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105785 maquinaria de construcc io_n version reducida

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  1. 1. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali INDICE INTRODUCCIÓN ¿El Mono...? ¿Cómo hizo para transformarse en Hombre? . . . . . . . . . . . . La ingeniería civil en el contexto de la historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herramienta manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . HISTORIA DE LA MAQUINARIA Y EQUIPO DE CONSTRUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . CLASIFICACION DE LA MAQUINARIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Maquinaria Pesada Maquinaria Semipesada Equipo Liviano Vehículos Pesados Vehículos Semipesados Vehículos Livianos APUNTES PARA LA CLASE UNIDAD DE APRENDIZAJE: EXCAVADORAS “MAQUINARÍA DE CONSTRUCCIÓN” Programa Educativo: INGENIERO CIVIL Plan de estudios: 2003-1 Vehículos según el numero de ejes Según la fuente de Energía Según el sistema de traslación Según las operaciones que realizan Herramientas menores Sistemas y Maquinaria Complementaria Equipo de Trabajo de los Operarios ............................... Definición Operaciones Esquema Aplicaciones Tipos Excavadora Normal de Cuchara Excavadora o pala cargadora con ruedas Excavadora de Mordazas RETROEXCAVADORAS Definición Operaciones Esquema Aplicaciones Tipos Retroexcavadora Mixta DRAGAS Y DRAGALINAS Definición Operaciones Esquema Aplicaciones Tipos Dragas Hidráulicas ............................... Retro araña Transporte Mantenimiento Seguridad Industrial Medio ambiente Producción y rendimientos ............................... Dragas Mecánicas Transporte Mantenimiento Seguridad Industrial Medio ambiente Producción y rendimientos TRACTORES CON HOJA DE EMPUJE Recopilados por: Definición Operaciones Esquema Aplicaciones Tipos Por el sistema de traslación De Orugas De ruedas ING. RODOLFO MORALES VELÁZQUEZ Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Mexicali, Baja California Excavadoras De Rosario Excavadora de tambor Normal Gran excavadora de minería Pequeñas Maquinas Excavadoras Transporte Mantenimiento Seguridad Industrial Medio Ambiente Producción y rendimientos Por la forma en que mueve su hoja Otra clasificación según caterpillar Accesorios Adicionales Transporte Mantenimiento Seguridad Industrial Medio Ambiente Producción y rendimientos Mayo de 2009. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página -2–
  2. 2. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali ESCREPAS Y MOTOESCREPAS Definición Operaciones Esquema Tipos Aplicaciones Transporte Mantenimiento Seguridad industrial Medio Ambiente Producción y rendimientos BIBLIOGRAFÍA: 1.- MANUAL DE RENDIMIENTO, Edición 31 Caterpillar Inc., Peoria, Illinois, EE.UU. 2000 CARGADORAS FRONTALES Definición Operaciones Esquema Aplicaciones Tipos Transporte 2.- MAQUINARIA PARA LA CONSTRUCCIÓN, 4ta. Edición David A. Day Editorial Limusa, México, D.F. 1999 Mantenimiento Seguridad industrial Medio Ambiente Proveedores y Marcas Producción y rendimientos 3.- MANUAL DE MAQUINARIA DE CONSTRUCCIÓN, 3ra. Edición Manuel Díaz del Río Editorial McGraw Hill, México, D.F. 2001 UNIDADES DE ACARREO O TRANSPORTE Definición Operaciones Esquema Aplicaciones Tipos Área Urbana Área Rural Camiones Articulados Camiones fuera de carretera. Transporte Mantenimiento Seguridad Industrial Medio Ambiente Producción y rendimientos 4.- MÉTODOS DE PLANEAMIENTO Y EQUIPOS DE CONSTRUCCIÓN, 1ra. Edición R.L. Peurifoy Editorial Diana, México, D.F. 1980 5.- VÍAS DE COMUNICACIÓN, 1ra. Edición Caminos, ferrocarriles, aeropuertos, puentes y puertos Ing. Carlos Crespo Villaláz Editorial Limusa, México, D.F. 1980 EQUIPOS DE COMPACTACIÓN Definición Ensayos de compactación Control de compactación en el campo Ensayo de compactación Nuclear Ensayo GeoGauge Energía de compactación en el campo Cantidad de agua requerida Operaciones Esquema Aplicaciones Elección de maquinaria para la compactación Tipos Rodillo liso Rodillos especiales con salientes Rodillo liso vibratorio Rodillo neumático Compactadores de impacto Discos compactadores Plancha compactadora Martillos compactadores Transporte Mantenimiento Seguridad Industrial Producción y rendimientos 6.- MAQUINARIA PARA CONSTRUCCIÓN, 1ra. Edición Movimiento de tierras Ing. José Luis Méndez Álvarez Universidad Autónoma de Sinaloa, Culiacán, Sinaloa, México 1996 7.- MOVIMIENTO DE TIERRAS, 6ta. Edición Manual de Excavaciones Herbert L. Nichols, Jr. Compañía Editorial Continental, México, D.F. 1980 MOTONIVELADORAS Definición Operaciones Esquema Aplicaciones Tipos 8.- APUNTES DE MAQUINARIA Y EQUIPO DE CONSTRUCCIÓN Ing. José Luis Gómez Reintsch Universidad Mayor de San Andrés, Bolivia Transporte Mantenimiento Seguridad Industrial Medio Ambiente Producción y rendimientos INTERNET: http://www.mexico.cat.com http://www.komatsuklc.com OTROS EQUIPOS DE CONSTRUCCIÓN Equipos Fresadora Perforadora de Túneles Asfaltadora o Extendedora de Aglomerado Pavimentadora Maquinas para Trabajos en Roca Camión auto bomba para el elevado/bombeo de concreto de estructuras a cualquier altura Planta de elaboración de agregados pétreos Transportes especiales por carretera de grandes equipos y maquinas Tracto camión (low boy) Zanjadora Carro maestranza o de herramientas Camión de combustible Camiones canasta Camión mezclador mixer Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página -3– Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página -4–
  3. 3. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali El Mono...? Cómo hizo para transformarse en Hombre...? "El Papel del Trabajo en la Transformación del Mono en Hombre." El trabajo es la fuente de toda riqueza, afirman los especialistas en Economía política. Lo es, en efecto, a la par que la naturaleza, proveedora de los materiales que él convierte en riqueza. Pero el trabajo es muchísimo más que eso. Es la condición básica y fundamental de toda la vida humana. Y lo es en tal grado que, hasta cierto punto, debemos decir que el trabajo ha creado al propio hombre. Hace muchos centenares de miles de años, en una época, aún no establecida definitivamente, de aquel período del desarrollo de la Tierra que los geólogos denominan terciario, probablemente a fines de este período, vivía en algún lugar una raza de monos antropomorfos extraordinariamente desarrollada. Darwin nos ha dado una descripción aproximada de estos antepasados nuestros. Estaban totalmente cubiertos de pelo, tenían barba, orejas puntiagudas, vivían en los árboles y formaban manadas. Es de suponer que como consecuencia directa de su género de vida, por el que las manos, al trepar, tenían que desempeñar funciones distintas a las de los pies, estos monos se fueron acostumbrando a prescindir de ellas al caminar por el suelo y empezaron a adoptar más y más una posición erecta. Fue el paso decisivo para el tránsito del mono al hombre. Todos los monos antropomorfos que existen hoy día pueden permanecer en posición erecta y caminar apoyándose únicamente en sus pies; pero lo hacen sólo en caso de extrema necesidad y, además, con suma torpeza. Caminan habitualmente en actitud semierecta, y su marcha incluye el uso de las manos. La mayoría de estos monos apoyan en el suelo los nudillos y, encogiendo las piernas, hacen avanzar el cuerpo por entre sus largos brazos, como un cojo que camina con muletas. En general, aún hoy podemos observar entre los monos todas las formas de transición entre la marcha a cuatro patas y la marcha en posición erecta. Pero para ninguno de ellos ésta última ha pasado de ser un recurso circunstancial. Y puesto que, la posición erecta había de ser para nuestros peludos antepasados primero una norma, y luego, una necesidad, de aquí se desprende que por aquel entonces las manos tenían que ejecutar funciones cada vez más variadas. Incluso entre los monos existe ya cierta división de funciones entre los pies y las manos. Como hemos señalado más arriba, durante la trepa las manos son utilizadas de distinta manera que los pies. Las manos sirven fundamentalmente para recoger y sostener los alimentos, como lo hacen ya algunos mamíferos inferiores con sus patas delanteras. Ciertos monos se ayudan de las manos para construir nidos en los árboles; y algunos, como el chimpancé, llegan a construir tejadillos entre las ramas, para defenderse de las inclemencias del tiempo. La mano les sirve para empuñar garrotes, con los que se defienden de sus enemigos, o para bombardear a éstos con frutos y piedras. Cuando se encuentran en cautiverio, realizan con las manos varias operaciones sencillas que copian de los hombres. Pero aquí es precisamente donde se ve cuán grande es la distancia que separa la mano primitiva de los monos, incluso la de los antropoides superiores, de la mano del hombre, perfeccionada por el trabajo durante centenares de miles de años. El número y la disposición general de los huesos y de los músculos son los mismos en el mono y en el hombre, pero la mano del salvaje más primitivo es capaz de ejecutar centenares de operaciones que no pueden ser realizadas por la mano de ningún mono. Ni una sola mano simiesca ha construido jamás un cuchillo de piedra, por tosco que fuese. Por eso, las funciones, para las que nuestros antepasados fueron adaptando poco a poco sus manos durante los muchos miles de años que dura el período de transición del mono al hombre, sólo pudieron ser, en un principio, funciones sumamente sencillas. Los salvajes más primitivos, incluso aquellos en los que puede presumirse el retorno a un estado más próximo a la animalidad, con una degeneración física simultánea, son muy superiores a aquellos seres del período de transición. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página -5– Antes de que el primer trozo de sílex hubiese sido convertido en cuchillo por la mano del hombre, debió haber pasado un período de tiempo tan largo que, en comparación con él, el período histórico conocido por nosotros resulta insignificante. Pero se había dado ya el paso decisivo: la mano era libre y podía adquirir ahora cada vez más destreza y habilidad; y ésta mayor flexibilidad adquirida se transmitía por herencia y se incrementaba de generación en generación. Vemos, pues, que la mano no es sólo el órgano del trabajo; es también producto de él. Únicamente por el trabajo, por la adaptación a nuevas y nuevas funciones, por la transmisión hereditaria del perfeccionamiento especial así adquirido por los músculos, los ligamentos y, en un período más largo, también por los huesos, y por la aplicación siempre renovada de estas habilidades heredadas a funciones nuevas y cada vez más complejas, ha sido como la mano del hombre ha alcanzado ese grado de perfección que la ha hecho capaz de dar vida, como por arte de magia, a los cuadros de Rafael, a las estatuas de Thorwaldsen y a la música de Paganini. Pero la mano no era algo con existencia propia e independiente. Era únicamente un miembro de un organismo entero y sumamente complejo. Y lo que beneficiaba a la mano beneficiaba también a todo el cuerpo servido por ella; y lo beneficiaba en dos aspectos. El perfeccionamiento gradual de la mano del hombre y la adaptación concomitante de los pies a la marcha en posición erecta repercutieron indudablemente, en virtud de dicha correlación, sobre otras partes del organismo. Sin embargo, ésta acción aún está tan poco estudiada que aquí no podemos más que señalarla en términos generales. Mucho más importante es la reacción directa —posible de demostrar— del desarrollo de la mano sobre el resto del organismo. Como ya hemos dicho, nuestros antepasados simiescos eran animales que vivían en manadas; evidentemente, no es posible buscar el origen del hombre, el más social de los animales, en unos antepasados inmediatos que no viviesen congregados. Con cada nuevo progreso, el dominio sobre la naturaleza, que comenzara por el desarrollo de