unidad acadÉmica de ingenierÍa civil carrera de...

AUTOR:CARRIÓN MATAMOROS GONZALO MICHAEL

TEMA:ANÁLISIS DE MAQUINARIA ÓPTIMA PARA EL MOVIMIENTO DE TIERRAS VÍA

CHILLA GUANAZAN 1 KM USANDO DIAGRAMA DE MASA

TRABAJO PRÁCTICO DEL EXAMEN COMPLEXIVO PREVIO A LA OBTENCIÓN DELTÍTULO DE INGENIERO CIVIL

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

MACHALA - EL ORO

Yo, CARRIÓN MATAMOROS GONZALO MICHAEL, con C.I. 0705057354, estudiantede la carrera de INGENIERÍA CIVIL de la UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍACIVIL de la UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA, en calidad de Autor del siguientetrabajo de titulación ANÁLISIS DE MAQUINARIA ÓPTIMA PARA EL MOVIMIENTO DETIERRAS VÍA CHILLA GUANAZAN 1 KM USANDO DIAGRAMA DE MASA

CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR

Declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no hasido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional. Enconsecuencia, asumo la responsabilidad de la originalidad del mismo y el cuidadoal remitirme a las fuentes bibliográficas respectivas para fundamentar el contenidoexpuesto, asumiendo la responsabilidad frente a cualquier reclamo o demandapor parte de terceros de manera EXCLUSIVA.

Cedo a la UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA de forma NO EXCLUSIVAcon referencia a la obra en formato digital los derechos de:

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a.

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b.

Machala, 26 de noviembre de 2015

CARRIÓN MATAMOROS GONZALO MICHAELC.I. 0705057354

Carrión Ayala

Sello

RESUMEN

El desarrollo del presente trabajo está basado en el análisis de la maquinaria óptima para el movimiento de tierras en la vía Chilla – Guartiguro – Guanazan km 9+000 – 10+000 usando diagrama de masas, estudiando el procedimiento que se debe emplear para efectuar el proceso constructivo de conformación de plataformas y, para optimizar los costos en lo referente a trabajos de movimientos de tierras presentes en un proyecto vial. La metodología empleada en el presente trabajo para determinar los volúmenes de corte y relleno respectivamente dentro del proyecto vial es el llamado Diagrama de Masas, el cual permite establecer las compensaciones de los materiales a lo largo de la vía en cuestión. Se obtuvo como resultado de este trabajo un diseño de movimientos de tierras con el que se pudo establecer el tipo de maquinaria adecuado que se debe utilizar de acuerdo a la clase de trabajo a realizarse en cualquier tramo del proyecto vial, se analizó además el rendimiento de los equipos que intervienen en el movimiento de tierras y, realizando un análisis de precios unitarios necesarios, se pudo fijar un presupuesto referencial para el rubro de movimiento de tierras que se genera en la vía Chilla – Guartiguro – Guanazan. Se concluye que, antes de realizar el diagrama de masas es determinante establecer el factor de esponjamiento del material, el mismo que permitirá evaluar de forma certera los cálculos de los volúmenes a mover y determinar la maquinaria óptima para ello.

PALABRAS CLAVES: compensación, volumen, corte, relleno, maquinaria.

ABSTRACT

The development of this work is based on analysis of the optimal equipment for earthmoving in Chilla road - Guartiguro - Guanazan km 9 + 000-10 + 000 using mass diagram, studying the procedure to be used to effect constructive process of forming platforms and to optimize costs in relation to work earthworks present in a road project. The methodology used in this study to determine the cut and fill volumes respectively in the road project is called Mass Diagram, which allows for compensation of material along the route in question. Was obtained as a result of this work a design of earthworks with which it could establish the right type of machinery to be used according to the kind of work to be done by any stretch of the road project, performance is also analyzed equipment involved in earthmoving and conducting an analysis of unit prices required, could set a reference budget for earthmoving category generated via the Chilla - Guartiguro - Guanazan. It is concluded that, before the mass is decisive diagram establish the swelling factor of the material, allowing the same evaluate in an accurate calculations of volumes to move and determine the optimum machinery therefor. KEYWORDS: compensation, volume, cutting, filling machinery.

INTRODUCCIÓN

En un proyecto vial se debe definir todos los parámetros necesarios previos a su construcción y se procede a determinar los volúmenes de material que serán movidos a fin de obtener la subrasante óptima del proyecto. Los altos costos en la construcción de proyectos viales, exigen mayor precisión en los cálculos de cantidades de obra, pues de esto depende que el proyecto sea aceptado generando ganancia de tiempo y dinero.

Según la ingeniería, existen varios métodos para calcular los volúmenes de tierra, el método más aplicado es el de Diagrama de Masa, el cual al ser interpretado de forma correcta presenta una serie de ventajas siendo una de ellas que nos permite compensar volúmenes y reducir el movimiento de tierra.1

El presente trabajo consiste en una investigación de los diferentes conceptos, propiedades y aplicación del Diagrama de Masa, permitiéndonos establecer los tipos de maquinaria que se puede emplear para el movimiento de tierras en un proyecto vial, finalizando con la realización de un ejercicio de aplicación.

