Estructura del Curso de Mantenimiento de Carreteras y Emergencias

1. Introducción

Presentación del curso y su enfoque en el cálculo de metrados para el mantenimiento periódico de carreteras.

Diferenciación entre el mantenimiento rutinario y el mantenimiento periódico, destacando la necesidad de maquinaria especializada.

2. Selección de Maquinaria

Factores a considerar para la elección de maquinaria:

Tipo de terreno (arcilloso, rocoso, compacto, etc.).

Geotecnia y drenaje del área.

Material a excavar (roca suelta, tierra, etc.).

Importancia de elegir el equipo adecuado según el tipo de trabajo y las condiciones del terreno.

3. Maquinaria Utilizada

Equipos comunes: motoniveladoras, rodillos, cisternas, excavadoras, cargadores, entre otros.

Diferenciación entre trabajos rutinarios y trabajos especializados que requieren maquinaria pesada.

Ejemplos de equipos: tractores oruga (D7), cargadores frontales, y excavadoras.

4. Rendimiento de la Maquinaria

Cálculo de rendimiento según el tipo de maquinaria y el material a excavar.

Factores de conversión volumétrica:

Tierra suelta: 1.10

Roca suelta: 1.20

Roca dura: 1.15

La eficiencia de la maquinaria, expresada como un porcentaje (80%, 90%, 95%).

5. Cálculos y Fórmulas

Determinación del tiempo de ciclo y su impacto en el rendimiento.

Cálculo de la capacidad de carga de las máquinas según la eficiencia, tipo de material y condiciones de trabajo.

Ejemplo de cálculo de rendimiento: tractor oruga D7 con distancia de acarreo de 30 m y empujador angular.

6. Consideraciones Adicionales

La antigüedad de la maquinaria es clave: se recomienda que no supere los 10 años.

Importancia del mantenimiento preventivo de las máquinas para asegurar su rendimiento óptimo.

Cálculos de tiempos de ida y vuelta, considerando la velocidad de los vehículos y el tiempo fijo (cambio de engranaje).

7. Conclusión

Resumen de la importancia de una correcta selección de maquinaria y el cálculo preciso de rendimiento para la optimización del mantenimiento periódico de carreteras.

Recomendaciones finales sobre la gestión de recursos y la maximización de la eficiencia en los trabajos viales.

Cálculo del Tiempo y Rendimiento de una Motoniveladora

1. Introducción a la Motoniveladora:

1. La motoniveladora se utiliza para nivelar y perfilar superficies de rodadura en caminos y calzadas.
2. El cálculo del tiempo total y rendimiento depende de varios factores, como el número de pasadas, la distancia recorrida, la eficiencia de la máquina y la velocidad de trabajo.

2. Fórmulas para el Cálculo del Tiempo Total:

Para calcular el tiempo total, se aplican las siguientes variables:

1. P: Número de pasadas
2. D: Distancia recorrida en cada pasada
3. E: Factor de eficiencia de la motoniveladora
4. S: Velocidad de la motoniveladora
5. R: Rendimiento

La fórmula es:$$\text{<span style="font-family: Verdana;">Tiempo Total</span>}<span\; style="font-family:\; Verdana;">=</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Verdana;">D</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Verdana;">S</span>}}<span\; style="font-family:\; Verdana;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Verdana;">E</span>}$$

donde D es la distancia, S es la velocidad de trabajo y E es la eficiencia.

3. Ejemplo de Cálculo:

Supongamos que se tiene un camino de 8 km con material de grava, que debe ser nivelado y perfilado con una motoniveladora.

Se requieren 5 pasadas para realizar el trabajo. La velocidad de la motoniveladora varía entre las pasadas:

1. Primera y segunda pasada: 2.06 km/h
2. Tercera y cuarta pasada: 4 km/h
3. Quinta pasada: 4.83 km/h

La eficiencia de la motoniveladora es del 80%.

4. Cálculo del Tiempo Total:

Para las dos primeras pasadas:$$\frac{8\text{km}}{2.06\text{km/h}}\times 0.80=9.6\text{horas}$$

Para las siguientes dos pasadas:$$\frac{8\text{km}}{4\text{km/h}}\times 0.80=5\text{horas}$$

Para la última pasada:$$\frac{8\text{km}}{4.83\text{km/h}}\times 0.80=2.07\text{horas}$$

El tiempo total es de aproximadamente 17 horas, lo que equivale a unos 2 días de trabajo.