la mano, con el trabajo, iba ampliando los horizontes del hombre, haciéndole descubrir constantemente en los objetos nuevas propiedades hasta entonces desconocidas. Por otra parte, el desarrollo del trabajo, al multiplicar los casos de ayuda mutua y de actividad conjunta, y al mostrar así las ventajas de ésta actividad conjunta para cada individuo, tenía que contribuir forzosamente a agrupar aún más a los miembros de la sociedad. En resumen, los hombres en formación llegaron a un punto en que tuvieron necesidad de decirse algo los unos a los otros. La necesidad creó el órgano: la laringe poco desarrollada del mono se fue transformando, lenta pero firmemente, mediante modulaciones que producían a su vez modulaciones más perfectas, mientras los órganos de la boca aprendían poco a poco a pronunciar un sonido articulado tras otro. La comparación con los animales nos muestra que ésta explicación del origen del lenguaje a partir del trabajo y con el trabajo es la única acertada. Lo poco que los animales, incluso los más desarrollados, tienen que comunicarse los unos a los otros puede ser transmitido sin el concurso de la palabra articulada. Ningún animal en estado salvaje se siente perjudicado por su incapacidad de hablar o de comprender el lenguaje humano. Pero la situación cambia por completo cuando el animal ha sido domesticado por el hombre. Primero el trabajo, luego y con él la palabra articulada, fueron los dos estímulos principales bajo cuya influencia el cerebro del mono se fue transformando gradualmente en cerebro humano, que, a pesar de toda su similitud, lo supera considerablemente en tamaño y en perfección. Y a medida que se desarrollaba el cerebro, desarrollábanse también sus instrumentos más inmediatos: los órganos de los sentidos. De la misma manera que el desarrollo gradual del lenguaje va necesariamente acompañado del correspondiente perfeccionamiento del órgano del oído, así también el desarrollo general del cerebro va ligado al perfeccionamiento de todos los órganos de los sentidos. El sentido del tacto, que el mono posee a duras penas en la forma más tosca y primitiva, se ha ido desarrollando únicamente con el desarrollo de la propia mano del hombre, a través del trabajo. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página -6–
  4. 4. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali El desarrollo del cerebro y de los sentidos a su servicio, la creciente claridad de conciencia, la capacidad de abstracción y de discernimiento cada vez mayores, reaccionaron a su vez sobre el trabajo y la palabra, estimulando más y más su desarrollo. Cuando el hombre se separa definitivamente del mono, este desarrollo no cesa ni mucho menos, sino que continúa, en distinto grado y en distintas direcciones entre los distintos pueblos y en las diferentes épocas, interrumpido incluso a veces por regresiones de carácter local o temporal, pero avanzando en su conjunto a grandes pasos, considerablemente impulsado y, a la vez, orientado en un sentido más preciso por un nuevo elemento que surge con la aparición del hombre acabado: la sociedad. Seguramente hubieron de pasar centenares de miles de años—que en la historia de la Tierra tienen menos importancia que un segundo en la vida de un hombre — antes de que la sociedad humana surgiese de aquellas manadas de monos que trepaban por los árboles. Pero, al fin y al cabo, surgió. ¿Y qué es lo que volvemos a encontrar como signo distintivo entre la manada de monos y la sociedad humana? Otra vez el trabajo. La manada de monos se contentaba con devorar los alimentos de un área que determinaban las condiciones geográficas o la resistencia de las manadas vecinas. Trasladase de un lugar a otro y entablaba luchas con otras manadas para conquistar nuevas zonas de alimentación: pero era incapaz de extraer de estas zonas más de lo que la naturaleza buenamente le ofrecía, si exceptuamos la acción inconsciente de la manada, al abonar el suelo con sus excrementos. Cuando fueron ocupadas todas las zonas capaces de proporcionar alimento, el crecimiento de la población simiesca fue ya imposible; en el mejor de los casos el número de sus animales podía mantenerse al mismo nivel. Pero todos los animales son unos grandes despilfarradores de alimentos; además, con frecuencia destruyen en germen la nueva generación de reservas alimenticias. A diferencia del cazador, el lobo no respeta la cabra montes que habría de proporcionarle cabritos al año siguiente; las cabras de Grecia, que devoran los jóvenes arbustos antes de que puedan desarrollarse, han dejado desnudas todas las montañas del país. Esta «explotación rapaz» llevada a cabo por los animales desempeña un gran papel en la transformación gradual de las especies, al obligarlas a adaptarse a unos alimentos que no son los habituales para ellas, con lo que cambia la composición química de su sangre y se modifica poco a poco toda la constitución física del animal; las especies ya plasmadas desaparecen. No cabe duda de que ésta explotación rapaz contribuyó en alto grado a la humanización de nuestros antepasados, pues amplió el número de plantas y las partes de éstas utilizadas en la alimentación por aquella raza de monos que superaba con ventaja a todas las demás en inteligencia y en capacidad de adaptación. En una palabra, la alimentación, cada vez más variada, aportaba al organismo nuevas y nuevas substancias, con lo que fueron creadas las condiciones químicas para la transformación de estos monos en seres humanos. Pero todo esto no era trabajo en el verdadero sentido de la palabra. El trabajo comienza con la elaboración de instrumentos. ¿Y qué son los instrumentos más antiguos, si juzgamos por los restos que nos han llegado del hombre prehistórico, por el género de vida de los pueblos más antiguos que registra la historia, así como por el de los salvajes actuales más primitivos? Son instrumentos de caza y de pesca; los primeros utilizados también como armas. Pero la caza y la pesca suponen el tránsito de la alimentación exclusivamente vegetal a la alimentación mixta, lo que significa un nuevo paso de suma importancia en la transformación del mono en hombre. El consumo de carne ofreció al organismo, en forma casi acabada, los ingredientes más esenciales para su metabolismo. Con ello acortó el proceso de la digestión y otros procesos de la vida vegetativa del organismo (es decir, los procesos análogos a los de la vida de los vegetales), ahorrando así tiempo, materiales y estímulos para que pudiera manifestarse activamente la vida propiamente animal. Y cuanto más se alejaba el hombre en formación del reino vegetal, más se elevaba sobre los animales. De la misma manera que el hábito a la alimentación mixta convirtió al gato y al perro salvajes en servidores del hombre, así también el hábito a combinar la carne con la dieta vegetal contribuyó poderosamente a dar fuerza física e independencia al hombre en formación. Pero donde más se manifestó la influencia de la dieta carnea fue en el cerebro, que recibió así en mucha mayor cantidad que antes las substancias necesarias para su alimentación y desarrollo, con lo que su perfeccionamiento fue haciéndose mayor y más rápido de generación en generación. Debemos reconocer —y perdonen los señores vegetarianos— que no ha sido sin el consumo de la carne como el hombre ha llegado a ser hombre; y el hecho de que, en una u otra época de la historia de todos los pueblos conocidos, el empleo de la carne en la alimentación haya llevado al canibalismo (aún en el siglo X, los antepasados de los berlineses, los veletabos o vilzes, solían devorar a sus progenitores) es una cuestión que no tiene hoy para nosotros la menor importancia. El consumo de carne en la alimentación significó dos nuevos avances de importancia decisiva: el uso del fuego y la domesticación de animales. El primero redujo aún más el proceso de la digestión, ya que permitía llevar a la boca comida, como si dijéramos, medio digerida; el segundo multiplicó las reservas de carne, pues ahora, a la par con la caza, proporcionaba una nueva fuente para obtenerla en forma más regular. La domesticación de animales también proporcionó, con la leche y sus derivados, un nuevo alimento, que en cuanto a composición era por lo menos del mismo valor que la carne. Así, pues, estos dos adelantos se convirtieron directamente para el hombre en nuevos medios de emancipación. No podemos detenernos aquí a examinar en detalle sus consecuencias indirectas, a pesar de toda la importancia que hayan podido tener para el desarrollo del hombre y de la sociedad, pues tal examen nos apartaría demasiado de nuestro tema. El hombre, que había aprendido a comer todo lo comestible, aprendió también, de la misma manera, a vivir en cualquier clima. Se extendió por toda la superficie habitable de la Tierra siendo el único animal capaz de hacerlo por propia iniciativa. Los demás animales que se han adaptado a todos los climas —los animales domésticos y los insectos parásitos— no lo lograron por sí solos, sino únicamente siguiendo al hombre. Y el paso del clima uniformemente cálido de la patria original, a zonas más frías donde el año se dividía en verano e invierno, creó nuevas necesidades, al obligar al hombre a buscar habitación y a cubrir su cuerpo para protegerse del frío y de la humedad. Así surgieron nuevas esferas de trabajo y, con ellas, nuevas actividades que fueron apartando más y más al hombre de los animales. Gracias a la cooperación de la mano, de los órganos del lenguaje y del cerebro, no sólo en cada individuo, sino también en la sociedad, los hombres fueron aprendiendo a ejecutar operaciones cada vez más complicadas, a plantearse y a alcanzar objetivos cada vez más elevados. El trabajo mismo se diversificaba y perfeccionaba de generación en generación extendiéndose cada vez a nuevas actividades. A la caza y a la ganadería vino a sumarse la agricultura, y más tarde el hilado y el tejido, el trabajo de los metales, la alfarería y la navegación. Al lado del comercio y de los oficios aparecieron, finalmente, las artes y las ciencias; de las tribus salieron las naciones y los Estados. Se desarrollaron el Derecho y la Política, y con ellos el reflejo fantástico de las cosas humanas en la mente del hombre: la religión. Frente a todas estas creaciones, que se manifestaban en primer término como productos del cerebro y parecían dominar las sociedades humanas, las producciones más modestas, fruto del trabajo de la mano, quedaron relegadas a segundo plano, tanto más cuanto que en una fase muy temprana del desarrollo de la sociedad (por ejemplo, ya en la familia primitiva), la cabeza que planeaba el trabajo era ya capaz de obligar a manos ajenas a realizar el trabajo proyectado por ella. El rápido progreso de la civilización fue atribuido exclusivamente a la cabeza, al desarrollo y a la actividad del cerebro. Los hombres se acostumbraron a explicar sus actos por sus pensamientos, en Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página -7– Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página -8–