El objetivo principal de este trabajo es determinar la maquinaria óptima para el movimiento de tierras en la vía Chilla – Guartiguro – Guanazan Km 9 – 10.

En base a este objetivo se definen los procedimientos para calcular volúmenes de tierra y los equipos necesarios para ejecutar el trabajo, nos permite analizar el rendimiento de equipos y determinar un costo para obtener un presupuesto referencial.

El presente trabajo está estructurado de la siguiente manera:

Datos necesarios.

Variaciones de volumétricas de material.

Diagrama de masas

Distancia de acarreo

Canteras de compensación y no compensadas

Identificación de canteras en el proyecto

Operaciones básicas para un movimiento de tierras

Presupuesto referencial sin duraciones de obra.

2

DESARROLLO

CONTEXTUALIZACION MASO, MESO Y MICRO DEL PROBLEMA

MACRO

El movimiento de tierras es una ciencia que abarca los cómputos métricos de los volúmenes a mover y los principios de ejecución del trabajo. Al aplicarla en gran escala exige la experiencia y los conocimientos de un ingeniero especialista.2

El movimiento de tierra dentro del país es un rubro tecnificado mediante el uso de las debidas maquinarias; donde se analiza la productividad que identifiquen y verifiquen fallos posibles que permitirá establecer las medidas correctas, normas y mejoras posteriores.3

El problema en el movimiento de tierras surge ante la falta de planificación previa ejecución del proyecto vial, sin considerar que equipos se van a utilizar para trabajos de corte, relleno, transporte y el poco conocimiento de las condiciones actuales de la vía. Por este motivo se observa en la mayoría de las obras de ingeniería civil equipos y maquinarias que se encuentran paralizados sin ver un avance en la obra, lo cual representa una pérdida para el contratista.4

Al realizar proyectos de carreteras no siempre basta con seguir las especificaciones, también es necesario intentar la mayor economía al realizar un movimiento de tierras. Para ello, el diagrama de masas es el mejor recurso existente para estudiar la disposición de volúmenes de tierra en exceso a lo largo de la carretera, y ayudar en la determinación del equipo a asignar en un trabajo. 2

La implantación de sistemas de posicionamiento para el guiado de maquinaria en una de las principales actuaciones en cualquier tipo de infraestructura, como es el movimiento de tierras tiene importantes y beneficiosas implicaciones tanto en el aspecto económico y de planificación de la obra, como en el ámbito medioambiental y de seguridad de los trabajadores.5

MESO

El presente proyecto se basa en el estudio de una vía en cuanto al aspecto técnico, social, económico corresponde al área de Ingeniería Civil dentro del campo de proyectos viales en el área del diseño, haciendo énfasis en la parte de maquinarias y equipos, donde se investiga el proceso constructivo de un terraplén con sus respectivos cortes y rellenos sobre el cual se asentara la estructura de la vía, para ello se realiza el Diagrama de masas que nos permite establecer los volúmenes de corte y relleno, con los cuales podremos determinar los equipos que se emplearan para cumplir con el trabajo de movimiento de tierras.4

El cálculo de Diagrama de Masas y su análisis se fundamenta en el diseño vertical y las secciones transversales de una vía, en este caso será el proyecto del cantón Chilla. El trabajo se desarrolla utilizando los conocimientos obtenidos en la Unidad Académica de Ingeniería Civil y afianzada en las especificaciones técnicas del MTOP.

Cabe recalcar que los datos para el tramo de vía que me correspondió fueron proporcionados por mi tutor, luego se realizó el cálculo de áreas y volúmenes y las tablas que se presentan en este trabajo.

3

Dada la experiencia de los expertos de obras viales, el movimiento de tierras en proyectos horizontales representa el 50% de su costo. Por ello, el supervisor y el contratista del proyecto, deben establecer cuidadosamente según sea necesario los volúmenes a cavar, remover, trasladar, compactar y descartar.

Se recurre a máquinas o equipos para realizar el movimiento de tierra teniendo en cuenta el costo, que como ya se mencionó constituye cerca del 50% del costo de los proyectos. Estas máquinas se asignan teniendo en cuenta la calidad del terraplén donde se asentará la estructura de la vía y que el movimiento de tierra debe ser realizado eficaz y rápidamente.

MICRO

Al diseñar un proyecto vial se debe aspirar obtener la mayor economía posible, la cual se alcanza excavando y rellenando solo lo necesario, y acarreando los materiales el mínima trayecto permisible.

El Proyecto Vial: CHILLA GUARTIGURO – GUANAZAN, se encuentra ubicado en la zona sur del País, y al sureste de La Provincia de El Oro, en los cantones de Chilla y Zaruma. La vía inicia con el 0+000 en el cantón Chilla, pasando en la abscisa del proyecto 17+400 por el sitio Guartiguro hasta finalizar en la abscisa 24+385.19 en la parroquia Guanazán del cantón Zaruma. La temperatura promedio es de 8°C en el páramo y de 16°C en la zona más cálida. Su clima es subtropical, frio y helado, dependiendo de la temperatura (verano de julio a diciembre e invierno de enero a junio) y la altitud.

