UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERIA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

MECÁNICA DE SUELOS II

MONOGRAFÍA:

MÁQUINAS PARA REALIZAR EXPLORACIONES

Integrantes: * CÁRDENAS CASTILLO JOFFRE ALEXANDER* CAMARGO LAURA* NOGALES FREIRE DAVID MAURICIO* PÉREZ GUERRERO DIEGO FERNANDO* ROSERO POZO BÁGNER ANDRÉS* VARGAS VELOZ LUIS GEOVANNY* YÁNEZ CHICAIZA JONATHAN ISRAEL

SEMESTRE: QUINTO

PARALELO: SEGUNDO

Quito, 13 de Abril de 2015

ÍNDICE GENERAL

1. Máquinas para Perforar Rocas 11.1 Perforadoras de Percusión 1

1.1.1 Jacklegs 5 1 1.1.2 Guagua 2

1.2 Perforadoras Mecánicas 2

1.2.1 Perforadoras Neumáticas 21.2.2 Perforadoras Hidráulicas 21.2.3 Perforadoras Eléctricas 3

2. Máquinas para Explorar Suelos 3

2.1 Máquinas para Sondeos a Percusión 3

2.2 Máquinas para Sondeos a Rotación 4

2.2.1 Perforadoras con Hélice 4

Conclusiones 5

Anexos 5

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MÁQUINAS PARA EXPLORAR

1. MÁQUINAS PARA PERFORAR ROCAS

Existen diferentes equipos y accesorios para realizar un barrenado o perforación en roca, que de acuerdo con la forma en que desarrollan su trabajo, se dividen en máquinas rotativas y de percusión. Su elección viene determinada tanto por el tipo de obra como por las características geológicas y geométricas del terreno donde esta se va a desarrollar.

Las máquinas rotativas realizan la perforación por medio de una herramienta cortante giratoria en forma de corona, que puede estar revestida de materiales en movimiento granallas.

Las máquinas de percusión realizan su trabajo por medio de una herramienta cortante, o trepano, que golpea sobre el fondo de la perforación; los bordes agudos de la herramienta cortan la roca y el mecanismo de rotación de la máquina hace girar la broca a una nueva posición por cada golpe.

El número de golpes por minuto y la naturaleza de la roca determinan la velocidad de avance de la máquina de percusión. Foto: Sandvik.

1.1 Perforadoras de Percusión

Las perforadoras de percusión son de distintos tipos:

1.1.1 ‘Jacklegs’ 5 :

Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa mayormente para la construcción de galerías, subniveles, Rampas; utiliza una barra de avance para sostener la perforadora y proporcionar comodidad de manipulación al perforista.

Debido a su facilidad para barrenar en cualquier posición, esta máquina fue la más utilizada en las galerías de Ralco y Pangue. Además es liviana, fácil de manejar y basta con un solo operario para realizar barreno.

Especificaciones Técnicas de la Máquina

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1.1.2 ‘Guagua’: Es una máquina liviana equipada con mangos, para trabajar con ella a pulso. Debido a su poco peso y pequeño tamaño, es muy apropiada para barrenar en lugares estrechos. Este tipo de perforadora es de uso general en trabajos de superficie y en el interior de túneles.

1.2 Perforadoras Mecánicas

Los sistemas de perforación están fundados en dos principios distintos: el sistema de percusión (directa o de martillo), los sistemas de rotación (que pueden ser de presión débil y gran número de revoluciones, o de presión fuerte y rotación lenta).

En relación con el sistema motor, las perforadoras pueden ser neumáticas, hidráulicas o eléctricas.

1.2.1 Perforadoras Neumáticas: Las perforadoras corrientemente empleadas en la construcción de túneles son neumáticas de percusión; requieren una presión de aire de aire de 5 a 8 atmósferas; y el aire comprimido se produce en compresores, generalmente móviles.

1.2.2 Perforadoras Hidráulicas: Las perforadoras hidráulicas se utilizan principalmente en excavación de galerías de avance de los túneles con roca de gran dureza; trabajan con una presión de aire de 25 a 100 atmósferas.

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1.2.3 Perforadoras Eléctricas: Las perforadoras eléctricas pueden ser de percusión o de rotación; son más económicas que las anteriores, pero hasta ahora solo son utilizables para roca de pequeña dureza.

BR-160 BR-200 BR-300

2. MÁQUINAS PARA EXPLORAR SUELOS

Se tienen diferentes maneras de realizar la perforación en el suelo para lo que se ha diseñado diversas maquinas con estos métodos como la percusión o rotación por mencionar algunos.

2.1 Máquinas para Sondeos a Percusión

El principio general del método consiste en el empleo de un útil que avanza por golpes sucesivos, aplicados por la caída de una maza, cuya energía se transmite mediante un varillaje a un útil macizo o a un tubo hueco (toma muestras) situado en el fondo de la perforación.

La perforación más habitual consiste en la hinca en el terreno de los tubos de acero, que harán de entibación, y en la extracción del suelo contenido dentro del taladro, mediante cucharas, trépanos, etc. El conjunto de tubos, rígidamente empalmados, forma la columna de entibación o revestimiento del taladro.

El exacto conocimiento de la energía empleada en la hinca, da una primera Información de las características mecánicas del terreno; de ahí la importancia de realizar esta operación en condiciones normalizadas (un útil de uso habitual es una maza: 120 Kg, con altura de caída de 1 m, midiendo el número de golpes necesarios para hincar 20 cm de tubería). Los rendimientos que se pueden esperar

varían según los tipos de terrenos, sin embargo, a título orientativo, éstos están comprendidos entre 5 – 15 m/día/turno.

