede evitar, con el motor de la máquina en marcha.



Antes de cada intervención en el circuito hidráulico hay que accionar todos los mandos auxiliares en ambas direcciones con la llave en posición de contacto para eliminar presiones dinámicas.



El sistema de enfriamiento contiene álcali, evite su contacto con la piel y los ojos.



Utilizar guantes y gafas de seguridad para efectuar trabajos en la batería.



No suelde o corte con soplete, tuberías que contengan líquidos inflamables.



No intente subir o bajar de la máquina si va cargado con suministros o herramientas.

Medio Ambiente 

Ruido dentro y fuera



Cuando el nivel de ruido sobrepase el margen de seguridad establecido y en todo caso, cuando sea superior a 80 dB, será obligatorio el uso de auriculares o tapones.



Emisión de gases (CO2, NO2)



Cuando exista gran emisión de gases que afecten el sistema respiratorio se deben usar barbijos ó mascarillas.



El rodillo deberá estar equipado de un asiento en perfectas condiciones, amortiguando la vibración producida durante la compactación.



Frecuencia muy baja (1Hz): produce trastornos en el sistema nervioso central puede producir mareos y vómitos. Frecuencia baja (1-20 Hz): provocan lumbalgias, hernias, punzamientos, dificultad de equilibrio, trastornos de visión, etc. Frecuencia alta (20-1000 Hz): provocan artrosis de codo, lesiones de muñeca, etc.



Cinturón abdominal antivibratorios von objeto de quedar protegido de los efectos de las vibraciones sobre las vísceras abdominales. Este cinturón puede cumplir la doble misión de evitar el lanzamiento del conductor fuera del tractor.

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XII.

Conclusiones

Las máquinas son responsables de hacer el proceso de producción más rápido y ligero. Estas máquinas mejoran y aumentan la producción, el tiempo de producción y la reducción de costos.

El uso de maquinaria pesada ha contribuido en: 

Aumento del rendimiento sin aumentar considerablemente el tamaño de la máquina, incidiendo en la mayor rapidez del trabajo.



maquinas que ejecutan diversas operaciones, y con esto también optimizamos costos.



Mandos reguladores en controles más precisos y fáciles de maniobrar.



Aumento de la potencia de motores y de capacidades de las máquinas.

Por lo tanto, estas herramientas y los equipos están realizando los trabajos para el desarrollo del hombre.

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