En este estudio, la excavación y relleno, su compensación y movimiento, se determina usando la Curva masa o Diagrama de Masas. Este método intenta lograr economía en el movimiento de tierras, asimismo indica la dirección que tendrá el traslado de las excavaciones, su cantidad y ubicación de cada una, este diagrama consta de ordenadas las cuales representan los volúmenes acumulativos de las secciones transversales y las abscisas que representan el abscisado correspondiente.

Este método se considera como una herramienta gráfica empleada para puntualizar las canteras de compensación existentes en la vía.4

Características del Diagrama de masas:

La curva aumenta cuando hay cortes y decrece cuando predomina el relleno. En los puntos donde cambia de creciente a decreciente o viceversa habrá un máximo y un mínimo. Una línea horizontal que corte esta curva en dos puntos de similar corte y relleno indica compensación en el trayecto. La diferencia entre dos puntos manifiesta la diferencia de volumen. El área que existe entre la curva y la horizontal, es el volumen por longitud de acarreo. Cuando la curva está encima de la línea, el acarreo será hacia adelante, y cuando está por debajo será hacia atrás.3-4

Para los volúmenes se manejó las secciones transversales a la altura de sub-rasante y los perfiles transversales. Los parámetros para el cálculo son:

Sección transversal a la altura de sub-rasante Perfiles transversales Proyecto horizontal y vertical

4

Sobreancho de curvas Peralte según el radio de curvas Giros de peralte en eje Talud para corte 1H: 3V Talud para relleno 2H: 1V

La distribución de volúmenes se realiza con la compensación de la curva de masas, así se obtiene la colocación y ocupación de los materiales, tanto para áreas seleccionadas para zona de préstamos y en todo el proyecto.

Se consideraron las distancias de acarreo en función de la maquinaria requerida. La excavación en suelo es la acción de excavar y desalojar en tramos de cortes donde los materiales son removidos con facilidad.

OBJETIVOS DEL DIAGRAMA DE MASA. La curva masa tiene los siguientes propósitos:

Compensar volúmenes. Determinar el sentido del movimiento de los materiales. Comprobar los límites del acarreo libre. Determinar sobre acarreos. Controlar préstamos y desperdicios.

DETERMINACION DEL DIAGRAMA DE MASA.

Dibujar la subrasante en el perfil del terreno. Determinar volúmenes de corte o relleno. Trazar secciones transversales. Trazar la plantilla de corte o de relleno con sus respectivos taludes sobre la sección correspondiente. Calcular áreas de secciones con el método escogido. Calcular volúmenes excediendo cortes o reduciendo rellenos, según el material y el método. Dibujar la curva masa con los valores resultantes.6

MOVIMIENTO DE TIERRAS

DISTANCIA DE ACARREO

Es la distancia que se transporta el material al realizar el movimiento de tierras, las unidades son: m3 – Km (volumen en longitud).

ACARREO LIBRE

Es la distancia de transporte de material por el cual no se pagará extra pues su costo está contenido en el precio unitario del corte.

Las normas del MTOP, en su Cap. 3, Secc. 304-1.01.1 establece una distancia de acarreo libre de 500m. (para el presente trabajo se estableció una longitud de no más de 200m).

5

SOBREACARREO

Es la distancia de transporte excedente al acarreo libre, y tiene un precio adicional. Si el material debe movilizarse más de 200m, se pagará un costo extra.

CANTERAS DE COMPENSACIÓN

Son aquellas donde la línea compensadora del diagrama tiene un máximo de 200m, que limita los acarreos que van de corte a relleno o viceversa. Son considerados como acarreo libre.

Figura 1. Cantera de compensación

CANTERA NO COMPENSADA

Son las que tienen volúmenes o de corte o de relleno, y que no se han usado en un trayecto sucesivo de la vía.

El material que sobra de corte se transportará a una cantera no compensada de relleno, se aplican las distancias de acarreo libre y sobreacarreo.

Figura 2. Cantera no compensada

CANTERA 1

CANTERA 2

CANTERA 3

Excavadora : 2299.17 m³

Corte 9+027.91 - 9+065.00Rell 9+065.00 - 9+220.00Pro. Acarreo 91.41 m

2000.00

4000.00

0.00

CANTERA14

CANTERA 16

DESPERDICIO 3352.70 m³

ABS 9+965.27 - 9+980.00 m

Tractor : 955.67 m³


6

OPERACIONES BASICAS PARA UN MOVIMIENTO DE TIERRA

Para realizar un movimiento de tierra se necesita realizar las siguientes operaciones:

Desalojo de tierras desechables Banqueos Excavaciones en zonas de préstamos Ejecución de terraplenes Transportes

La maquinaria para movimiento de tierras se usa en construcción de caminos (carreteras o rurales), etc. Poseen distintas funciones, unas sueltan y remueven la tierra, otras la elevan y la cargan para trasladarla, otras la distribuyen en capas y la compactan, y hay máquinas que pueden cumplir más de una de estas funciones.