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2.2 Máquinas para Sondeos a Rotación

El sondeo a rotación es el procedimiento más extendido para obtener muestra o testigo en cualquier investigación geotécnica. El útil de corte que se emplea para la obtención de muestra de forma continua es una batería en cuya boca se implementa una corona, cuyos elementos de corte más habituales son de diamante.

2.2.1 Perforadoras con hélice

Las barrenas helicoidales pueden utilizarse en terrenos de consistencia blanda a media y no cementados. Las barrenas helicoidales pueden ser de varios tipos:

• Con cabeza helicoidal exclusivamente. Con ellos se realizan agujeros de gran diámetro. Este procedimiento es usual en pilotajes, fijación de postes y plantaciones.

• Con barrena continua: puede ser normal o hueca. La barrena continua consta de una serie de barrenas que se empalman sucesivamente. Se emplea para realizar sondeos más pequeños. La perforación debe realizarse a pocas revoluciones y

conviene subir y bajar la hélice para facilitar la evacuación de detritus. En el caso de la hueca, ésta se emplea en formaciones poco consolidadas en las que la propia barrena hace de camisa y hundimiento de las paredes del sondeo. El tren de varillas y la cabeza pueden retirarse y en su lugar introducir una toma muestras.

Los sondeos con barrena helicoidal pueden utilizarse cuando:

• El terreno es relativamente blando y cohesivo. • No existen capas cementadas de gravas, ni arenas bajo el nivel freático. • No se necesita atravesar o penetrar suelos duros (y rocas). • No se requieren precisiones inferiores a los intervalos entre los que se realiza la toma de muestras a lo largo de la perforación.

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CONCLUSIONES

Existen diversos métodos para perforar el suelo y caca uno tiene sus particularidades que se ajustan a factores como facilidad, viabilidad, importancia y economía para realizar el proyecto sin embargo existe la posibilidad de que solo se pueda trabajar con uno obligatoriamente debido a la composición del terreno.

Las máquinas de perforación a percusión no pueden tomar muestras de suelo ya q por la compactación que se da por cada golpe se alteran las muestras; las máquinas de rotación se caracterizan por poder tomar muestras en su perforación con los aditamentos disponibles como las coronas de widia o de diamante.

ANEXOS

Equipo para la realización de un ensayo CPT. La prueba penetro métrica estática CPT consiste en la medición de la resistencia a la penetración mecánica de una puntaza de medidas y características estandarizadas, empujada en el terreno mediante una carga variable que posibilite una velocidad de avance constante (2 cm/seg.).La resistencia al avance de la puntaza se determina mediante la lectura de un manómetro acoplado al circuito hidráulico que proporciona la carga sobre la puntaza

Equipo para la realización de ensayos de Penetración estática y dinámica.Para la realización de éste ensayo, se procede a la aplicación de los golpes necesarios para introducir cada una de las divisiones de 10 o 20 cm de las varillas, contando el número de golpes en cada tramo. La velocidad de golpeo de la maza se debe estimar a razón de 30 golpes por minuto.Se dará por finalizado el ensayo cuando sea necesario un número de golpes superior a 100 para una penetración de 20 cm, o bien se contabilicen tres tandas de 75 o más golpes para tres avances consecutivos de 20 cm.En la actualidad, el ensayo más frecuente es el DPSH. El ensayo de penetración dinámica continúa tipo Borros, en el pasado el más extendido, está cayendo en desuso a favor del ensayo DPSH. Aparte de estos, existen dos ensayos más, denominados DPH (ensayo pesado) y el DL030 (ensayo ligero). Con este tipo de ensayo no se obtiene muestra de terreno, ya que es un método indirecto.Puede utilizarse en arenas sueltas a muy compactas, en limos, gravas arcillosas y arenosas sueltas a medianamente compactas. La relación entre los resultados obtenidos y los parámetros del terreno deducidos en suelos coherentes (arcillas) debe estar suficientemente contrastada mediante la experiencia local. No debería utilizarse en bolos, gravas compactas o muy compactas y suelos cementados o muy

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preconsolidados.

BIBLIOGRAFÍA

1. “Demandas de Máquinas Perforadoras” (2012). Recuperado de: https://es.scribd.com/doc/116466363/Perforadora-Jack-Leg

2. “Máquinas para perforar la roca” (2010). Recuperado de : http://www.interempresas.net/ObrasPublicas/Articulos/45885-Maquinas-para-perforar-la-roca.html

3. “Perforadoras Eléctricas” (2014). Recuperado de: http://www.durher.com/maquinas-para-la-construccion/perfor adoras-electricas.html

4. Herbert, J Herrera, (Madrid 2012). Utilización de técnicas de sondeos en

estudios geotécnicos. Recuperado de:

http://oa.upm.es/10517/1/20120316_Utilizacion-tecnicas-sondeos-

geotecnicos.pdf

5. “Máquinas para Explorar Suelos” (2009). Recuperado de:

http://www.monografias.com/trabajos10/teorias/teorias.shtml#ixzz3WdcM1

c42

6. “Sondeo y Mecánica de Suelos” (2015). Recuperado de:

http://slideplayer.es/slide/1632621/