  5. 5. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali lugar de buscar ésta explicación en sus necesidades (reflejadas, naturalmente, en la cabeza del hombre, que así cobra conciencia de ellas). Así fue cómo, con el transcurso del tiempo, surgió esa concepción idealista del mundo que ha dominado el cerebro de los hombres, sobre todo desde la desaparición del mundo antiguo, y que todavía lo sigue dominando hasta el punto de que incluso los naturalistas de la escuela darviniana más allegados al materialismo son aún incapaces de formarse una idea clara acerca del origen del hombre, pues esa misma influencia idealista les impide ver el papel desempeñado aquí por el trabajo. Los animales, como ya hemos indicado de pasada, también modifican con su actividad la naturaleza exterior, aunque no en el mismo grado que el hombre; y estas modificaciones provocadas por ellos en el medio ambiente repercuten, como hemos visto, en sus antecesores, modificándolos a su vez. En la naturaleza nada ocurre en forma aislada. Cada fenómeno afecta a otro y es, a su vez, influenciado por éste; y es generalmente el olvido de este movimiento y de ésta interacción universal lo que impide a nuestros naturalistas percibir con claridad las cosas más simples. Ya hemos visto cómo las cabras han impedido la repoblación de los bosques en Grecia; en Santa Elena, las cabras y los cerdos desembarcados por los primeros navegantes llegados a la isla exterminaron casi por completo la vegetación allí existente, con lo que prepararon el suelo para que pudieran multiplicarse las plantas llevadas más tarde por otros navegantes y colonizadores. Pero la influencia duradera de los animales sobre la naturaleza que los rodea es completamente involuntaria y constituye, por lo que a los animales se refiere, un hecho accidental. Pero cuanto más se alejan los hombres de los animales, más adquiere su influencia sobre la naturaleza el carácter de una acción intencional y planeada, cuyo fin es lograr objetivos proyectados de antemano. Los animales destrozan la vegetación del lugar sin darse cuenta de lo que hacen. Los hombres, en cambio, cuando destruyen la vegetación lo hacen con el fin de utilizar la superficie que queda libre para sembrar cereales, plantar árboles o cultivar la vid, conscientes de que la cosecha que obtengan superará varias veces lo sembrado por ellos. El hombre traslada de un país a otro, plantas útiles y animales domésticos modificando así la flora y la fauna de continentes enteros. Más aún; las plantas y los animales, cultivadas aquéllas y criados éstos en condiciones artificiales, sufren tales modificaciones bajo la influencia de la mano del hombre que se vuelven irreconocibles. Hasta hoy día no han sido hallados aún los antepasados silvestres de nuestros cultivos cerealistas. Aún no ha sido resuelta la cuestión de saber cuál es el animal que ha dado origen a nuestros perros actuales, tan distintos unos de otros, o a las actuales razas de caballos, también tan numerosas. Por lo demás, de suyo se comprende que no tenemos la intención de negar a los animales la facultad de actuar en forma planificada, de un modo premeditado. Por el contrario, la acción planificada existe en germen dondequiera que el protoplasma —la albúmina viva— exista y reaccione, es decir, realice determinados movimientos, aunque sean los más simples, en respuesta a determinados estímulos del exterior. Esta reacción se produce, no digamos ya en la célula nerviosa, sino incluso cuando aún no hay célula de ninguna clase. El acto mediante el cual las plantas insectívoras se apoderan de su presa, aparece también, hasta cierto punto, como un acto planeado, aunque se realice de un modo totalmente inconsciente. La facultad de realizar actos conscientes y premeditados se desarrolla en los animales en correspondencia con el desarrollo del sistema nervioso, y adquiere ya en los mamíferos un nivel bastante elevado. Durante la caza inglesa de la zorra puede observarse siempre la infalibilidad con que la zorra utiliza su perfecto conocimiento del lugar para ocultarse a sus perseguidores, y lo bien que conoce y sabe aprovechar todas las ventajas del terreno para despistarlos. Entre nuestros animales domésticos, que han llegado a un grado más alto de desarrollo gracias a su convivencia con el hombre, pueden observarse a diario actos de astucia, equiparables a los de los niños, pues lo mismo que el desarrollo del embrión humano en el claustro materno es una repetición abreviada de toda la historia del desarrollo físico seguido a través de millones de años por nuestros antepasados del reino animal, a partir del gusano, así también el desarrollo mental del niño representa una repetición, aún más abreviada, del desarrollo intelectual de esos mismos antepasados, en todo caso de los menos remotos. Pero ni un solo acto planificado de ningún animal ha podido imprimir en la naturaleza el sello de su voluntad. Sólo el hombre ha podido hacerlo. Resumiendo: lo único que pueden hacer los animales es utilizar la naturaleza exterior y modificarla por el mero hecho de su presencia en ella. El hombre, en cambio, modifica la naturaleza y la obliga así a servirle, la domina. Y ésta es, en última instancia, la diferencia esencial que existe entre el hombre y los demás animales, diferencia que, una vez más, viene a ser efecto del trabajo. Sin embargo, no nos dejemos llevar del entusiasmo ante nuestras victorias sobre la naturaleza. Después de cada una de estas victorias, la naturaleza toma su venganza. Bien es verdad que las primeras consecuencias de estas victorias son las previstas por nosotros, pero en segundo y en tercer lugar aparecen unas consecuencias muy distintas, totalmente imprevistas y que, a menudo, anulan las primeras. Los hombres que en Mesopotamia, Grecia, Asia Menor y otras regiones talaban los bosques para obtener tierra de labor, ni siquiera podían imaginarse que, al eliminar con los bosques los centros de acumulación y reserva de humedad, estaban sentando las bases de la actual aridez de esas tierras. Los italianos de los Alpes, que talaron en las laderas meridionales los bosques de pinos, conservados con tanto celo en las laderas septentrionales, no tenían ni idead de que con ello destruían las raíces de la industria lechera en su región; y mucho menos podían prever que, al proceder así, dejaban la mayor parte del año sin agua sus fuentes de montaña, con lo que les permitían, al llegar el período de las lluvias, vomitar con tanta mayor furia sus torrentes sobre la planicie. Los que difundieron el cultivo de la patata en Europa no sabían que con este tubérculo farináceo difundían a la vez la escrofulosis. Así, a cada paso, los hechos nos recuerdan que nuestro dominio sobre la naturaleza no se parece en nada al dominio de un conquistador sobre el pueblo conquistado, que no es el dominio de alguien situado fuera de la naturaleza, sino que nosotros, por nuestra carne, nuestra sangre y nuestro cerebro, pertenecemos a la naturaleza, nos encontramos en su seno, y todo nuestro dominio sobre ella consiste en que, a diferencia de los demás seres, somos capaces de conocer sus leyes y de aplicarlas adecuadamente. En efecto, cada día aprendemos a comprender mejor las leyes de la naturaleza y a conocer tanto los efectos inmediatos como las consecuencias remotas de nuestra intromisión en el curso natural de su desarrollo. Sobre todo después de los grandes progresos logrados en este siglo por las Ciencias Naturales, nos hallamos en condiciones de prever, y, por tanto, de controlar cada vez mejor las remotas consecuencias naturales de nuestros actos en la producción, por lo menos de los más corrientes. Y cuanto más sea esto una realidad, más sentirán y comprenderán los hombres su unidad con la naturaleza, y más inconcebible será esa idea absurda y antinatural de la antítesis entre el espíritu y la materia, el hombre y la naturaleza, el alma y el cuerpo, idea que empieza a difundirse por Europa a raíz de la decadencia de la antigüedad clásica y que adquiere su máximo desenvolvimiento en el cristianismo. Mas, si han sido precisos miles de años para que el hombre aprendiera en cierto grado a prever las remotas consecuencias naturales de sus actos dirigidos a la producción, mucho más le costó aprender a calcular las remotas consecuencias sociales de esos mismos actos. Ya hemos hablado más arriba de la patata y de sus consecuencias en cuanto a la difusión de la escrofulosis: Pero, ¿qué importancia puede tener la escrofulosis comparada con los efectos que sobre las condiciones de vida de las masas del pueblo de países enteros ha tenido la reducción de la dieta de los trabajadores a simples patatas, con el hambre que se extendió en 1847 por Irlanda a consecuencia de una enfermedad de este Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página -9– Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 10 –
  6. 6. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali tubérculo, y que llevó a la tumba a un millón de irlandeses que se alimentaban exclusivamente o casi exclusivamente de patatas y obligó a emigrar allende el océano a otros dos millones? Cuando los árabes aprendieron a destilar el alcohol, ni siquiera se les ocurrió pensar que habían creado una de las armas principales con que habría de ser exterminada la población indígena del continente americano, aún desconocido, en aquel entonces. Y cuando Colón descubrió más tarde América, no sabía que a la vez daba nueva vida a la esclavitud, desaparecida desde hacía mucho tiempo en Europa, y sentaba las bases de la trata de negros. Los hombres que en los siglos XVII y XVIII trabajaron para crear la máquina de vapor, no sospechaban que estaban creando un instrumento que habría de subvertir, más que ningún otro, las condiciones sociales en todo el mundo, y que, sobre todo en Europa, al concentrar la riqueza en manos de una minoría y al privar de toda propiedad a la inmensa mayoría de la población, habría de proporcionar primero el dominio social y político a la burguesía y provocar después la lucha de clases entre la burguesía y el proletariado, lucha que sólo puede terminar con el derrocamiento de la burguesía y la abolición de todos los antagonismos de clase. Pero también aquí, aprovechando una experiencia larga, y a veces cruel, confrontando y analizando los materiales proporcionados por la historia, vamos aprendiendo poco a poco a conocer las consecuencias sociales indirectas y más remotas de nuestros actos en la producción, lo que nos permite extender también a estas consecuencias nuestro dominio y nuestro control. Sin embargo, para llevar a cabo este control se requiere algo más que el simple conocimiento. Hace falta una revolución que transforme por completo el modo de producción existente hasta hoy día y, con él, el orden social vigente. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 11 – LA INGENIERIA CIVIL EN EL CONTEXTO DE LA HSTORIA La actividad o profesión de ingeniero es tan antigua como las primeras civilizaciones. La necesidad que tuvo el hombre desde la aparición de las primeras sociedades de registrar los acontecimientos seguramente forzó la invención del papiro y luego del papel; es decir el hombre descubrió que podía transformar, mediante algún proceso, las materias primas en productos de ciertas características deseadas; la planta de papiro (un vegetal) en una superficie extendida sobre la cual escribir. Luego, preocupado del problema del transcurso y medición del tiempo, le llevó a la invención de relojes de agua, de sol y de mecanismos, y a medida que las sociedades se hacían más complejas y aparecen los problemas de vivienda, transportación y aprovisionamiento de alimentos se desarrollan caminos, métodos de construcción y de riego. Todo lo que se ha mencionado hasta este punto caracteriza también a la ingeniería de nuestros días, con la diferencia que hay una mayor diversidad de problemas pero también se cuenta con sinnúmero de nuevas herramientas que permiten encontrar nuevas y mejores soluciones, que en el pasado eran inimaginables. De Mesopotamia y Egipto, entre 3,000 y el 600 AC, se tienen noticias que existía una clase de individuos que tenían a su cargo la construcción de caminos, de canales, puentes, edificios y que desarrollaban planificación urbana y que estaban familiarizados con la aritmética básica y median ángulos y el tiempo. El ejemplo más ilustrativo de todo esto son las pirámides de Egipto. A partir del año 600 AC hasta el año 400 DC, aproximadamente, las civilizaciones se centran en Grecia y luego en Roma. Si bien los griegos son sobre todo conocidos por su alto vuelo en el desarrollo del pensamiento humano -filosófico y científico- ellos también desarrollaron obras de alto nivel ingeniero y bellos diseños arquitectónicos. Ellos poseían redes de agua