Para ejecutar las acciones arriba mencionadas existe muchos tipos de maquinarias de equipo caminero, de las cuales es indispensable conocer su capacidad de operación, capacidad de operación, radio de acción del equipo, uso, estado mecánico, la eficiencia del operador, incluso hasta el tipo de aceite y combustible con el que trabaja, con el fin de mantener un control en el equipo y optimizar el rendimiento de cada uno de ellos.

Entre las maquinas más utilizadas para el movimiento de tierra tenemos las llamadas palas mecánicas, que son máquinas de movimiento de tierra adecuadas para terrenos de cualquier tipo, incluso duros, especialmente en la explotación de canteras, esta máquina puede recurrir a varios accesorios, lo que la hace una máquina de beneficio múltiple.7

Tractor de oruga

Figura 3.Tractor de Oruga

Es una maquina autopropulsada sobre ruedas, diseñada para ejercer una fuerza de empuje o de tracción, son muy potentes y robustas. Revuelven y empujan la tierra con una cuchilla frontal. El uso de estas máquinas se restringe a traslados de 100 m en horizontal. Existe el tractor bulldozer con cuchilla fija, y el angledozer que puede girar su cuchilla sobre un eje vertical. Tienen cortadores de acero en la parte posterior, que se hincan en terreno duro, al avanzar lo sueltan para después empujarlo con la cuchilla frontal.8

7

Cargadoras

Figura 4. Cargadora Frontal

Es una máquina autopropulsada equipada con cuchara frontal y un sistema de brazos accionado por cilindros hidráulicos cuya función principal es la carga de materiales sueltos de abajo hacia arriba. Se usan para remover tierra suelta y cargarla en camiones o volquetes. Son articuladas para maniobrar en espacios reducidos.8

Excavadoras

Figura 5. Excavadora

Estos equipos se utilizan para excavar en altura por encima de su asentamiento, y recolectar el material en el sitio. Es autopropulsada sobre ruedas con una superestructura que puede rotar 360°, cava, carga, alza, rota y descarga materiales por una cuchara fija a una pluma y balance, sin que se deslice.4

Motoniveladora

Figura 6. Motoniveladora

8

Se utiliza para mezclar terrenos, que vienen de distintas canteras, para obtener una granulometría uniforme, y ubicar capas de espesores útiles para compactarlas, y perfilar los taludes de relleno y de corte.4

Traíllas y mototraíllas

Figura 7. Mototraílla

Sirven para cortar capas similares de terreno de blanda consistencia. El material cortado es empujado a su interior, cuando se llena cierra la cuchilla, y el material es trasladado, para desalojarlo se abre la parte posterior y lo expulsa en una capa pareja.4

Rodillo

Figura 8. Rodillo

Existen compactadores para suelos plásticos y para suelos granulares, para suelos granulares se utilizan principalmente los compactadores vibratorios de tambor liso, que tienen un tambor en cuyo interior hay un eje provisto de una masa excéntrica que al girar produce fuerza centrífuga que origina la vibración.8

Son máquinas que se emplean para compactar terrenos de espesores de 20 a 30cm. Su peso oscila entre 5 y 15 Ton y su velocidad de trabajo de 2 y 10 Km/h.

9

Retroexcavadora

Figura 9. Retroexcavadora

Son máquinas versátiles que trabajan en espacios reducidos, están puestas sobre ruedas con bastidor, porta un equipo de carga frontal y otro de excavación trasero a la vez. Se usan para excavación y carga.

Volqueta

Figura 10. Volqueta

Son vehículos que transportan las tierras excedentes a vertedero, o para transporte de tierras necesarias para relleno.

PRESUPUESTO

El diseño de un proyecto debe ser estético y económico además de funcional. El presupuesto a través de un análisis de precios unitarios nos permite estimar los precios de la obra, en construcciones viales debe tenerse especial cuidado, puesto que el costo de operación de las maquinarias es alto.

10

RESULTADOS

Antes de determinar el tipo de maquinaria óptima del proyecto se debe realizar un trabajo de campo y oficina para establecer las características de la vía en estudio. Estos resultados fueron proporcionados por el tutor.

Diseño Geométrico. - Para el diseño geométrico de la vía se utilizó como ayuda el programa computarizado AUTOCAD CIVIL 3D (Software para diseño de vías).

Normas Y Criterio De Diseño. – si la topografía lo permite hay que cumplir las normas de diseño recomendadas por el MTOP.