5. Cálculo del Rendimiento:

Para calcular el rendimiento, se utiliza la fórmula:$$\text{Rendimiento}=\frac{D\times A}{\text{Tiempo Total}}$$

donde A es el ancho de la calzada y D es la distancia recorrida.

Suponiendo un ancho de calzada de 6 metros y una distancia de 312 metros por pasada, el rendimiento es aproximadamente 2,370 m³/h.

6. Establecimiento del Rendimiento Diario:

El rendimiento diario se calcula multiplicando el rendimiento por hora por las horas de trabajo diarias. Si la motoniveladora trabaja 8 horas por día:

$$2,370\text{m³/h}\times 8\text{h}=18,960\text{m³/d}\acute{\text{ı}}\text{a}$$

$$\text{<br>}$$Esto equivale a aproximadamente 3 km de calzada perfilada por día.

7. Conclusión:

El cálculo del tiempo y rendimiento de una motoniveladora permite optimizar el uso de la máquina, asegurando eficiencia en el trabajo de nivelación y perfilado de caminos.

El rendimiento promedio en este caso es de 3-3.5 km por día en condiciones normales.

Cálculo del rendimiento de un cargador frontal

Factores clave a considerar:

1. Eficiencia: La eficiencia del cargador es fundamental en el cálculo del rendimiento. En este ejemplo, se utiliza un cargador modelo 930 con un factor de eficiencia del 83% y un factor de esponjamiento de 1.10.
2. Capacidad del cucharón: El cucharón tiene una capacidad de 2.5 m³ por carga.
3. Tiempo de ciclo: El tiempo de ciclo total incluye el tiempo fijo (tiempo de carga y descarga) y el tiempo variable (ida y vuelta). En este caso, el ciclo completo es de aproximadamente 1.23 minutos.

Rendimiento de un cargador frontal:

1. Rendimiento por hora: El cargador tiene un rendimiento de aproximadamente 87.5 m³ por hora.
2. Rendimiento diario: En una jornada de trabajo de 7 horas, se logran cargar entre 600 y 700 m³ de material.

Ejemplo de limpieza de un deslizamiento:

Si hay un deslizamiento de tierra que obstruye la carretera y se necesita remover 5,000 m³ de material, se requerirían dos cargadores trabajando de 10 a 12 horas al día para completar la tarea en tres días.

Cálculo de rendimiento con volquetes:

1. Volquete de 10 m³: Con una capacidad de 10 m³ por volquete, el rendimiento sería de 32 m³ por hora.
2. Rendimiento diario: En 8 horas de trabajo, se obtendrían aproximadamente 250 m³ de material movido.
3. Volquetas necesarias: Esto equivale a aproximadamente 24-25 volquetas durante una jornada laboral de 8 horas.

Factores adicionales que afectan el rendimiento:

1. Distancia de transporte: La distancia entre el sitio de carga y el de descarga influye en el tiempo de trabajo.
2. Tipo de material: Material suelto o más denso (como roca) afecta la velocidad de carga y descarga.
3. Velocidades de carga y descarga: Las velocidades de carga y descarga (10 km/h y 15 km/h respectivamente) afectan el tiempo total de cada ciclo.

Cálculo de la Cantidad de Camiones y Factores Involucrados en el Transporte de Material

1. Factores a considerar:

1. Volumen movido por el empujador.
2. Tiempo de viaje (vacío y cargado).
3. Tiempo de carga y descarga.
4. Eficiencia de los camiones.

2. Cálculo del ciclo total: El ciclo total incluye:

1. Tiempo de carga: Tiempo que tarda en cargar el material.
2. Tiempo de descarga: Tiempo que tarda en descargar el material.
3. Tiempo de viaje: Tiempo que tarda el camión en recorrer la distancia asignada.