potable, que requerían acueductos para traer el agua de las montañas, desarrollaron diversos arcos para la construcción y conocían la manera de hacer buenos cimientos, usaban la plomada y cuerdas para medir. Estos ingenieros más que inventar cosas nuevas, desarrollaron metodologías para realizar las tareas en forma más eficiente y lograr mejor calidad en sus obras. Pero la más brillante contribución de, todos los tiempos que hicieron los griegos a la ciencia y por ende a la ingenierías, fue el descubrimiento de que la naturaleza, puesto por Dios al servicio del hombre, se rige por leyes generales que pueden ser descritas en lenguaje humano. Los mejores ingenieros de la antigüedad fueron los romanos. Por las necesidades impuestas por su gran y extenso Imperios, se vieron obligados a desarrollar y construir un vasto y eficiente sistema de comunicaciones; los caminos romanos son un ejemplo de habilidad e ingenio. También los descendientes de Rómulo eran expertos constructores de acueductos y puentes. Si bien los ingenieros romanos no tuvieron mucha originalidad, ya que tomaron prestado de Grecia y Oriente, su habilidad y técnicas eran tan avanzadas, que sus obras aún perduran e incluso algunas están en uso en nuestros días. En la edad Media, entre los Siglos V y XVI, el conocimiento científico y de ingeniería en Europa, estaba reducido a pequeños grupos dispersos, especialmente monjes de órdenes religiosas y hubo un reflorecimiento de desarrollo tecnológico entre los árabes en el Oriente. Es durante esta época cuando se acuña, el término de ingeniero y que al parecer se desprende de una palabra para denominar un aparato llamado INGENIUM, que era una máquina de guerra usada en el ataque a ciudades sitiadas. En la Edad Media los avances científicos y tecnológicos se produjeron tardíamente; se hicieron innovaciones importantes en la metalurgia del hierro; los chinos desarrollaron un proceso para fabricar papel, que los árabes mejoran al desarrollar eficientes molino; estos mismos árabes ya realizaban procesos para la refinación del azúcar, la fabricación de jabón, destilaban perfumes y también trajeron del Oriente extremo los métodos para producir pólvora. Por otra parte, la necesidad de ir a otros Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 12 –
  7. 7. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali lugares lejanos por razones comerciales y políticas, impulsó la ingeniería naval y el desarrollo de mejores compases. Con el avance del Cristianismo, por otro lado, el uso de esclavos se fue haciendo cada vez más inaceptable como fuente primaria de energía, esto llevó a la invención de los molinos de agua y viento, o al uso de fuerza motriz animal. El descubrimiento de la imprenta de tipos movibles, por Gutemberg en 1945, permitió, junto a la invención del papel, la rápida difusión de las ideas. En esta época aparece la primera división de la ingeniería en especialidades: el ingeniero militar y el ingeniero civil; el primero dedicado al desarrollo y construcción de sistemas de defensa para las ciudades y la fabricación de implementos de ataque; el ingeniero civil tenía por tarea la solución de problemas relacionados con la ciudad, con la “CIVIS”, el diseño de caminos, puentes, edificios, sistemas de alcantarillado y agua potable; por eso lo de ingeniero civil. Durante los siglos dieciocho, diecinueve hay un fuerte desarrollo de la ciencia y el método científico, pero su aplicación aún es muy débil. Durante este período se realizan importantes innovaciones en las máquinas textiles. En el siglo diecinueve dos importantes desarrollos, la refinación del hierro y la máquina de vapor, ayudan al impulso de la revolución industrial, que a su vez obliga a un intenso avance de la tecnología. En esta época comienza un acelerado desarrollo de la ciencia y de la ingeniería. Ahora el conocimiento no es rechazado como lo había sido en los siglos pasados. Las Universidades comienzan a impartir más y más cursos de ciencia e ingeniería, lo que resultó en gente preparada para hacer aún más contribuciones que se proyectaron al siglo veinte. A fines del siglo pasado, se empezó a dar una estrecha cooperación entre ciencia e ingeniería, lo que impulsó aún más el desarrollo de nuevos conocimientos científicos y tecnológicos. Ya en este siglo, nadie discute de la importancia de los científicos, técnicos, ingenieros, como parte importante en el desarrollo de las sociedades. La aparición de las especialidades de ingeniería en los últimos 150 años se ha debido justamente al avance de las ciencias. Si primero se tenía la ingeniero civil y militar, luego al final del siglo pasado y comienzos de éste, aparecen el ingeniero mecánico, el eléctrico, ingeniero industrial, ingeniero químico, ya más reciente el ingeniero electrónico, ingeniero nuclear, ingeniero bioquímico, ingeniero de transportes y el informático. Esto se ha debido obviamente a que el avance del conocimiento por un lado y la complejidad de los problemas, a resolver, por otro, sean de tal magnitud, que hace imposible que con un solo cuerpo disciplinario aplicado por un solo hombre se puedan resolver problemas en forma práctica. Si bien los métodos de la ingeniería y sus bases son generales para cualquier especialidad, se hace necesario, por las limitaciones del género humano, formar diversos especialistas, pero que son capaces de comunicarse para poder trabajar en equipos, que es la manera moderna de abordar los problemas a resolver por los ingenieros y otros profesionales. Herramienta manual Se denomina herramienta manual o de mano al utensilio, generalmente metálico de acero, de madera o de goma, que se utiliza para ejecutar de manera más apropiada, sencilla y con el uso de menor energía, tareas constructivas o de reparación, que sólo con un alto grado de dificultad y esfuerzo se podrían hacer sin ellas. CAJA DE HERRAMIENTAS Herramienta y antropología El descubrimiento del Homo habilis y los estudios sobre él, ponen en relieve al ser humano como portador natural de herramientas tales como la mano, bien sea ésta como pinza para agarrar, mazo para golpear o como anclaje para sujetarse, también los brazos y piernas cumplen como herramientas tareas de palanca y resorte y la mandíbula se desempeña como prensa , pinza , cuchillo y arma. Todo lo cual forma parte de otras muchas funciones equiparables del cuerpo humano a las herramientas. La importancia de la mano en particular, por lo intrincado de su sistema de palancas y rotulas, que permiten una gran movilidad y adaptabilidad para múltiples usos para el ser humano, queda de manifiesto cuando se le suele considerar como el instrumento que le permitió subsistir al hombre en medios naturales hostiles, donde cualquier animal de la mitad de su peso, lo podría vencer sin el uso de herramientas defensivas, armas, manejadas por la mano o los brazos. La mano nos es útil para sujetar o fabricar herramientas, es cuenco para tomar agua, parasol, herramienta de cálculo para hacer cuentas, señalador para ubicar las estrellas o para indicar el rumbo, es pieza esencial para todo lenguaje no oral y auxiliar de éste. La mano es herramienta. Prevención de riesgos en el uso de herramientas Es necesario conocer los riesgos de sufrir un accidente como consecuencia de un uso inadecuado que se haga de las herramientas, entre los que se pueden destacar los siguientes: • Dolencias debido a sobreesfuerzos, tales como desgarros, lumbalgias o fracturas; • Cortes o pinchazos sufridos durante la manipulación y trabajo con las herramientas de corte. • Golpes diversos Control y conservación de las herramientas • Las herramientas punzantes y cortantes deben guardarse con la punta de filo protegidos; • Si se trabaja en altura llevar siempre las herramientas guardadas en cinturones especiales o bandoleras; • Las herramientas cuando no se usan deben estar guardadas y ordenadas adecuadamente en cajas o armarios especiales para la custodia de las herramientas; • Y deben ser limpiadas para evitar su óxido y darle mas durabilidad a las herramienta. 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  8. 8. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Equipo básico de herramientas de un taller o de un profesional mecánico Las herramientas básicas de un taller mecánico se pueden clasificar en cuatro grupos diferentes: • Herramientas de corte: sirven para trabajar los materiales que no sean más duros que un acero normal sin templar. Los materiales endurecidos no se pueden trabajar con las herramientas manuales de corte. Como herramientas manuales de corte podemos citar las siguientes: Sierra de mano, lima, broca, macho de roscar, escariador, terraja de roscar, tijeras, cortafrío, buril, cincel, cizalla, tenaza • Herramientas de sujeción: se utilizan para sujetar piezas o inmovilizar piezas. En este grupo se pueden considerar las siguientes: Pinzas (alicate), tornillo de banco, sargento. • una tijera normal, solamente que es más potente y segura en el corte que la tijera. Se usa sobre todo en imprentas, para cortar láminas de papel, y en talleres mecánicos para cortar chapas metálicas que no sean muy gruesas o duras. • Compás (herramienta). El compás aparte de otros conceptos es una herramienta que se utiliza en los talleres de mecanizado para trazar circunferencias y verificar diámetros de piezas tanto exteriores como interiores. • Cortafrío, buril y cincel. Son herramientas manuales diseñadas para cortar, ranurar o desbastar material en frío mediante el golpe que se da a estas herramientas con un martillo adecuado. Las deficiencias que pueden presentar estas herramientas es que el filo se puede deteriorar con facilidad, por lo que es necesario un reafilado. Si se utilizan de forma continuada hay que poner una protección anular para proteger la mano que las sujeta cuando se golpea. Herramientas para la fijación: se utilizan para el ensamblaje de unas piezas con otras: Pertenecen a este grupo, los diferentes tipos de llaves que existen: Llave, Destornillador, remachadora. • Destornillador (Desarmador) • Destornillador. Son herramientas que se utilizan para apretar tornillos que requieren poca fuerza de apriete y que generalmente son de diámetro pequeño. Hay cuatro tipos de cabeza de tornillos diferentes: cabeza redonda, cabeza avellanada, cabeza de estrella, cabeza torx. Para apretar estos tipos de tornillos se utilizan un destornillador diferente para cada una de la forma que tenga la ranura de apriete, y así tenemos destornilladores de pala, philips, o de estrella y torx. Cuando se utiliza un destornillador para uso profesional hay unos dispositivos eléctricos o neumáticos que permiten un apriete rápido de los tornillos, estos dispositivos tienen cabezales o cañas intercambiables, con lo que se pueden apretar cualquier tipo de cabeza que se presente. Para aprietes de precisión hay destornilladores dinamométricos, donde se regula el par de apriete. Herramientas auxiliares de usos varios: Martillo, pala, granete, extractor mecánico, números y letras para grabar, punzón cilíndrico, polipasto, gramil, punta de trazar, compás, gato hidráulico, mesa elevadora hidráulica. También se pueden considerar como herramientas básicas los instrumentos de medida más habituales en un taller mecánico: Regla graduada, flexómetro, goniómetro, pie de rey, micrómetro, reloj comparador. A continuación se hace una somera descripción de las herramientas citadas. • Alicates (Pinzas) • Alicate: Los alicates son unas herramientas imprescindibles en cualquier equipo básico con herramientas manuales porque son muy utilizados, ya que sirven para sujetar, doblar o cortar. Hay muchos tipos de alicates, entre los que cabe destacar los siguientes: Universales, de corte, de presión, de cabeza plana, y de cabeza redonda, etc. Brocas • Broca de usos múltiples: En cualquier tarea mecánica o de bricolaje, es necesario muchas veces realizar agujeros con alguna broca. Para realizar un agujero es necesario el concurso de una máquina que impulse en la broca la velocidad de giro suficiente y que tenga la potencia necesaria para poder perforar el agujero que se desee. hay muchos tipos de brocas de acuerdo a su tamaño y material constituyente. • • Cizalla (guillotina): Por el nombre de cizalla se conoce a una herramienta y a una máquina potente activada con motor eléctrico. La cizalla tiene el mismo principio de funcionamiento que Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 15 – Escariador. Es una herramienta de corte que se utiliza para conseguir agujeros de precisión cuando no es posible conseguirlos con una operación de taladrado normal. Los escariadores normalizados se fabrican para conseguir agujeros con tolerancia H7, y con diámetros normales en milímetros o pulgadas. Extractor • Extractor mecánico. Es una herramienta que se utiliza básicamente para extraer las poleas, engranajes o cojinetes de los ejes, cuando están muy apretados y no salen con la fuerza de las manos. Se puede romper la polea si está mal ajustado el extractor. • Granete. Es una herramienta con forma de puntero de acero templado afilado en un extremo con una punta de 60º aproximadamente que se utiliza para marcar el lugar exacto en una pieza donde haya que hacerse un agujero, cuando no se dispone de una plantilla adecuada. • Lima (herramienta) Es una herramienta de corte consistente en una barra de acero al carbono con ranuras, y con una empuñadura llamada mango, que se usa para desbastar y afinar todo tipo de piezas metálicas, de plástico o de madera. Juego de llaves fijas Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 16 –