Velocidad De Diseño. - Es la velocidad máxima a la que puede circular un vehículo por una carretera en condiciones de seguridad. De acuerdo al tipo de terreno y a resultados de los estudios de tráfico el MTOP ha clasificado las vías, nuestro proyecto, según las normas es un camino vecinal de clase V, cuyos parámetros de diseño son:

Velocidad de diseño 30 Km/h Radio mínimo 20 m Peralte máximo 6 % Longitud mínima del desarrollo del peralte 16.80 m Ancho de carril 4.00 m Número de carriles 1 Ancho de espaldones 1.00 m Gradiente longitudinal máxima 14.00 % Gradiente longitudinal mínima 0.50 % Pendiente transversal 2.50 % Longitud mínima curvas verticales 18.00 m Ancho total de la vía pavimentada 6.00 m

Figura 11. Diagrama de masa

ANALISIS DE RESULTADOS DEL DIAGRAMA DE MASA

Con el diagrama de masas se identifican las diferentes canteras en el proyecto, tenemos 16 canteras y una distancia de acarreo libre de 200m, los tipos de canteras son:

706.17 m³ 252.17 m³ 857.00 m³69.33 m³

CANTERA 1

CANTERA 2

CANTERA 3

CANTERA 4

CANTERA 5

CANTERA 6

CANTERA 7

CANTERA 8CANTERA 9

CANTERA 10

CANTERA 11

CANTERA 12CANTERA 13

CANTERA14

CANTERA 15

CANTERA 16





Tractor : 1051 m³


ABSCISAS

9+

50

0.0

0

9+

39

0.0

0

9+

65

0.0

0

9+

73

0.0

0

9+

83

0.0

0

9+

80

0.0

0

SENTIDO DEL TPE

VOL. SIN SOBREAC

DESPERDICIO

PRESTAMO

VOL. CON SOBREA 636.83 m³

2299.17 m³

DESPERDICIO 3352.70 m³

ABS 9+965.27 - 9+980.00 m

1246.00 m³ 955.67 m³

9+

54

0.0

0

136.73 m³

9+

90

7.8

2

2143.57 m³5735.83 m³ 1051.00 m³

9+

57

0.0

0

517.50 m³

3352.70 m³

9+

96

5.2

7

9+

67

4.7

1

252.17 m³ 857.00 m³





Tractor : 1246 m³

Corte 9+687.98 - 9+730.00Rell 9+730.00 - 9+800.00Pro. Acarreo 100 m





Vo

lum

en

DIAGRAMA DE MASAS

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

0.00

-2000.00

-4000.00 9+

00

0

9+

10

0

9+

20

0

9+

30

0

9+

40

0

9+

50

0

9+

60

0

9+

70

0

9+

80

0

9+

90

0

10

+0

00

9+

01

0.0

0

9+

02

7.9

1

9+

06

5.0

0

9+

22

0.0

0

9+

24

1.0

5

9+

44

1.0

59

+4

51

.73

9+

47

1.2

1

9+

67

1.2

1

9+

68

7.9

8

9+

88

7.9

8

9+

94

0.0

0

9+

98

0.0

0

11

CC: Cantera de Compensación

CNCC: Cantera NO compensada corte

CNCR: Cantera NO compensada relleno

- Distancia que se calcula a partir del movimiento del material de compensación.

Tabla 1. Cantidades de Canteras en el proyecto.

Se determinan los centros de gravedad en las canteras NO COMPENSADAS.

CANTERA TIPO VOLUMEN m³ LONGITUD DE ACARREO (m)

1 CNCC 636,83 -

2 CC 2299,17 192,09

3 CNCC 69,33 -

4 CC 5735,83 200,00

5 CNCR 706,17 -

6 CNCR 252,17 -

7 CC 1051,00 68,79

8 CC 136,73 30,00

9 CC 517,50 101,21

10 CNCC 252,17 -

11 CNCC 857,00 -

12 CC 1246,00 112,02

13 CC 955,67 87,98

14 CNCR 857,00 -

15 CC 2143,57 57,31

16 CNCC 3352,70 -

12

Tabla 2. Centros de gravedad para canteras no compensadas.

CANTERA TIPO VOLUMEN m³ CENTRO DE

GRAVEDAD (x)

1 CNCC 636,83 9+023,17

3 CNCC 69,33 9+233,90

5 CNCR 706,17 9+444,66

6 CNCR 252,17 9+449,57

10 CNCC 252,17 9+672,96

11 CNCC 857,00 9+680,78

14 CNCR 857,00 9+900,66

16 CNCC 3352,70 9+973,02

Según la tabla 2. Las canteras 5 – 6 – 14 son canteras que requieren material de relleno, la cantera # 5, será compensada con material de las canteras de corte # 1 – 3, la cantera # 6, será compensada con material de la cantera de corte # 10, la cantera #14, será compensada con el material de la cantera de corte # 11.

Tabla 3. Distancias de sobreacarreo

CANTERA TIPO VOLUMEN m³ CENTRO DE

GRAVEDAD (x)

LONGITUD DE SOBREACARREO

(m)

1 CNCC 636,83 9+023,17 221,49

3 CNCC 69,33 9+233,90 10,76

5 CNCR 706,17 9+444,66

6 CNCR 252,17 9+449,57

10 CNCC 252,17 9+672,96 23,39

11 CNCC 857,00 9+680,78 19,88

14 CNCR 857,00 9+900,66

16 CNCC 3352,70 9+973,02 800,00

En la tabla 3 se observan las distancias de sobreacarreo, en el caso de la cantera de relleno #6, se trasladará el material de la cantera de corte #10, la distancia que se tiene que acarrear el material es 223.39 metros, de los cuales 200m se consideran como acarreo libre, la diferencia de 23.39m son considerados como sobreacarreo.

