Maquinaria de Construcción: Equipos para Túneles, Pavimentos y Movimiento de Tierras

1. Equipos de Perforación y Sostenimiento en Túneles

A. Concepto y Objetivos

• Perforación: Realización de barrenos en macizos rocosos mediante corte, rotación y/o percusión.
• Usos de los barrenos: Voladura de roca, colocación de pernos de sostenimiento, drenaje e inyecciones, exploración geológica y apertura de pozos o chimeneas.

B. Clasificación y Rendimiento de Equipos

• Jumbo: Equipo de excavación para perforación rápida y precisa del frente plano en túneles o cavernas de sección media a grande. Su rendimiento estimado es de 40 a 80 metros por hora por brazo.
• Perforadora sobre Orugas: Equipo de excavación diseñado para terrenos irregulares, pendientes pronunciadas o espacios reducidos. Realiza barrenos en diversos ángulos con un rendimiento de 25 a 50 metros por hora.
• Bolter o Empernadora: Equipo de sostenimiento para la instalación de pernos de anclaje con resina o cartucho en el techo y paredes, evitando desprendimientos. Su rendimiento es de 6 a 12 pernos por hora.
• Raise Borer: Equipo especializado para la excavación mecanizada de pozos y chimeneas verticales destinadas a ventilación, drenaje o pases de material. Su rendimiento varía entre 0.5 y 2.0 metros por hora.
• Perforadora DTH (Down The Hole): Equipo especializado con martillo en el fondo del barreno, ideal para perforaciones profundas y de gran diámetro. Su rendimiento oscila entre 15 y 35 metros por hora.
• Perforadora de Exploración: Equipo especializado que extrae un testigo o núcleo cilíndrico de roca para análisis geológico en laboratorio.

C. Criterios de Selección de Equipos

1. Geología: Tipo de roca, grado de dureza, fracturación y presencia de agua.
2. Geometría: Sección transversal del túnel, así como el diámetro y la profundidad requerida del barreno.
3. Operación: Nivel de productividad, espacio de maniobra y accesibilidad al sitio.
4. Economía: Consumo de combustible, costo de operación, refacciones y mantenimiento.

2. Tractores y Bulldozers

A. Definición y Clasificación

• Tractor: Unidad de tracción que suministra energía para mover tierra, escombros o accionar implementos.
  • Tipos por rodaje: Sobre Ruedas o Neumáticos (brinda rapidez y maniobrabilidad) u Sobre Orugas o Cadenas (brinda alta tracción en suelos blandos o inclinados).
• Bulldozer: Tractor equipado con una hoja topadora frontal para empujar, cortar y nivelar grandes volúmenes de material a distancias cortas (menores a 100 metros). Puede llevar en la parte trasera un Ripper o escarificador (suela/garfio) para fragmentar roca, tepetate duro o asfalto antes del empuje.

B. Tipos de Hojas Topadoras (Blades)

• Hoja S (Recta): Excelente para cortes de precisión y nivelación fina.
• Hoja U (Universal): Diseñada con gran capacidad para mover volúmenes masivos de material.
• Hoja SU (Semi-U): Combinación equilibrada entre capacidad de carga y fuerza de corte/penetración.
• Hoja Angular (Angle Blade): Diseñada para desplazar y desalojar el material hacia los lados.

C. Ventajas vs. Desventajas

• Ventajas: Alta fuerza de empuje, excelente tracción en terrenos difíciles y gran versatilidad.
• Desventajas: Ineficiente para el acarreo a larga distancia (solo empuja), alto consumo de combustible y elevado costo de mantenimiento en el tren de rodaje.

3. Maquinaria para Pavimentos Asfálticos (Flexibles)

A. Cadena Operativa del Pavimento Asfáltico

1. Fresadora: Remueve el pavimento viejo o deformado y ajusta las pendientes requeridas.
2. Barredora Mecánica: Limpia el polvo y los residuos sueltos antes de aplicar los riegos de liga o impregnación.
3. Petrolizadora (Distribuidor de Asfalto): Aplica la emulsión asfáltica de forma uniforme (alcanzando de 25,000 a 40,000 m² por jornada).
4. Camión de Volteo: Transporta la mezcla asfáltica en caliente (a temperaturas iguales o mayores a 150°C) protegida con lona térmica.
5. Pavimentadora (Finisher): Recibe la mezcla, la extiende con el espesor y la pendiente exactos, e imparte una pre-compactación inicial.
6. Rodillo Tándem (Acero Liso): Pasa sobre el asfalto caliente (entre 120°C y 160°C) con vibración para consolidarlo.
7. Rodillo Neumático: Aplica un efecto de amasado con llantas de goma traslapadas para sellar los poros superficiales.