  9. 9. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali • • UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Llave (herramienta) Es una herramienta que se utiliza para el apriete de tornillos. Existen llaves de diversas formas y tamaños, entre las que destacan las llaves de boca fija, las de boca ajustable y las dinamométricas. Cuando se hace un uso continuado de llaves, ya se recurre a llaves neumáticas o eléctricas que son de mayor rapidez y comodidad. Macho de roscar. Es una herramienta manual de corte que se utiliza para efectuar el roscado de agujeros que han sido previamente taladrados a una medida adecuada en alguna pieza metálica o de plástico. Existen dos tipos de machos, de una parte los machos que se utilizan para roscar a mano y de otra los que se utilizan para roscar a máquina Martillo • Martillo. Es una herramienta que se utiliza para golpear y posiblemente sea una de las más antiguas que existen. Actualmente han evolucionado bastante y existen muchos tipos y tamaños de martillos diferentes. Para grandes esfuerzos existen martillos neumáticos y martillos hidráulicos, que se utiliza en minería y en la construcción básicamente. Entre los martillos manuales cabe destacar, martillo de ebanista, martillo de carpintero, maceta de albañil, martillo de carrocero y martillo de bola de mecánico. Asimismo es importante la gama de martillos no férricos que existen, con bocas de nylon, plástico, goma o madera y que son utilizados para dar golpes blandos donde no se pueda deteriorar la pieza que se está ajustando. • Números y letras para grabar. Hay muchas piezas de mecánica que una vez mecanizadas hay que marcarlas con algunas letras o con algunos números, que se suelen llamar "referencia de la pieza". Otras veces cuando se desmonta un equipo o una máquina se van grabando las piezas de forma que luego se pueda saber el orden de montaje que tienen para que éste sea correcto. Esquema funcional de polipasto • Polipasto (malacates). Estos mecanismos se utilizan mucho en los talleres que manipulan piezas muy grandes y pesadas. Sirven para facilitar la colocación de estas piezas pesadas en las diferentes máquinas-herramientas que hay en el taller. Suelen estar sujetos a un brazo giratorio que hay en cada máquina, o ser móviles de unos lugares a otros. Los polipastos tienen varios tamaños o potencia de elevación, los pequeños se manipulan a mano y los más grandes llevan un motor eléctrico. • Punzón. Esta herramienta tiene diferentes tamaños y se utiliza básicamente para sacar pasadores en el desmontaje de piezas acopladas a ejes. • Punta de trazar. Esta herramienta se utiliza básicamente para el trazado y marcado de líneas de referencias, tales como ejes de simetría, centros de taladros, o excesos de material en las piezas que hay que mecanizar, porque deja una huella imborrable durante el proceso de mecanizado. Remachadora • Remachadora. Es una herramienta muy usada en talleres de bricolaje y carpintería metálica. Los remaches son unos cilindros que se usan para la unión de piezas que no sean desmontables, Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 17 – tanto de metal como de madera. la unión con remaches garantiza una fácil fijación de unas piezas con otras. • Sargento (herramienta) Es una herramienta de uso común en muchas profesiones, principalmente en carpintería, se compone de dos mordazas, regulables con un tornillo de presión. Se utilizan básicamente para sujetar piezas que van a ser mecanizadas si son metales o van a ser pegadas don cola si se trata de madera. Sierra manual • Sierra manual La sierra manual es una herramienta de corte que está compuesta de dos elementos diferenciados. De una parte está el arco o soporte donde se fija mediante tornillos tensores y la otra es la hoja de sierra que proporciona el corte Tenaza extensible • Tenaza Hay tenazas normales para extraer puntas o cortar alambres y tenazas extensibles que son unas herramientas muy útiles para sujetar elementos que un alicate normal no tiene apertura suficiente para sujetar. El hecho de que sean extensibles las hacen muy versátiles. • Terraja de roscar. Es una herramienta de corte que se utiliza para el roscado manual de pernos y tornillos, que deben estar calibrados de acuerdo con las características de la rosca que se trate. Tijeras cortachapas • Tijera. El uso principal que se hace de las tijeras en un taller mecánico es que se utilizan para cortar flejes de embalajes y chapas de poco espesor. Hay que procurar que estén bien afiladas y que el grosor de la chapa sea adecuado al tamaño de la tijera. Tornillo de banco • Tornillo de banco El tornillo de banco es un conjunto metálico muy sólido y resistente que tiene dos mordazas, una de ellas es fija y la otra se abre y se cierra cuando se gira con una palanca un tornillo de rosca cuadrada. Es una herramienta que se atornilla a una mesa de trabajo y es muy común en los talleres de mecánica. Cuando las piezas a sujetar son delicadas o frágiles se deben proteger las mordazas con fundas de material más blando llamadas galteras y que pueden ser de plomo, corcho, cuero, nailon, etc. la presión de apriete tiene que estar de acuerdo con las características de fragilidad que tenga la pieza que se sujeta. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 18 –
  10. 10. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali • Nivel (instrumento) Es un instrumento de medición utilizado para determinar la horizontalidad o verticalidad de un elemento. Existen distintos tipos y son utilizados por agrimensores, carpinteros, albañiles, herreros, trabajadores del aluminio, etc. Un nivel es un instrumento muy útil para la construcción en general e incluso para colocar un cuadro ya que la perspectiva genera errores. • Regla graduada. Es un instrumento de medición, construida de metal, madera o material plástico, que tiene una escala graduada y numerada en centímetros y milímetros y su longitud total rara vez supera el metro de longitud. Instrumentos de medición y verificación en fabricación mecánica Gramil normal y digital • Gramil. Es un instrumento de medición y trazado que se utiliza en los laboratorios de metrología y control de calidad, para realizar todo tipo de trazado en piezas como por ejemplo ejes de simetría, centros para taladros, excesos de mecanizado etc. Pie de rey Toda tarea mecánica lleva consigo la necesidad de tomar medidas de las piezas y trabajos que se están realizando, por lo que existen un conjunto básico de instrumentos de medida, tales como: • Pie de rey. El calibre o pie de rey, es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetros o hasta 1/20 de milímetro). • • • • Reloj comparador • Reloj comparador. Es un instrumento de medición que se utiliza en los talleres e industrias para la verificación de piezas ya que por sus propios medios no da lectura directa, pero es útil para comparar las diferencias que existen en la cota de varias piezas que se quieran verificar Cinta métrica. Es un instrumento de medición que se construye en una delgada lámina de acero al cromo, o de aluminio, o de un tramado de fibras de carbono unidas mediante un polímero de teflón (las más modernas). Las cintas métricas más usadas son las de 10, 15, 20, 25, 30, 50 y 100 metros. Escuadra. La escuadra que se utiliza en los talleres es totalmente de acero, puede ser de aleta o plana y se utiliza básicamente para trazado y la verificación de perpendicularidad de las piezas mecanizadas. Flexómetro. Es un instrumento de medición parecido a una cinta métrica, pero con una particularidad que está construido de chapa elástica que se enrolla en fuelle tipo persiana, dentro de un estuche de plástico. Se fabrican en longitudes comprendidas entre uno y cinco metros, y algunos estuches disponen de un freno para impedir el enrollado automático de la cinta. Goniómetro (instrumento). Es un instrumento de medición que se utiliza para medir ángulos, comprobación de conos, y puesta a punto de las máquinas-herramientas de los talleres de mecanizado. Micrómetro • Micrómetro (instrumento). Es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve para medir con alta precisión del orden de centésimas en milímetros (0.01 mm) y de milésimas de milímetros (0.001 mm) (micra) las dimensiones de un objeto. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 19 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 20 –
  11. 11. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Pala es una herramienta de mano utilizada para excavar o mover materiales con cohesión relativamente pequeña. Fue empleada desde la más remota antigüedad en labores agrícolas y de construcción. Su evolución ha dado lugar a las máquinas excavadoras y cargadoras, muy importantes en las tareas de movimiento de tierras para remodelación y acondicionamiento de terrenos, construcción de infraestructuras urbanas, conformación de sótanos, preparación de cimentaciones de edificios, etc. • Pico (herramienta) Pico de punta y formón con mango de madera. Se denomina pico o picota a una herramienta formada por una barra de hierro o acero, con un mango de madera. Es muy utilizado para cavar en terrenos duros y remover piedras. Se usa en obras de construcción, para cavar zanjas o remover materiales sueltos, y también en labores de agricultura. Consta de una parte de acero de unos 60 cm de largo y 5 de grueso, y un mango de madera, perpendicular a la parte metálica; esta parte metálica termina en punta en uno de los extremos y es plano con borde ancho y cortante en el otro. El extremo que termina en punta es usado en suelos duros y con presencia de piedras, mientras que el extremo ancho es usado para suelos blandos, excavaciones y desterronado. Se denomina zapa-pico o pico de punta y paleta a una variante del pico con la parte opuesta a la punta mucho más ancha. • Plomada Plomada es una pesa normalmente de metal de forma cónica o cilíndrica, que mediante la cuerda de la que pende marca una línea vertical; de hecho la vertical se define por este instrumento. También recibe este nombre una sonda usada para medir la profundidad del agua. Tanto en arquitectura como en náutica se trata de un instrumento muy importante. • Llana La llana es una herramienta usada en albañilería, formada por una superficie plana lisa y metálica sujetada por un asa. Según la forma de la superficie plana hay de diversos tipos, dentada, redonda, etc. La llana se utiliza para los trabajos de blanqueo, extendiendo la pasta sobre las superficies guarnecidas, alisando y comprimiendo la masa con el borde de la herramienta. Con la llana se extiende la cal y el yeso con facilidad y ligereza y sirve especialmente para los guarnecidos y blanqueos. 