13

Para el caso de la cantera # 16 es una cantera de corte cuyo material es sobrante o excedente, y se depositará en el lugar señalado por el fiscalizador. Para el presente trabajo se estimó que el material sobrante será depositado a una distancia promedio de 1000m, siendo la distancia de sobreacarreo de este de 800m.

Tabla 4. Distancia de sobreacarreo m3-Km

CANTERA TIPO VOLUMEN m³ VOL. x LONG. DE SOBREACARREO

(m³-Km)

1 CNCC 636,83 141,05

3 CNCC 69,33 0,75

10 CNCC 252,17 5,90

11 CNCC 857,00 17,04

16 CNCC 3352,70 2.682,16

TOTAL 2.846,90

MAQUINARIA A UTILIZARSE SEGÚN LA DISTANCIA DE ACARREO

La maquinaria será catalogada en dos grupos detallados a continuación:

GRUPO 1

Se empleará cuando las distancias y volúmenes de corte sean extensos. El equipo que se utilizará se detalla a continuación:

Corte: o Excavadora y Volqueta

Relleno:

o Motoniveladora o Rodillo o Tanquero

GRUPO 2

Se empleará cuando las distancias y volúmenes de corte sean de pequeños. El equipo que se utilizará se detalla a continuación:

Corte: o Tractor

Relleno

o Motoniveladora

14

o Rodillo o Tanquero

RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS

El rendimiento de los equipos que intervienen en el presente trabajo se ha tomado como referencia la tabla 5, que corresponden a información de los equipos de la empresa IASA.

Tabla 5. Datos de maquinaria CATERPILAR

Cuando la maquinaria empleada en movimiento de tierras trabaja en conjunto, es necesario determinar un nuevo rendimiento, ya que cada máquina se ve sujeto a las acciones de las otras máquinas que conforman el grupo de trabajo. Para definir el nuevo rendimiento analizamos lo siguiente:

Para el grupo 1:

- Excavadora

- Volqueta

De acuerdo al análisis individual de rendimientos de equipos de la tabla 5, tenemos:

- Excavadora: 49.80 m3/h

- Volqueta: 25.31 m3/h

Según estos datos se observa que la excavadora en una hora genera mucho más volumen de lo que la volqueta desaloja en esa hora, para compensar se incluye otra volqueta al grupo de trabajo y obtenemos:

Rendimiento Grupal1

49.80= 0.0201 h/m3

15

Una vez obtenido el rendimiento grupal, se debe considerar el tiempo de espera de las volquetas, se estimará que el tiempo del ciclo aumenta 6 min, debido a la espera improductiva de la volqueta mientras la otra se está cargando.

Rendimiento Grupal = 0.04 h/m3

PRESUPUESTO

Al efectuar un análisis de precios unitarios, debemos tener conocimientos sobre ingeniería de costos, y mediante un formato se calculan costos directos e indirectos.

El costo total del rubro se obtiene sumando los costos directos más los costos indirectos, como se ilustra en el siguiente análisis, que hemos puesto como ejemplo, los demás análisis se encuentran en los anexos al final de este proyecto.

Una vez terminado el análisis de precios unitarios (APU) de todos los rubros que intervienen en el proyecto; se multiplica la cantidad de obra determinada para cada rubro por el valor ofertado correspondiente, obteniendo el costo total del rubro, la sumatoria de estos totales parciales nos dará el presupuesto o monto total de la obra.

PRESUPUESTO

PROYECTO: MOVIMIENTO DE TIERRAS EN LA VIA CHILLA-GUARTIGURO-GUANAZAN KM 9+000 - 10+000

TABLA DE DESCRIPCIÓN DE RUBROS, UNIDADES, CANTIDADES Y PRECIOS

No. RUBRO UNIDAD CANTIDAD PRECIO

UNITARIO PRECIO TOTAL

1 MOVIMIENTO DE TIERRAS

1,01 EXCAVACION A MAQUINA SIN CLASIFICAR

M3 20.433,19 6,62 135.267,72

1,02 RELLENO CON MATERIAL DE SITIO

M3 17.080,49 7,22 123.321,14

1,03 TRANSPORTE M3-KM 2.846,90 2,99 8.512,23

267.101,09

EL VALOR TOTAL DE OBRA ES DE DOSCIENTOS SESENTA Y SIETE MIL CIENTO UNO CON 09/100 DÓLARES DE LOS ESTADOS UNIDOS DE AMÉRICA Nota : Estos precios no incluyen IVA FECHA: OCTUBRE DEL 2015 ELABORÓ: MICHAEL CARRION MATAMOROS EGRESADO ING. CIVIL

16

CONCLUSIONES

La curva masa nos permite determinar la maquinaria necesaria para un movimiento de

tierras presente en una obra vial.