B. Pavimentadora: Orugas vs. Ruedas

• Pavimentadora sobre Ruedas: Ofrece una velocidad de trabajo de 8 a 10 m/min y una producción de 150 a 350 toneladas por hora. Su entorno ideal son calles urbanas y áreas con maniobras reducidas.
• Pavimentadora sobre Orugas: Ofrece una velocidad de trabajo de 2 a 5 m/min y una producción de 400 a 1,100 toneladas por hora. Su entorno ideal son autopistas y grandes obras continuas.

4. Maquinaria para Pavimentos de Concreto Rígido

A. Cadena de Trabajo

• Motoniveladora: Prepara, nivela y da la pendiente final a la subbase o terracería antes de colar (Ejemplo: CAT 140).
• Camión Mezclador (Mixer / "Olla"): Transporta el concreto fresco y homogéneo desde la planta dosificadora (capacidad típica de 8 m³).
• Pavimentadora de Encofrado Deslizante: Extiende, vibra, moldea y da acabado al concreto de forma continua sin necesidad de cimbra fija.
• Texturizadora y Curadora: Realiza el rayado antideslizante (micro y macrotextura) y pulveriza la membrana de curado.
• Cortadora de Concreto: Realiza los cortes de juntas de contracción y expansión a un tercio del espesor de la losa durante la etapa de "concreto verde" (entre 4 y 12 horas después del colado).

5. Maquinaria de Carga y Movimiento de Tierras

A. Diferencias Clave

• Cargador Frontal: Lleva un cucharón en el frente. Su función principal es cargar camiones y mover material a corta distancia.
• Excavadora Hidráulica: Cuenta con cabina con giro de 360 grados, pluma y brazo. Su función principal es la excavación profunda y de alto alcance.
• Retroexcavadora: Equipo mixto que incluye cucharón frontal y brazo excavador trasero. Su función principal es la versatilidad en obras medianas y urbanas.

B. Ciclo de Carga

El ciclo consta de cuatro pasos:

• Recoger (contacto con el material)
• Levantar
• Mover (desplazamiento)
• Descargar (en camión volquete o zona de acopio).

6. Zanjas y Corte en Caja

A. Definición y Parámetros

• Zanja: Excavación estrecha e inclinada donde la profundidad es mayor que el ancho (por lo general con un ancho menor a 6 metros).
  • Norma de Seguridad: El material extraído o acopio debe colocarse a más de 2 metros del borde de la zanja.
  • Entibado: Es obligatorio en suelos cohesivos e inestables a partir de 1.20 metros de profundidad.
• Corte en Caja (Desplante): Excavación abierta y amplia realizada hasta el nivel de subrasante. Prioriza la productividad por volumen acumulado.

B. Criterio Logístico de Distancia

• Para distancias de transporte menores a 100 metros: Se realiza empuje directo con Tractor / Bulldozer.
• Para distancias de transporte mayores a 100 metros: Se realiza la carga con excavadora o cargador hacia camiones de volteo.

7. Demolición

A. Métodos de Demolición

1. Manual: Uso de herramientas de mano o neumáticas ligeras (como rompedores y rotomartillos) en espacios reducidos o acabados.
2. Mecánica: Uso de excavadoras con aditamentos especiales como martillo hidráulico, cizalla metálica o trituradora de concreto.
3. Explosivos (Voladuras): Colapso controlado utilizado principalmente para estructuras de gran altura o puentes.

B. Aditamentos de Excavadora para Demolición

• Martillo Hidráulico: Rompe losas, concreto armado, pavimento y cimentaciones.
• Cizalla Hidráulica: Corta vigas metálicas, varillas y estructuras de acero.
• Trituradora / Pulverizadora: Reduce el tamaño del escombro y separa la varilla del concreto para su posterior reciclaje.

C. Normativa y Seguridad

• Secuencia obligatoria: La demolición siempre se ejecuta de arriba hacia abajo (de forma inversa a la construcción), planta por planta.
• Regulación: Se debe cumplir con la NOM-031-STPS-2011 para seguridad en la construcción y con la NOM-161-SEMARNAT-2011 para el manejo de residuos de manejo especial.