1. HISTORIA DE LA MAQUINARIA Y EQUIPO DE CONSTRUCCION Los Estados Unidos fueron los primeros en desarrollar innovaciones para ahorrar mano de obra, primero en agricultura, después en construcción, los dos encajándose en una vigorosa tradición de mecanización. El Reino Unido y Europa se hallaban en considerable atraso en ambos sectores, probablemente debido a la abundancia de mano de obra y la menor escala de las obras para realizar, lo que llevó a una dilución del ímpetu hacia una mayor productividad. Los manufactureros norteamericanos de equipamientos, pioneros en la obsolescencia planificada, al contrario del principio Europeo de la construcción duradera, también alimentaron el proceso de cambio, además de que los lazos entre los manufactureros y los usuarios siempre estuvieron estrechos así permitiendo que lecciones de operación se incorporaran en el proceso de diseño. La historia del mejoramiento en el diseño de máquinas, que se dio principalmente en los Estados Unidos, nos da una fascinante ilustración del principio de cómo la forma sigue la función. La especialización del equipamiento de mover tierra, esencialmente como función de la distancia de acarreo, hizo aparecer la niveladora, el raspador, el buldózer, la compactadora, el cargador y el ubicuo tractor agrícola. Este proceso se dio más o menos alrededor de los 1880 hasta el final de la primera guerra mundial. Ya en esta época todos habían adquirido su silueta familiar. El diseño elegante y utilitario del tractor de hacienda cambió poco en los últimos noventa años. Las primeras niveladoras, raspadores y compactadoras eran de tracción animal, pero el esfuerzo de tracción necesario requería de equipos de un tamaño excesivo (se mencionaron equipos de hasta dieciséis mulas), entonces rápidamente el tractor, y luego el asentador de vías fueron adaptados para poder jalarlos. Luego fueron motorizados. La adición de la cuchara del Buldózer al tractor arrastrador, una innovación clave para desplazar tierra sobre cortas distancias, llegó un poco más tarde. En la medida en que la tracción por vapor no dominaba como era el caso en el Reino Unido, donde la indestructibilidad (las máquinas de vapor victorianas quedaron en servicio por medio siglo y más) era sin duda un freno al desarrollo de maquinaria relativamente ligera y ágil, el motor a combustión interna fue adoptado rápidamente. Sin duda, el hecho de que fuera tan compacto y práctico estimuló mucho el diseño. A pesar de que no fuera una tarea trivial encender un motor a petróleo en temperaturas de congelamiento a principios de siglo, los procedimientos para arrancar una máquina de vapor ocupaban las primeras horas de cada día. Después del desarrollo rápido de los treinta años antes de la primera guerra mundial, se consolidó el diseño en los años 20 y 30. El tamaño y la potencia de los motores incrementaron, los motores diesel se volvieron bastante universales, así como los sistemas hidráulicos. Al umbral de la segunda guerra mundial la maquinaria de construcción había llegado grosso modo a su forma actual. Niveladora La primera niveladora reconocible apareció en 1886. Era naturalmente de tracción animal, sin embargo se ve asombrosamente similar a su descendiente, fotografiado al mismo lugar 100 años después. F Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 21 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) FIGURA 1-1: Primera Niveladora página - 22 –
  12. 12. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Tractor agrícola El tractor nació para substituirse, en las faenas agrícolas, a los animales de tracción, los cuales estaban alcanzando rápidamente precios prohibitivos. Resulta interesante notar que alimentar un caballo durante un año requería apartar dos hectáreas de cultivo, además de una hora por día de cuidado. La auto-propulsión fue introducida por primera vez en 1909. Raspador El raspador Fresno era el ancestro de los monstruos actuales, los cuales pueden jalar 240 metros cúbicos por hora sobre una distancia de cien metros. El primer tractor reconocible apareció en 1890. Fue precedido, lógicamente, en particular en el Reino Unido, por el motor a tracción, sin embargo su peso y su costo impedían que se reemplazara el caballo para varias faenas agrícolas cotidianas. Buldózer La historia del Búldozer empieza con el desarrollo del vehículo asentador de vías. El primero, que funcionaba a vapor, fue utilizado por primera vez en Crimea en 1854. Modelos tempranos tomaron cierto tiempo en encontrar su forma ideal y tomó su tiempo antes que el manejo por control diferencial de la velocidad de la llanta de oruga se volvió generalizado y permitió deshacerse del eje principal. Acá se puede apreciar la manera en que el motor de combustión interna facilitó la unión de forma y función. El término genérico "caterpillar" (tractor de oruga) fue utilizado por primera vez en 1909. En 1914 su silueta era poco diferente de los actuales. Se utilizaban más generalmente como máquinas estacionarias para arado y trillado, a menudo alquilándose para uso diario. El tractor se acercó rápidamente de su diseño óptimo justo después de la primera guerra mundial, cuando el motor y el tren de conducción reemplazaron el chasis. Luego, la innovación consistió únicamente en cambios de detalles asociados con el incremento continuo de tamaño y potencia. La provechosa unión del tractor de oruga y la cuchara requirió cierto tiempo. El BULL BOARD había sido desarrollado separadamente para la tracción animal. Compactadora. El Reino Unido, lideraba en el desarrollo de compactadoras mecánicas, debido probablemente a la propagación rápida de los caminos de Macadam durante el siglo XIX. Las primeras apisonadoras, manufacturadas por Aveling and Porter (un nombre familiar para los viejos que en su juventud se han entusiasmado con su movimiento pesado, su inmenso volante y lo que se imaginaba que resultaría si se cayera debajo de la máquina, así como lo pintaban las tiras dibujadas de la época), fueron utilizadas en 1867. Los primeros buldózeres reconocibles aparecieron alrededor de 1922 y en los años siguientes sufrieron innovaciones intensivas en la montura y el control de la cuchara para lograr máxima productividad. En 1930 el típico tractor de oruga se diferenciaba poco de los que se encuentran en la actualidad. FIGURA 1-2: Primer Buldózer FIGURA 1-3: Primeras Compactadoras Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 23 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 24 –
  13. 13. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Éstos eran, así como las máquinas de tracción a vapor, exportados en cantidades hacia los E.U.A. El vapor permaneció una fuente corriente de energía durante gran parte del siglo XX. Sin embargo, se precisaba gran cantidad de trabajo para levantar el vapor, regar la máquina y moverla. Además, apareció y se difundió rápidamente el rodillo vibrante, el cual resultaba también ser más portátil. Estos factores causaron su desaparición de las carreteras europeas en los años 50. EMBARCACIONES PARA EL DRAGADO DEL FONDO DE RIOS Y COSTAS. A la izquierda puede verse la fotografía histórica de una DRAGA dedicada a extraer tierras del fondo del río para mantener la profundidad de calado necesaria para el paso de los buques. La imagen pertenece a un grabado del "Museo Elder", que representa la sección longitudinal de un barco de dragado. FIGURA 1-5: Embarcaciones de Dragado CLASIFICACION DE LA MAQUINARIA La maquinaria según la relación de Peso/volumen es decir según su capacidad se clasifica de la siguiente manera: Maquinaria Pesada Maquinaria de grandes proporciones geométricas comparado con vehículos livianos, tienen peso y volumetría considerada; requiere de un operador capacitado porque varía la operación según la maquinaria; se utiliza en movimientos de tierra de grandes obras de ingeniería civil y en obras de minería a cielo abierto. Ejemplos Grúas, excavadoras, tractor, etc. PRIMERAS COMPACTADORAS Y TRACTORES REMOLCADORES DE VAPOR. EXCAVADORA DE VAPOR BUCYRUS. Esta excavadora a vapor llamada BUCYRUS (ver foto) que perteneció a la empresa constructora española Fomento de Obras y Construcciones SA, es una de las piezas mas importantes de la colección del Museo de las Minas de Cercs, situado en el pueblo minero de Sant Corneli, Cercs, provincia de Barcelona, (Cataluña España). Ocupa un destacado espacio en el centro de la plaza San Roman, una antigüa escombrera de la mina del mismo nombre, frente al museo y el pueblo minero. Desde noviembre de 1998 da la bienvenida a todos los visitantes del museo y del pueblo minero. Maquinaria pesada 1 Maquinaria y Equipo de Construcción CIV-247 Maquinaria Semipesado Son maquinarias de tamaño mediano utilizados generalmente en la construcción por ejemplo: Camión volqueta, carros Cisternas o Aguateros, camiones escalera. El peso y volumen de estas unidades es mediano. Camión volqueta 2.3 Equipo Liviano Pueden ser máquinas pequeñas o equipos especializados; como: compresoras, bomba de agua, bomba de lodo, vibradoras, malacates, cortadoras de acero, rompe pavimentos, montacargas, etc. FIGURA 1-4: Excavadora de Vapor Bucyrus Bomba de agua Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 25 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 26 –
  14. 14. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali TABLA 4.2.2 Vehículos Pesados Entre estos vehículos se tienen al camión de estacas o camión con carrocería. CAMIÓN UNITARIO ( C ) NOMENCLATURA NÚMERO DE EJES NÚMERO DE LLANTAS C2 2 6 C3 3 CONFIGURACIÓN DEL VEHÍCULO 8-10 Camión con remolque Vehículos Semipesados Entre los vehículos semipesados se tienen los de uso público como ser: los autobuses, microbuses, etc. CAMIÓN REMOLQUE CAMIÓN – REMOLQUE ( C – R ) Microbus De peso y volumen reducido, auto transportables, por ejemplo: automóvil, vagonetas, jeep, camioneta, minibús, etc. Camioneta todo terreno Vehículos según el numero de ejes La clasificación de vehículos que presenta la Secretaría de Comunicaciones y Transportes mediante el número de ejes en México es la siguiente: ATENDIENDO A SU CLASE, NOMENCLATURA, NÚMERO DE EJES Y LLANTAS AUTOBÚS ( B ) NOMENCLATURA NÚMERO DE EJES NÚMERO DE LLANTAS B2 2 TABLA 4.2.1 NOMENCLATURA NÚMERO DE EJES NÚMERO DE LLANTAS C2-R2 4 14 C3-R2 Vehículos Livianos 5 18 C2-R3 5 18 C3-R3 6 22 TABLA 4.2.3 TRACTOCAMIÓN ARTICULADO NOMENCLATURA 3 10 T2-S2 4 14 T3-S2 5 18 T3-S3 4 NÚMERO DE LLANTAS 6 CONFIGURACIÓN DEL VEHÍCULO 22 8 ó 10 B4 NÚMERO DE EJES T2-S1 3 VEHÍCULO CONFIGURACIÓN DEL VEHÍCULO 6 B3 CONFIGURACIÓN DEL 10 Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 27 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 28 –
  15. 15. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali TABLA 4.2.4 Según el sistema de traslación TRACTOCAMIÓN DOBLEMENTE ARTICULADO NOMENCLATURA NÚMERO DE EJES NÚMERO DE LLANTAS T2-S1-R2 5 6 22 T3-S2-R2 7 Son clasificados en función al método de transporte, las dimensiones y peso de la maquinaria: 18 T3-S1-R2 CONFIGURACIÓN DEL VEHÍCULO 26 T3-S2-R3 T3-S2-R4 T3-S3-S2 8 9 8 30 34 30 Según la fuente de Energía Se toma como referencia el tipo de motor de la máquina, definiéndose motor como: “Sistema material que transforma una determinada clase de energía (hidráulica, química, eléctrica, etc.) en energía mecánica y produce movimiento.” Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 29 – Según las operaciones que realizan Se clasifican según las operaciones comunes que realizan las maquinas. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 30 –
