Gestión Integral de Movimientos de Tierras: Fases, Clasificación y Volúmenes

Fases de una Operación Completa de Movimiento de Tierras

La ejecución de un movimiento de tierras está condicionada por la calidad del terreno, el volumen a excavar y la profundidad de la excavación. Una operación de movimiento de tierras incluye las siguientes fases:

• Desagregación Previa: Rippado o voladuras controladas.
• Excavación: Es la fase más delicada. Implica el uso de maquinaria y técnicas específicas, así como la consideración de la inclinación de los taludes para garantizar su estabilidad.
• Carga: El equipo de excavación se encarga de la carga del material.
• Transporte: En todo movimiento de tierras es necesario efectuar un transporte, generalmente con camiones o dúmperes. Es fundamental considerar la potencia, los caminos de rodadura y las pendientes para seleccionar el tren de rodaje adecuado.
• Descarga: Si el material excavado no es reutilizado, se descarga en un vertedero autorizado.
• Compactación y Consolidación: Trabajos que pueden ser necesarios según el proyecto.

Clasificación de Terrenos según Posibilidades de Extracción

Clasificación por Capacidad Portante

Los terrenos se clasifican en suelos y rocas. Los suelos son un agregado natural de partículas minerales separables, y las rocas son un agregado de minerales unidos por fuerzas cohesivas poderosas y permanentes.

Clasificación por Posibilidades de Extracción

Los terrenos se clasifican en rocas, terreno de tránsito y tierras:

• La roca es un material que únicamente puede ser excavado mediante explosivos.
• El terreno de tránsito es aquel que, sin precisar el empleo de explosivos para ser excavado, requiere una preparación tipo rippado (el rippado es la operación de desagregación previa de los terrenos mediante el ripper, similar al arado que se monta en la parte trasera del bulldozer).
• La tierra es todo lo que no es terreno de tránsito ni roca.

Los fabricantes de maquinaria, para determinar el equipo adecuado en cada caso, utilizan el criterio de la velocidad. Además, la facturación se realiza por m³ excavado, y no por el tipo de terreno.

Inclinación de Taludes y Ángulo de Talud Natural

Los taludes pueden clasificarse por su altura:

• Pequeña altura: < 5 m
• Mediana altura: entre 5 y 10 m
• Gran altura: > 10 m

Para taludes de pequeña y mediana altura en terrenos no desfavorables, es suficiente observar las inclinaciones, adoptando una relación de 3 en horizontal por 2 en vertical. Los taludes de gran altura o en terrenos desfavorables requieren un estudio geotécnico cuidadoso.

El ángulo de inclinación de un terreno, o su tangente, se denomina ángulo de talud. Este debe ser inferior al ángulo de talud natural, que es el que adopta el terreno por sí mismo y depende de su naturaleza y grado de consistencia.

El ángulo de talud de terraplenado es aquel que adoptan las tierras de un talud después de su compactación artificial.

El conocimiento de ambos ángulos es fundamental para fijar los perfiles, determinar la cubicación de los movimientos de tierras y asegurar una inclinación correcta durante la ejecución.

Esponjamiento, Asentamiento y Coeficientes Volumétricos

Al extraer un terreno, este aumenta de volumen. Este aumento de volumen de la excavación respecto al volumen inicial del terreno in situ se conoce como Coeficiente de Esponjamiento.

Si el terreno excavado se abandona bajo la acción de los agentes atmosféricos, su volumen disminuye hasta alcanzar un volumen final, lo que se describe como Coeficiente de Esponjamiento Final.

Si el terreno excavado es sometido a compactación artificial con aporte de energía, su volumen disminuye; el porcentaje de asiento resultante se denomina Coeficiente de Compactación.

Fórmulas de Cálculo Volumétrico

V1 = V0 + α × V0

V2 = V1 - β × V1 ⇒ V2 = (V0 + α × V0) - β × (V0 + α × V0)

Donde:

• V₀: Volumen teórico antes de la excavación.
• V₁: Volumen esponjado.
• V₂: Volumen compactado.
• α: Coeficiente de Esponjamiento.
• β: Coeficiente de Compactación.

Ambos coeficientes se expresan en porcentajes y son fundamentales para la organización de la compensación de los materiales de excavación, así como para determinar el volumen de terreno necesario a aportar, asegurando que tras la compactación se alcance el volumen deseado.