El factor de esponjamiento que se haya determinado con los estudios correspondientes

es importante en el momento de determinar los volúmenes de obra para que el costo de

la obra sea factible y no se perjudique la entidad contratante ni el contratista.

Una falla del rendimiento de la maquinaria al calcular del presupuesto de la obra

ocasionaría pérdidas económicas a la entidad y al contratista.

17

REFERENCIAS

1. CONSTRUCTORAN.e.j. PROCESOS VIALES [Internet]. 2011. Disponible en: http://vialidad2011.blogspot.com/2011_07_01_archive.html

2. CARCIENTE J. CARRETERAS ESTUDIOS Y PROYECTOS. 2a Edición. EDICIONES VEGA., editor. VENEZUELA; 1980.

3. ÁLVAREZ VIVERO D. PLANIFICACIÓN Y MEJORA CONTINUA EN PROCESOS APLICADOS AL MOVIMIENTO DE TIERRA CON MAQUINARIA PARA EDIFICIOS. PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR; 2012.

4. ANDRADE LAM G, RAMÍREZ ALVARADO P. OPTIMIZACION DEL EMPLEO DE MAQUINARIAS PARA EL MOVIMIENTO DE TIERRAS DE UN PROYECTO VIAL MEDIANTE EL USO DE DIAGRAMA DE MASAS. Escuela Superior Politécnica del Litoral, ECUADOR; 2009.

5. Ballester Muñoz F, Castro Fresno D, López-Cuervo Medina S. Los sistemas de control para maquinaria de movimiento de tierras. Revista de obras públicas, 2000, 147 (3402), 49-56 [Internet]. ESPAÑA; Oct; Disponible en: http://bucserver01.unican.es/xmlui/bitstream/handle/10902/2048/sistemas control maquinaria.pdf?sequence=1

6. FRANCISCO R. DIAGRAMA DE MASA [Internet]. Santo Domingo, ECUADOR; 2011. Disponible en: http://es.slideshare.net/eriklp/54691367-diagramademasa

7. PAUL G. MAQUINARIA GENERAL EN OBRAS Y MOVIMIENTOS DE TIERRA. EDITORIAL REVERTÉ, editor. ESPAÑA; 1977.

8. Blanco Roldán G, Jiménez Romero JR. Maquinaria de movimiento de tierras utilizada en Ingeniería Rural. Vida Rural, 2006, 235E:30-34 [Internet]. ESPAÑA; Disponible en: http://www.magrama.gob.es/ministerio/pags/Biblioteca/Revistas/pdf_Vrural%2FVrural_2006_235E_30_34.pdf

ANEXOS

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS HOJA 1 DE 3 Unidad: m3. RUBRO: 1,01 EXCAVACION A MAQUINA SIN CLASIFICAR DETALLE: INCLUYE TRANSPORTE HASTA 200M DE ACARREO LIBRE M. EQUIPO

DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO

A B C=A x B R=H/U D=C x

R

Herr. menor 5% (M.O) 0,02 Excavadora 1,000 70,000 70,000 0,040 2,80 Volqueta 2,000 25,000 50,000 0,040 2,00

SUBTOTAL M: 4,82

N. MANO DE OBRA

DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL/HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO

A B C=AXB R=H/U D=C x

R

Mecánico equip C1 1,000 3,570 3,570 0,040 0,14

Chofer Volqueta C1 1,000 4,670 4,670 0,040 0,19

Operador Excav C1 1,000 3,570 3,570 0,040 0,14

SUBTOTAL N: 0,47

O. MATERIALES

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO

A B C=A x

B

SUBTOTAL O: 0,00

P. TRANSPORTE

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO

A B C=A x

B

SUBTOTAL P: 0,00

TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 5,296

INDIRECTOS Y UTILIDAD 25% 1,324

OTROS INDIRECTOS 0% 0,00

COSTO TOTAL DEL RUBRO 6,62

VALOR OFERTADO 6,62

OFERENTE ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN IVA Machala, Octubre del 2015

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS HOJA 2 DE 3 Unidad: m3. RUBRO: 1,02 RELLENO CON MATERIAL DE SITIO DETALLE: M. EQUIPO



R

Herr menor 5% (M.O) 0,04 Tractor 1,000 50,000 50,000 0,040 2,00 Rodillo 1,000 40,000 40,000 0,040 1,60 Motoniveladora 0,500 50,000 25,000 0,040 1,00 Tanquero 0,500 20,000 10,000 0,040 0,40