  16. 16. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali NOTAS Y APUNTES: Herramientas menores En esta sección se presentan las herramientas más comunes que son utilizadas en la construcción. De izquierda a derecha puede observarse un pico, una pala, tres modelos de carretillas, una de las cuales cuenta con un sistema que posibilita su transporte a través de una grúa, siendo muy utilizada en el ascenso o descenso de materiales a obras situadas a distintas alturas como es el caso de los edificios o bajo tierra como son los colectores de alcantarillado, etc.; todo ello mediante el empleo de pequeñas grúas también llamadas polipastos y malacates. Así mismo, puede observarse una revolvedora manual cuyo motor puede ser de gasolina o eléctrico. Finalmente un rastrillo de piedra, que comúnmente es utilizado para empujar y extender el concreto fresco. En las imágenes contiguas pueden verse diversos tipos de cucharas o paletas empleadas según la actividad a realizar como poner ladrillos, colocar azulejos /Llanas /espátula /cubeta y cubos /cincel/flota para emplastes /azadón / martillo para tachuela /Cortador /martillo de bola / Martillo para clavos /Nivel /Escuadra /Plomada / Cinta métrica /Flexómetro. Sistemas y Maquinaria Complementaria Pueden verse diversos tipos de andamios: Módulo sencillo /Tablón metálico /Andamio colgante de manivela /Andamio elevador automático /Andamios modulares de alta seguridad y equipo de grúa elevadora. Equipo de Trabajo de los Operarios Equipo básico de trabajo de un obrero/trabajador de la construcción. Buzo o mono /Arnés de seguridad para trabajos en altura /Chaleco reflectante fundamental para trabajos en vías públicas, etc..; /Casco protector /Guantes y botas de seguridad homologadas, aislantes, antideslizantes y reforzadas en la puntera /Botas de agua para trabajos en barro, zanjas, etc..; homologadas, aislantes, antideslizantes y reforzadas en la punta /Impermeable para trabajos bajo la lluvia. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 31 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 32 –
  17. 17. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Excavadoras Definición Máquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una superestructura capaz de efectuar una rotación de 360º, que excava, carga, eleva, gira y descarga materiales por la acción de una cuchara fijada a un conjunto de pluma y balancín, sin que el chasis o la estructura portante se desplace. La definición anterior, precisa que si la máquina descrita no es capaz de girar su superestructura una vuelta completa (360º), no es considerada como excavadora. La precisión de los órganos de trabajo, tales como pluma, balancín, estructura portante, etc.; fija y unifica los criterios clasificadores. se esta cargando la cuchara, pues se somete a la pluma a un esfuerzo de torsión que puede producir averías. Un tipo de excavadora normal mas moderno esta equipada con cinta transportadora; su forma de trabajo es análoga, con la gran ventaja de reducir el tiempo necesario para el giro, la descarga de la cuchara y la nueva colocación al frente del ataque. Esta cinta transportadora no puede transportar el material en inclinaciones superiores al 15% o 20%. Excavadora o pala cargadora con ruedas El modelo de excavadora o pala cargadora de la imagen es una máquina con una gran capacidad de carga y potencia, idónea para labores de extracción y movimiento de tierras. En la imagen podemos ver la máquina trabajando en un acopio de áridos existente en graveras, plantas de elaboración de aglomerados y zahorras, etc.. Su diseño con ruedas la hace apta e idónea para terrenos uniformes. La falta de dientes en la pala cargadora nos indica en este caso que trabaja en zonas blandas con tierras ya movidas. Operaciones: Excavar, Cargar, Girar, Desplazar, Movilizar y desmovilizar FIGURA: Excavadora sobre Ruedas Aplicaciones Excavación de zanjas y zanjas de gran tamaño; Peinado de taludes encima del plano de sustentación de la máquina; Excavación para estructuras, Excavación en bancos de préstamo ó excavación de materiales. FIGURA: Excavadora sobre orugas Tipos Las excavadoras se clasifican de la siguiente manera: Según el sistema de traslación: Según su accionamiento: Excavadoras de cable o mecánicas. Excavadoras montadas sobre cadenas (orugas) Excavadoras Hidráulicas. Excavadoras montadas sobre ruedas o neumáticos. Excavadoras montadas sobre rieles. Excavadoras montadas sobre barcos. Según el Tipo de operación: Excavadoras normal o Standard Excavadoras de mordazas. Excavadoras de tambor Excavadora de Rosario Excavadora Normal de Cuchara Para efectuar la descarga la cuchara gira alrededor de un eje vertical y se baja hasta colocar en un punto de vertido; se descarga sobre el fondo. El giro corresponde a un tiempo improductivo y este debe ser reducido al mínimo; por ello los camiones para cargar el material excavado, deben situarse lo más cerca posible del frente del ataque. Cuando el operario es experto, efectúa ambos movimientos, giro y puesta en posición de descarga, simultáneamente, reduciéndose de esta manera al mínimo el tiempo necesario para el ciclo de funcionamiento de la maquina. No es recomendable efectuar el giro cuando Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 33 – Excavadora de Mordazas Este tipo de excavadoras tiene la particularidad de utilizar un accesorio que trabaja a peso propio, con mecanismos que permiten excavar en un material apilado, la cuchara tiene mordazas que se abren y cierran. Este tipo de equipos tiene muy poca aplicación en movimiento de tierras, pero si se aplica en construcción de edificios, ya que transporta material suelto. La capacidad de este equipo esta dada por la cuchara de mordazas cuya capacidad varia de 0.3 a 2 m3 sueltos. Los pesos de este tipo de excavadoras oscilan entre 10 y 30 toneladas y su velocidad de traslación de 1 a 4 KPH. La cuchara pesa alrededor de una tonelada. Existen varios diseños de cucharas de mordazas. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 34 –
  18. 18. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Excavadoras de Rosario Pequeñas Maquinas Excavadoras Existen máquinas de pequeñas dimensiones que son ideales para la excavación de tierras en lugares de reducidas dimensiones en los que a las grandes máquinas les es imposible maniobrar. Estas maquinas realizan funciones tales como la excavación de zanjas para cimientos en pequeños solares o en obras en las que la complejidad del entramado de cimientos hace casi imposible la posibilidad de la excavación mecánica. Este tipo de equipos se utiliza para la excavación de zanjas de gran magnitud. El sistema de excavación lo constituye una especie de cinta sin fin con numerosas cucharas de excavación. Este equipo tiene bastante utilización en Europa, principalmente en Alemania. Excavadora de tambor Normal Es utilizada para diferentes trabajos, tales como: - Hacer zanjas en superficies duras y compactas, fresado de muros pantalla, perfilado de paredes de roca y concreto; demoliciones, acabados en túneles, saneamiento de superficies, operaciones en inmersión y se acoplan a diferentes tipos de maquinaria en punta de retro, entre otras: - Miniexcavadoras. - Retrocargadoras. - Excavadoras. Se dispone de distintos tambores en función de los trabajos a realizar. Gran excavadora de minería Esta máquina esta diseñada especialmente para extracción de áridos en excavaciones de minería a cielo abierto, aunque también puede emplearse en grandes movimientos de tierras durante la construcción de grandes obras civiles como embalses, etc. Es una máquina que aunque esta dotada de cadenas no suele realizar desplazamientos continuos durante su actividad y su pala excavadora está diseñada con aleaciones especiales de acero e incluso dotada con dientes diamantados para la extracción de roca y áridos de gran dureza. El volumen y capacidad tanto de la máquina como de la pala son capaces de cargar en pocos movimientos grandes volúmenes de material producto de la excavación. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 35 – En la imagen superior pueden ver de izquierda a derecha una mini retro con cadenas ideal para excavación de zanjas en la realización de riostras, zapatas y otros cimientos. En la imagen central una mini excavadora, cuyo modelo permite además realizar un sin fin de funciones distintas ya que posee gran variedad de mecanismos complementarios que se le pueden acoplar como son el martillo neumático para taladrar concreto o asfalto, brazo retroexcavador, limadora de asfalto, chasis delantero con cuchilla para convertirse en mini motoniveladora, etc. Por todo esto, podemos considerar estos equipos para condiciones de trabajo muy reducidas de espacio o la presencia de otras construcciones que restringen el frente o profundidad de las excavaciones como puedes ser una cimentación, la cual tanto por lo reducido del terreno como por el entramado de los pozos y zanjas ha sido posible excavar únicamente con la ayuda de una mini-retro como las que se muestran. Transporte La excavadora puede ser transportada por el Low Boy (cama baja o plataforma), en caso de no poder transportarse sola, si es sobre ruedas y la obra se encuentra cerca puede no necesitar de transporte. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 36 –
  19. 19. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali ELEMENTOS Y DIMENSIONES DE LA EXCAVADORA Mantenimiento PREDICTIVO. PREVENTIVO. Verificación de lubricantes y grasas antes de Toma de muestra del cambio de aceite. Verificación de recomendaciones mecánicas en salir. máquina. Revisar la hoja de mantenimiento preventivo. Si el equipo es a ruedas control de la presión de Existencia de filtros en los almacenes. Tipo de lubricante en máquina y existencia en aire de las llantas. Ubicar el laboratorio donde se va hacer el los almacenes. análisis. Verificar puntos de engrase. Aumentos y cambios de aceite. CORRECTIVO. Prever el cambio de uñas o garras. Acondicionamiento de cuchara. Cambio de partes. Tablero de control. Lista de repuestos que se usan más en la máquina con costos estimados y proveedores. Instalaciones en taller o posta. Camión lubricador. Camión maestranza. A B C D E F Altura de la cabina Ancho para el transporte, sin retrovisores Ancho de cadena con zapatas estándar Espacio libre sobre el suelo, bastidor Espacio libre sobre el suelo, contrapeso Radio de giro de la cola G Longitud total de la cadena (de barra de zapata a barra de zapata) H Longitud total para el transporte J Altura para el transporte K Longitud de cadena en contacto con el suelo L Entrevía LÍMITES DE ALCANCE.- Seguridad Industrial CLAVE: A Altura máxima de carga del cucharón con dientes. B Alcance máximo a nivel del suelo. C Profundidad máxima de excavación. D Excavación vertical máxima. E Profundidad máxima de excavación con fondo plano. F Altura máxima del pasador de articulación del cucharón. G Altura máxima a los dientes del cucharón en la cima del arco. Las prendas de vestir deben ser relativamente ajustadas, debe evitarse chaquetas sueltas, mangas de camisa, anillos y cualquier otro tipo de joyas, ya que existe el peligro de engancharlas en piezas móviles. La indumentaria requerida es: Cascos resistentes, Gafas de seguridad, Vestido reflectante, Zapatos de seguridad y Protectores para los oídos. Medio Ambiente Ruido dentro y fuera, cuando el nivel de ruido sobrepase el margen de seguridad establecido (80 dB), será obligatorio el uso de auriculares o tapones. Emisión de gases (CO2, NO2) Partículas en suspensión (polvo), en trabajos con tierras o arcillas sueltas y secas, donde se deberá hacer uso de mascarillas o preparar el terreno con lechadas de agua con cal. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 37 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 38 –