La fórmula sería:

$$\text{Cantidad de camiones}=\frac{\text{Volumen}\times (\text{Tiempo de carga}+\text{Tiempo de descarga}+\text{Tiempo de viaje})}{60\times \text{Capacidad del cami}\acute{\text{o}}\text{n}\times \text{Eficiencia}}$$

3. Ejemplo práctico:

1. Volumen movido: 230 m³ por hora.
2. Capacidad del camión: 1.91 m³.
3. Tiempo de carga: 2 minutos.
4. Tiempo de descarga: 1 minuto.
5. Tiempo de viaje: Calculado según distancia y velocidad del camión (vacío o cargado).
6. Eficiencia: Factor de eficiencia del camión (por ejemplo, 0.8).

4. Eficiencia y rendimiento de maquinarias:

1. La eficiencia de la maquinaria, como excavadoras y palas mecánicas, afecta la cantidad de camiones necesarios.
2. Factores como el tipo de terreno, el rendimiento de las palas o cucharones, y la eficiencia de los equipos se deben considerar en los cálculos.
3. Un mayor rendimiento en las maquinarias implica menos viajes, optimizando los recursos.

5. Mantenimiento periódico de carreteras:

1. Durante situaciones excepcionales, como la pandemia de COVID-19, se implementaron decretos urgentes que afectaron el mantenimiento de carreteras.
2. El mantenimiento periódico debe considerar actividades como la movilización de equipos, el transporte de material, la reconformación de cunetas, la señalización y la recuperación ambiental de áreas afectadas.

6. Consideraciones adicionales:

1. El rendimiento de las maquinarias debe ser evaluado constantemente para garantizar la eficiencia en el cálculo de la cantidad de camiones necesarios.
2. El cálculo debe ser revisado periódicamente para ajustar cualquier variación en los tiempos de carga, descarga y viaje.

Este enfoque integral optimiza el uso de camiones y maquinaria, garantizando una mayor eficiencia en la construcción y el mantenimiento de infraestructura vial.

Mantenimiento Periódico Vial: Actividades y Procedimientos

1. Introducción

El mantenimiento vial no cuenta con un manual de conservación específico, lo que genera retos en la ejecución de trabajos en carreteras no pavimentadas.

El proceso abarca desde la reposición de afirmado hasta la reparación de infraestructuras viales.

2. Requisitos y Preparación

Equipos y Personal: Se requiere maquinaria como motoniveladoras, retroexcavadoras, cisternas, y personal especializado, incluyendo operadores capacitados y asistentes.

Seguridad: Uso de EPP (Equipo de Protección Personal) para todos los trabajadores, así como la colocación de señales preventivas durante la ejecución de los trabajos.

3. Actividades Principales

Reposición de Afirmado:

1. Extracción y zarandeo del material con el equipo necesario.
2. Conformación y limpieza de cunetas.
3. Reconformación de la plataforma existente con maquinaria adecuada.
4. Humedecimiento y compactación de la superficie de rodadura para garantizar la estabilidad.

Reparación de Alcantarillas y Puentes:

1. Se realiza la limpieza, colocación de mezcla de concreto, y reparación de drenajes.
2. La reparación de puentes incluye la limpieza del sitio, corte de capa del suelo orgánico, y el uso de material de relleno con especificaciones de compactación.

4. Consideraciones Ambientales

Permisos Ambientales: La extracción de materiales y el aprovechamiento de fuentes de agua deben contar con permisos de las autoridades correspondientes como la Dirección General de Medio Ambiente (DGA), ANA y otros organismos regulatorios.

Impacto Ambiental: Se debe minimizar el impacto ambiental durante las operaciones, garantizando la correcta disposición de materiales excedentes y la protección de la biodiversidad local.

5. Normativas y Señalización

La reposición de señalética vertical es parte integral del mantenimiento, siguiendo los estándares nacionales e internacionales, dependiendo del tipo de ruta y su ubicación geográfica (Costa, Sierra, Selva).

El proceso incluye la reparación o reposición de hitos kilométricos, señales preventivas e informativas.

6. Reparación de Puentes

Reparaciones de puentes modulares, como los de tipo Acro Harson, requieren la coordinación con el Ministerio de Transporte para obtener las estructuras metálicas necesarias.