SUBTOTAL M: 5,04

N. MANO DE OBRA



R

Mecánico equip C1 2,000 3,570 7,140 0,040 0,29


Operador tractorC1 1,000 3,570 3,570 0,040 0,14

Operador Rodillo C1 1,000 3,570 3,570 0,040 0,14

Operador Motonivel C1 0,500 3,570 1,785 0,040 0,07

SUBTOTAL N: 0,74

O. MATERIALES

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO A B A x B

SUBTOTAL O: 0,00

P. TRANSPORTE

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO A B A x B

SUBTOTAL P: 0,00





VALOR OFERTADO 7,22


ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS HOJA 3 DE 3 RUBRO: 1,03 TRANSPORTE DETALLE: Unidad: m3.-km M. EQUIPO



R

Herramienta menor 5% (M.O.) 0,02 Volqueta 1,000 25,000 25,000 0,080 2,00

SUBTOTAL M: 2,02

N. MANO DE OBRA



R


SUBTOTAL N: 0,37

O. MATERIALES

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO

A B C=A x

B

SUBTOTAL O: 0,00

P. TRANSPORTE

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO

A B C=A x

B

SUBTOTAL P: 0,00





VALOR OFERTADO 2,99


70

6.1

7 m

³2

52

.17

m³

85

7.0

0 m

³6

9.3

3 m

³

CA

NT

ER

A 1C

AN

TE

RA

2

CA

NT

ER

A 3

CA

NT

ER

A 4

CA

NT

ER

A 5 C

AN

TE

RA

6

CA

NT

ER

A 7

CA

NT

ER

A 8

CA

NT

ER

A 9

CA

NT

ER

A 1

0

CA

NT

ER

A 1

1

CA

NT

ER

A 1

2C

AN

TE

RA

13

CA

NT

ER

A1

4

CA

NT

ER

A 1

5

CA

NT

ER

A 1

6

Exc

avad

ora

: 2

29

9.1

7 m

³

Co

rte

9+

02

7.9

1 -

9+

06

5.0

0R

ell

9

+0

65

.00

- 9

+2

20

.00

Pro

. Aca

rre

o 9

1.4

1 m

Exc

avad

ora

: 5

73

5.8

3 m

³

Co

rte

9+

24

1.0

5 -

9+

39

0.0

0R

ell

9

+3

90

.00

- 9

+4

41

.05

Pro

. Aca

rre

o 1

20

.08

m

Tra

cto

r : 1

05

1 m

³

Co

rte

9+

54

0.0

0 -

9+

50

0.0

0R

ell

9

+5

00

.00

- 9

+4

71

.21

Pro

. Aca

rre

o 5

8.1

5 m

AB

SC

ISA

S

9+500.00

9+390.00

9+650.00

9+730.00

9+830.00

9+800.00

SE

NT

IDO

DE

L T

PE

VO

L. S

IN S

OB

RE

AC

DE

SP

ER

DIC

IO

PR

ES

TA

MO

VO

L. C

ON

SO

BR

EA

63

6.8

3 m

³

22

99

.17

m³

DE

SP

ER

DIC

IO 3

35

2.7

0 m

³

AB

S 9

+9

65

.27

- 9

+9

80

.00

m

12

46

.00

m³

95

5.6

7 m

³

9+540.00 13

6.7

3 m

³

9+907.82

21

43

.57

m³

57

35

.83

m³

10

51

.00

m³

9+570.00

51

7.5

0 m

³

33

52

.70

m³

9+965.27

9+674.71

25

2.1

7 m

³8

57

.00

m³

Tra

cto

r :

51

7.5

0 m

³

Co

rte

9+

67

1.2

1 -

9+

65

0.0

0R

ell

9

+6

50

.00

- 9

+5

70

.00

Pro

. Aca

rre

o 6

1.5

1 m

Tra

cto

r :

13

6.7

3 m

³

Co

rte

9+

57

0.0

0 -

9+

55

0.0

4R

ell

9

+5

50

.04

- 9

+5

40

.00

Pro

. Aca

rre

o 2

1.8

3 m

Tra

cto

r : 1

24

6 m

³

Co

rte

9+

68

7.9

8 -

9+

73

0.0

0R

ell

9

+7

30

.00

- 9

+8

00

.00

Pro

. Aca

rre

o 1

00

m

Tra

cto

r :

95

5.6

7 m

³

Co

rte

9+

80

0.0

0 -

9+

83

0.0

0R

ell

9

+8

30

.00

- 9

+8

87

.98

Pro

. Aca

rre

o 5

9.0

9 m

Tra

cto

r :

21

43

.57

m³

Co

rte

9+

96

5.2

7 -

9+

94

0.0

0R

ell

9

+9

40

.00

- 9

+9

07

.82

Pro

. Aca

rre

o 3

7.7

7 m

Volumen

DIA

GR

AM

A D

E M

AS

AS

20

00

.00

40

00

.00

60

00

.00

80

00

.00

0.0

0

-20

00

.00

-40

00

.00

9+000

9+100

9+200

9+300

9+400

9+500

9+600

9+700

9+800

9+900

10+000

9+010.00

9+027.91

9+065.00

9+220.00

9+241.05

9+441.059+451.73

9+471.21

9+671.21

9+687.98

9+887.98

9+940.00

9+980.00

unidad acadÉmica de ingenierÍa civil carrera de...

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