  20. 20. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali Definición. Son máquinas utilizadas para excavar abajo del nivel del terreno en que se sustentan, y están formadas por un brazo mecánico con un cucharón retroexcavador, el cual funciona por medio de un sistema hidráulico, acoplado a una estructura metálica montada sobre carriles o neumáticos. Brazo corto. Proporciona fuerza de penetración y capacidad de levantamiento máximo del brazo. Se puede utilizar con un cucharón grande en trabajos de gran volumen en excavaciones de zanjas y carga de camiones. Descripción. Estas máquinas se desarrollaron para satisfacer las necesidades que requerían las obras donde se necesitaba excavar un suelo a un menor costo, con base en una mayor producción. Ya que para tal fin se utilizaban las dragas de arrastre, las que requerían de espacios bastante amplios para operar, además de que las excavaciones, debido al volumen y las dimensiones, que en muchos de los casos eran pequeñas, requerían de una máquina de menor tamaño y facilidad de maniobrabilidad en espacios reducidos, también se tenía la restricción de la dureza del material, lo que imposibilitaba a las dragas para realizar por sí solas este tipo de excavaciones, ya que requerían del auxilio de otra máquina que aflojara el material para después ellas extraerlo. Con base en estos planteamientos, los fabricantes de maquinaria diseñaron las excavadoras hidráulicas, cuyo campo de acción se ubica en las excavaciones de mediana y pequeña profundidad y en diferentes tipos de suelos y condiciones de trabajo, lo que las hace de gran versatilidad. Excavadora de orugas Los principales componentes de esta máquina, son: La pluma. Es un elemento estructural en forma de cuello de ganso, que está unido en la parte inferior al bastidor principal de la máquina a través de una articulación, y puede estar formada por una o dos piezas, mismas que dependen de las siguientes características: Brazo mediano. Proporciona máximo rendimiento en la mayoría de los trabajos en los que interviene, especialmente cuando las condiciones de trabajo cambian frecuentemente. Brazo largo. Ofrece el mayor alcance y profundidad de excavación. Se utiliza este tipo de brazo, cuando la excavadora se usa generalmente para abrir zanjas profundas o para obtener gran alcance utilizando cucharones de poca capacidad. Brazo de largo alcance. Es de los más modernos y solamente se emplea para operaciones de dragado y conservación del lecho de ríos o lagunas, mismas que tradicionalmente son realizadas normalmente con dragas. Brazo telescópico. Utilizado para adaptársele el cucharón de almeja, comúnmente utilizado en excavaciones verticales. Para cada modelo y marca existen diferentes longitudes de brazos, la elección adecuada depende de los siguientes factores; tales como la fuerza de corte necesaria, la capacidad de levantamiento, el tamaño del cucharón y tipo de material. El aditamento principal de esta máquina es el cucharón retroexcavador, acondicionado con tres o más dientes y orejetas para tener mayor capacidad de corte. Los hay de diferentes tipos y capacidades, mismos que están en función del tamaño de la excavadora, entre los que podemos encontrar: • • • Cucharón estándar. Para todo tipo de uso. Cucharón trapezoidal. Para excavaciones en canales. Cucharón de aplicación especial. Está diseñado para cargar rocas y otros materiales duros. • Cucharón para zanjeo pesado. Para retener bien la carga y facilitar la excavación donde hay poco espacio. a) Se utiliza la pluma de una pieza. Si el trabajo requiere generalmente alcance y profundidad máximos. Es excelente para abrir zanjas, por su largo alcance, profundidad, menos peso y buena capacidad de levantamiento. b) Se utiliza la pluma de dos piezas. Si el trabajo exige adaptabilidad. La sección anterior se extiende o se retrae a tres posiciones diferentes a fin de variar el alcance y la profundidad. Se puede retraer completamente la sección anterior para usarla con cucharones más grandes o extenderla para lograr máximo alcance y profundidad. En la actualidad, los fabricantes ofrecen diferentes tipos de aditamentos que se les pueden adaptar a este tipo de máquina, para que pueda realizar un sinnúmero de trabajos, no solamente relacionados con la construcción, sino que puede ser empleado en diferentes áreas productivas, tales como la industria forestal, del acero y varias más. Se puede ajustar el ángulo de la sección anterior a la posición de pasador superior o inferior o para aumentar el alcance hacia arriba, altura de descarga o profundidad de excavación. Cuando está extendida al máximo y en la posición de pasador inferior, la pluma de dos piezas tiene igual alcance que la de una sola pieza. Características que se deben de tomar en cuenta para la selección de una excavadora b. Poco profundo 1. Volúmenes de obra El brazo. Es el elemento excavador que va articulado a la parte superior de la pluma, y en su parte inferior va unido el cucharón, mismo que es controlado a través de cilindros hidráulicos. Existen varios tipos de brazos de ataque, entre los que se indican los siguientes: • Brazo corto • Brazo mediano • Brazo largo • Brazo de largo alcance • Brazo telescópico Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) Trabajos que realizan • Zanjas para alojar tuberías • Excavación de canales • Excavación de cimentaciones • Colocación de tubería • Excavación de cunetas y drenes • Dragado y limpieza de canales a. Grandes b. Regulares c. Pequeños 2. Tipo de materiales a. Duros b. Suaves 3. Profundidad del corte a. Muy profundo página - 39 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) • Carga de material a vehículos • Demoliciones en general • Levantar y hacer maniobras con grandes pesos • Talar y acarrear árboles • Separar y acarrear chatarra • Trabajo en canteras (rompiendo roca) 4. Tipo de superficie y movilidad a. Sobre orugas b. Sobre neumáticos 5. Diversos a. Condiciones de la obra b. Altura máxima de descarga c. Facilidad de adquisición de la máquina página - 40 –
  21. 21. UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali UNIVERISDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA Facultad de Ingeniería, Campus Mexicali CAPACIDAD DE LEVANTAMIENTO DE LAS EXCAVADORAS En muchas obras de construcción de redes de agua y/o alcantarillados, una excavadora tiene que levantar y girar secciones pesadas de tubería y secciones de entrada dentro y fuera de las zanjas, colocar secciones de entrada y descargar material de camiones. En algunos casos, la capacidad de levantamiento de la excavadora es tan importante que es el factor decisivo en la elección de una excavadora para un trabajo. La capacidad de levantamiento de una excavadora depende de su peso y de la ubicación del centro de gravedad de la máquina, de la posición del punto de levantamiento (como se ve en los dibujos) y de su capacidad hidráulica. En cada posición del pasador del cucharón, la capacidad de levantamiento está limitada por la carga límite de equilibrio estático o por la fuerza hidráulica. Los cambios de posición de la pluma, el brazo y el cucharón producen cambios en la geometría de los implementos y pueden reducir mucho la capacidad hidráulica de levantamiento. Por ello, se define la capacidad de levantamiento de una excavadora como se menciona a continuación. Equilibrio — Se dice que una excavadora está a punto de perder el equilibrio cuando el peso de la carga en el cucharón al actuar sobre el centro de gravedad de la máquina hace levantar los rodillos traseros separándolos de los rieles de las cadenas. Se considera que las cargas suspendidas cuelgan, mediante una eslinga o cadena, de la parte de atrás del cucharón o del varillaje del cucharón, y que el peso de los accesorios, eslingas o medios auxiliares de levantamiento son parte de la carga suspendida. Por tanto, la carga límite se define como la carga que produce una situación de desequilibrio a un radio determinado. El radio de la carga se mide como la distancia horizontal desde el eje de rotación de la superestructura (antes de cargar) hasta la línea vertical del centro de la carga cuando la carga se ha aplicado (dimensión A en la ilustración). La altura nominal corresponde a la distancia vertical desde el gancho del cucharón hasta el suelo (dimensión B). Carga de elevación nominal — La carga nominal se obtiene usando la distancia vertical desde el gancho del cucharón hasta el suelo y el radio de la carga. Las condiciones para que un determinado accesorio de la máquina levante una carga que cuelga del cucharón designado son las siguientes: a. La carga nominal no pasa del 75% de la carga límite de equilibrio estático. b. La carga nominal no debe exceder el 87% de la capacidad hidráulica de la excavadora, o sea que la máquina debe poder levantar el 115% de la carga nominal. c. La carga nominal tampoco debe superar la capacidad estructural de la máquina. CAPACIDADES DEL CUCHARON RETROEXCAVADOR Las capacidades de los cucharones se clasifican colmados y a ras de la manera siguiente: Capacidad a ras El volumen de material dentro del contorno de las planchas laterales, delantera y trasera sin contar material en la plancha de derrame ni en los dientes. Capacidad colmada El volumen del cucharón cargado a ras más el volumen de material encima del nivel a ras, con un ángulo de reposo de 1:1 sin contar material en la plancha de derrame ni en los dientes. La comisión de Equipo de Construcción Europeo (CECE) clasifica el volumen de cucharón colmado con un ángulo de reposo de 2:1 para el material encima del nivel a ras. FUERZAS DE PLEGADO Y DE ATAQUE La penetración del cucharón en un material se logra mediante la fuerza de plegado del cucharón (FB) y la fuerza de empuje del brazo (FS). Las fuerzas de excavación nominales son las fuerzas máximas que se pueden ejercer en el punto de corte más alejado. Se pueden calcular estas fuerzas aplicando presión hidráulica de alivio al(los) cilindro(s) que proporciona(n) la fuerza de excavación. Para el cálculo de las fuerzas de excavación se describen las fórmulas a continuación: FB = Fuerza radial de los dientes obtenida del cilindro del cucharón Fuerza del cilindro del cucharón (Brazo A) x (Brazo C) = --------------------------------------------------------- x ----------------------------------Longitud del Brazo D (Brazo B) Fuerza del cilindro = (Presión) x (Área del émbolo del cilindro) Brazo D = Radio de la punta del cucharón. La fuerza radial máxima de los dientes debida al cilindro del cucharón (fuerza de plegado del cucharón) es la fuerza de excavación generada por el(los) cilindro(s) del cucharón, tangente al arco de radio D1. Se debe posicionar el cucharón para obtener el máximo momento del(los) cilindro(s) del cucharón y del mecanismo de conexión. Al hacer los cálculos, se produce la máxima fuerza radial FB cuando el factor — (Brazo A x Brazo C) dividido por (Brazo B) — alcanza su valor máximo. FS = Fuerza radial de los dientes obtenida del cilindro del brazo (Fuerza del cilindro del brazo) x (Longitud del Brazo E) = -----------------------------------------------------------------------------------------------(Longitud del Brazo F) Brazo F = Radio de la punta del cucharón + longitud del brazo La fuerza radial máxima de los dientes debida al cilindro del brazo (fuerza de ataque del brazo) es la fuerza de excavación generada por el(los) cilindro(s) del brazo y tangente al arco de radio F. Se debe posicionar el brazo para obtener el máximo momento del cilindro del brazo y del cucharón posicionado como está descrito en la fuerza nominal del cucharón. Al hacer los cálculos, se produce la máxima fuerza FS cuando el eje del cilindro del brazo en la dirección de trabajo está perpendicular a la línea que une el pasador del cilindro del brazo y el pasador del extremo delantero de la pluma. Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 41 – Apuntes de Clase: Maquinaria de Construcción (5185) página - 42 –

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