El trabajo incluye la limpieza del sitio, el corte de materiales dañados, y la instalación de nuevos materiales conforme a las especificaciones.

7. Conclusión

El mantenimiento vial y las reparaciones periódicas son esenciales para garantizar la seguridad y funcionalidad de las infraestructuras viales. La coordinación entre equipos, cumplimiento de normativas, y la ejecución eficiente de las tareas son clave para lograr un trabajo exitoso.

Estructura del mantenimiento de carreteras y conservación periódica:

1. Introducción al mantenimiento de carreteras

La conservación periódica de carreteras incluye diversas actividades, como la instalación de guardavías, señalización vial y reciclado de la base.

2. Caso de estudio: Carretera Pativilca-Conococha

1. En esta carretera, se aplicó un proceso de mantenimiento periódico con asfalto espumado.
2. Se utilizó estabilización con emulsión y recapeo con tratamiento superficial bicapa.
3. Este proceso permitió la reutilización del material existente, consolidando la base y mejorando la durabilidad de la vía.

3. Proceso constructivo

1. El reciclaje con asfalto espumado y la imprimación con emulsión facilitaron la colocación de la primera capa de recapeo.
2. El proceso incluyó compactación, aplicación de mortero asfáltico y mejora de la base mediante estabilización.

4. Importancia de la interacción público-privada

La colaboración entre el sector público y privado fue clave para la recuperación de la vía.

Destaca la relevancia de las inversiones compartidas para lograr una gestión vial eficiente.

5. Actividades adicionales en conservación periódica

Las tareas de conservación incluyen la reposición de alcantarillas, mantenimiento de pavimentos, señalización vial y la instalación de guardavías.

Estas acciones son esenciales para garantizar la seguridad y durabilidad de las carreteras.

6. Conclusión

La conservación periódica es fundamental para la mejora continua de la infraestructura vial, asegurando la funcionalidad y seguridad a largo plazo de las vías.

Importancia de la Geotecnia en el Mantenimiento Vial

1. Introducción a la geotecnia y su rol en la conservación vial:

La geotecnia es esencial para el mantenimiento periódico de carreteras. Aunque no es necesario ser un especialista, los ingenieros deben conocer los ensayos de mecánica de suelos que permiten evaluar la calidad de los materiales utilizados.

2. Ensayos clave en el mantenimiento vial:

1. Granulometría: Determina el tamaño y distribución de las partículas de un material.
2. Contenido de humedad: Es fundamental para conocer el comportamiento del material en condiciones de saturación o sequedad. Se puede medir in situ utilizando equipos como el Speedy.
3. Índice de plasticidad (IP): Establece la capacidad de un material para ser moldeado sin romperse.
4. Resistencia del suelo (CBR): Determina la capacidad del suelo para soportar cargas sin deformarse.

3. Normativas y estándares:

La EG del 2016 y el manual de ensayo de materiales del MTC (Norma MTC-132) son esenciales para garantizar que los materiales cumplan con los requisitos de calidad necesarios para el mantenimiento de infraestructuras viales.

4. Ensayos especializados:

Triaxial y uniaxial: Evalúan la resistencia del suelo bajo compresión.

Permeabilidad y consolidación: Miden la capacidad del suelo para permitir el paso de agua y su comportamiento a lo largo del tiempo.

5. Importancia de la dosificación y parámetros de materiales:

Conocer la dosificación de concreto y otros materiales es vital para garantizar la durabilidad y resistencia de las obras, como en la construcción de alcantarillas o reductores de velocidad.

6. Conclusión:

Realizar estos ensayos permite tomar decisiones informadas y asegurar la durabilidad y funcionalidad de las infraestructuras viales, manteniendo las carreteras seguras y operativas a largo plazo.

Introducción a la Clasificación de Suelos:

El estudio de suelos es crucial para proyectos de construcción, ya que ayuda a determinar el tipo de material en diferentes profundidades. El proceso de clasificación incluye la toma de muestras a través de calicatas (sondeos de suelos), que permiten obtener información sobre el tipo de material, su profundidad y características.

1. Proceso de Clasificación:

Se realiza a través de sondeos o calicatas, que deben estar a intervalos de 500 metros, con una profundidad máxima de 1.50 metros según la normativa EG 2013.

Se identifican los diferentes tipos de material, como arcilla, arena, limo, grava, etc., basándose en sus características visuales (color, separación y espesor).

Los materiales son clasificados utilizando códigos como "SW" para arena bien graduada, "SP" para arena mal graduada, "GW" para grava bien graduada, entre otros.

2. Clasificación AASHTO:

Los suelos se agrupan en subgrupos, desde los más compactos (A1) hasta los más blandos (A7). Los suelos como la grava son más compactos y firmes, mientras que los limos y arcillas son más débiles y menos estables.

Cada subgrupo tiene una subdivisión que especifica el tipo exacto de material (por ejemplo, A1B para grava con algo de arena, A4 para limo orgánico, A7 para arcilla orgánica).

3. Clasificación Según el Índice de Grupo:

El índice de grupo ayuda a evaluar la calidad del suelo para su uso en construcción. Un índice mayor a 9 indica un suelo de subrasante muy pobre, mientras que un índice entre 2 y 4 indica un suelo regular.

Esta clasificación es esencial para determinar si un material es adecuado para trabajos de conservación o asfaltado.

4. Sistemas de Clasificación Geotécnica:

El sistema SUSO utiliza una nomenclatura específica para describir el suelo. Ejemplos incluyen "GW" para grava bien graduada o "SP" para arena mal graduada.

La clasificación geotécnica se usa para determinar la estabilidad y el comportamiento del material en el tiempo, ayudando a tomar decisiones sobre el tipo de mantenimiento o tratamiento necesario.

Conclusión: La correcta clasificación de los suelos es fundamental para garantizar la estabilidad y durabilidad de las estructuras. Esto permite planificar de manera eficiente las intervenciones necesarias en proyectos de construcción y mantenimiento, como asfaltado, rehabilitación o mejoramiento de carreteras.

Análisis de Granulometría y Plasticidad de Materiales

1. Consideraciones Iniciales

Objetivo: El análisis granulométrico se realiza para conocer la composición de materiales y su idoneidad para la construcción.

Importancia de la plasticidad: Afecta la trabajabilidad del material y es evaluada mediante el índice de plasticidad.

Aplicación práctica: Al cortar una vía o carretera, se observa la distribución y características de los materiales (asfalto, base, subbase, etc.).

2. Perfil Estratigráfico y Clasificación de Suelos

1. Proceso de Calicata: Durante la excavación (calicata), se registran datos como profundidad y tipo de material encontrado (gravas, arcillas, etc.).
2. Clasificación del material: Las capas deben ser analizadas para determinar su espesor y tipo, ya que esto influye en la resistencia y estabilidad del terreno.

Ejemplo práctico: Se pueden encontrar capas de grava compacta seguidas por arcilla, lo cual impacta el diseño de la carretera.

3. Métodos de Excavación y Clasificación Geológica

1. Métodos según material encontrado: Dependiendo del tipo de material, se emplean diferentes métodos de excavación para asegurar la estabilidad de la obra.
2. Documentación: Es necesario registrar el tipo de material, su resistencia y otros aspectos relevantes (grava, arena, arcilla) para su clasificación y uso posterior en el diseño de la infraestructura.

4. Análisis de Granulometría

Objetivo: El análisis busca determinar la distribución del tamaño de las partículas del suelo (grano grueso y fino).

Uso de tamices: Se utilizan tamices para clasificar el material en categorías (grava, arena, limo, arcilla), lo cual es esencial para la construcción de caminos y otras infraestructuras.

Curva granulométrica: Este análisis permite conocer la curva granulométrica del suelo, lo que ayuda a evaluar su idoneidad para la obra.

5. Límites de Plasticidad

Definición: Los límites de plasticidad determinan el comportamiento del material a distintas consistencias: semilíquido, plástico y semisólido.

Ensayo de límites: El ensayo mide el límite líquido (cuando el material es semilíquido) y el límite plástico (cuando el material se vuelve semisólido).

Índice de Plasticidad (IP): La diferencia entre ambos límites se denomina IP y muestra la capacidad del suelo para ser trabajado y moldeado.

6. Ensayos y Herramientas Utilizadas

1. Instrumentos: Se utilizan la copa de Casagrande, bandejas, balanzas digitales, espátulas y otros equipos para realizar los ensayos de granulometría y plasticidad.
2. Pruebas repetidas: Se realizan varias pruebas para obtener promedios confiables y resultados precisos en los ensayos de límites de plasticidad.

7. Importancia en el Diseño de Infraestructuras

1. Impacto en el diseño: Los resultados del análisis granulométrico y de plasticidad son cruciales para el diseño de infraestructuras como caminos, pistas y veredas.
2. Durabilidad y estabilidad: Estos datos aseguran la durabilidad y resistencia de las obras, contribuyendo a su funcionalidad a largo plazo.

1. Introducción al análisis de granulometría y límites de plasticidad

Calicata 10: Se presenta el análisis de la calicata 10 como parte de un estudio de preinversión en un proyecto vial.

Muestras: Se identifican las muestras tomadas, como Muestra 1 y Muestra 2, con profundidades específicas para cada una.

2. Método de análisis

Granulometría: Se realiza un análisis granulométrico siguiendo los parámetros establecidos en la norma, identificando los tamaños de partículas (fracción gruesa y fina).

Límites de consistencia:

1. Límite líquido: 1144
2. Límite plástico: 193

Cálculos en Excel: El análisis se registra en hojas de cálculo, detallando el peso retenido en cada malla y los porcentajes acumulados.

3. Clasificación del material

Clasificación: El material se clasifica según los resultados de la granulometría, identificando si es grava, arena o una combinación de ambos.

Módulo de finura: Se explica la importancia del módulo de finura como parte del análisis del material.

4. Curva granulométrica

Generación de la curva: A partir de los datos obtenidos, se genera una curva granulométrica que describe la distribución de tamaños de partículas.

5. Consideraciones sobre la actualización normativa

1. Manual de ensayos de materiales: Se menciona que el último manual de ensayos de materiales es del 2016, y la necesidad de una actualización urgente.
2. Impacto de la desactualización: Se reflexiona sobre cómo la falta de actualización afecta la calidad de los productos de ingeniería y la formación de profesionales.

6. Cálculo de contenido de humedad

Método de cálculo: Se describen los pasos para calcular el contenido de humedad en el material, incluyendo el uso de recipientes y la diferencia de peso entre suelo húmedo y seco.

7. Conclusiones

Necesidad de actualización: Se concluye con la importancia de actualizar los manuales para mejorar los resultados de los ensayos de materiales y asegurar la calidad de las construcciones viales.

Análisis de Límites Líquidos y Plásticos en Ingeniería de Suelos

1. Límite Plástico:

Se obtiene promediando dos humedades: una de un suelo húmedo y otra de un suelo seco.

El cálculo se basa en el peso del recipiente con suelo húmedo y seco.

El resultado es un índice de humedad que se clasifica como límite plástico.

2. Límite Líquido:

1. Se determina a través de ensayos utilizando la copa de Casa Grande.
2. La relación entre el número de golpes y el contenido de humedad se grafica en el diagrama de fluidez.
3. A partir de los ensayos, se determina un límite líquido de 19.3%.

3. Índice de Plasticidad (IP):

Se calcula como la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico.

Para el caso mencionado, el IP es 4.

4. Ensayo CBR (California Bearing Ratio):

Mide la resistencia del suelo bajo carga.

Los valores de CBR clasifican la subrasante de la siguiente manera:

1. CBR < 3%: Subrasante inadecuada
2. CBR entre 3% y 6%: Subrasante pobre
3. CBR > 10%: Subrasante buena o excelente

5. Mejoramiento de la Subrasante:

1. Subrasante inadecuada (CBR < 3%) se mejora con enrocado y materiales adecuados.
2. Se utilizan subbases y bases granulares para mejorar la resistencia del terreno.
3. En el caso de pavimentos rígidos (concreto), no se requiere base, solo subbase granular.

6. Aplicaciones en el Diseño Vial:

Los resultados de estos ensayos son fundamentales para el diseño de pavimentos.

Mejorar la subrasante y usar materiales adecuados garantiza la calidad y resistencia del proyecto vial.