Al escoger el equipo que se utilizará en una excavación se debe tener en cuenta, en primer término, el tipo de terreno en el que se va a realizar la obra.

La excavación es la eliminación de tierra, grava, arena, eventualmente roca y otros escombros de un sector, para construir en él una nueva estructura o instalar algún servicio. Una canalización es una excavación de limitadas dimensiones, que contendrá tuberías o conducciones, que debe ser analizada en función de la longitud y el tipo de material a excavar. 

El equipo necesario depende del tipo de material a extraer, por lo que antes del inicio de la obra se debe realizar un estudio geológico, que permitirá conocerlo y definir los elementos necesarios para la ejecución de las obras. Los materiales que se encontrarán, que pueden estar sueltos, flojos, duros, servir para zona de tránsito o tener roca blanda, dura o muy dura; pueden englobarse en las categorías de excavación en roca y en suelos blandos. 

Excavación en roca 

Se refiere a cualquier trabajo que exceda los 50 cm, en el que la dureza del material exija la voladura, el trabajo manual por medio de fracturas y cuñas posteriores, o por inyecciones expansivas, según las condiciones del lugar y las características de la roca. Dentro de este tipo de clasificación es posible encontrar:

• Roca de dureza media, tal como caliza, pizarra, conglomerados, medianamente estratificada, muy alterada y minerales blandos. Para la excavación de estos materiales se usan máquinas de más de 140 hp, pero siempre se necesitará realizar la disgregación mediante explosivos de baja potencia o escarificadores pesados.

• Roca dura. Se refiere a las calizas duras o silíceas, rocas ígneas y metamórficas y masas de rocas poco alteradas, cuarcita y minerales de baja densidad, que pueden ser removidas por máquinas especiales y mediante el uso de explosivos de media potencia.

• Roca muy dura. Son las ígneas no alteradas, como granito, diorita, diabasa, rocas metamórficas duras y minerales densos. Se necesitan en estos casos máquinas especialmente diseñadas y el uso de explosivos de alta potencia. La construcción de una canalización exige una excavación de ancho controlado, con una profundidad variable que puede alcanzar hasta varios metros. Las tareas de movimiento de suelos deben ser controladas para evitar sobreexcavaciones, puesto que los rellenos posteriores suelen ser costosos. Por ello es fundamental seleccionar el equipo adecuado y el método que asegure una superficie de calidad. 

Excavación común 

Se realiza en tierra, conglomerado, roca descompuesta, y en todo material que no se asimila a la clasificación de roca, que pueda extraerse por los métodos manuales normales o mecánicos mediante las herramientas y equipos de uso frecuente para esta clase de labor: barras, picas, palas, retroexcavadoras. 

Entre estos materiales encontramos: arcilla, limo, arena, cascajo y piedras con tamaño inferior a 50 cm (20"), cualquiera que sea el grado de compactación o dureza. En estos casos se usan máquinas de media a baja potencia, tales como topadores frontales o excavadoras. También se incluyen los suelos compactos de roca blanda, arcillas duras, esquistosas, marga (roca blanda calizo-arcillosa), masa de roca altamente fisurada o estratificada, roca blanda y roca fragmentada por el uso de explosivos. 

Para la excavación de estos terrenos se realiza la disgregación con un escarificador o arado, y se usa maquinaria de media a alta potencia (más de 80 hp). 

Otras consideraciones 

Toda excavación que se ejecute por debajo del nivel freático existente, requiere el uso continuo de un equipo de bombeo para la extracción de agua. 

En el caso de las canalizaciones, este requerimiento es fundamental, pues se trata de excavaciones de dimensiones pequeñas que generalmente requieren de la colocación de un relleno posterior. También la presencia de humedad debida a lluvias, infiltraciones, fugas de acueducto, aguas procedentes de alcantarillados, pérdidas o de corrientes superficiales, deberá ser tratada para lograr las condiciones adecuadas para una canalización. 

Las excavaciones a una profundidad menor de 2 m pueden ser realizadas con equipos convencionales, pero para profundidades mayores se requieren procedimientos, herramientas y equipos especiales; como caisons, cargadores de bandeja, tirfors y similares. 

Equipos especiales para canalización 

Empresas como Matra, en Costa Rica, brindan asesoría e información sobre las herramientas que se deberán usar para cortar zanjas rectas y angostas en el suelo, para el tendido de instalaciones eléctricas o tuberías de gas o agua. Estos equipos están disponibles en modelos de caudal estándar y alto. 

Las zanjadoras marca Caterpillar proveen un equilibrio correcto de velocidad par y arrastre de la cadena, para lograr la máxima productividad en un amplio rango de tipos de suelo, aunque por su diseño trabajan mejor en los sueltos de baja densidad.

Para obtener la máxima eficiencia de una zanjadora, en suelos con baja resistencia a la excavación, alto contenido de humedad o con rocas o piedras pequeñas, existen distintas configuraciones de portadientes que ayudan a romper el material rápida y fácilmente. De igual manera, en condiciones de difícil excavación, tales como suelos duros, compactados o arenosos, hay opciones de portadientes que permiten romper el suelo y sacar el material de la zanja. 

Caterpillar, para su línea de minicargadores, ofrece dos tipos de zanjadoras: mediante el uso del sistema hidráulico auxiliar de flujo normal y con el sistema hidráulico auxiliar de flujo alto de la máquina. La T9 de mando directo está diseñada para usar en forma eficaz las capacidades del circuito hidráulico auxiliar de flujo normal y potencia de los minicargadores. La zanjadora T15 de mando directo está diseñada para aprovechar las capacidades del circuito hidráulico auxiliar de flujo alto y potencia de los cargadores. Resansil ofrece perforadoras direccionales, equipos para construir canales y máquinas de encofrados deslizantes, que pueden ser empleadas para la construcción de canales de concreto en áreas estables. Recomienda trabajar con las primeras en suelos saturados y en cualquier temporada. 

En suelos finos, densos y saturados, por lo general se recomienda trabajar en las temporada seca. A nivel superficial se podrán utilizar equipos que no alteren el nivel freático, como excavadoras para conducciones, equipos de canalización o máquinas de encofrado deslizante. 

En suelos de mediana y alta plasticidad debemos tomar otras consideraciones, con el fin de evitar la expansión y retracción en la estructura, que según esta empresa son:

• Hacer el trabajo en temporada seca. 

• Realizar un buen trabajo topográfico.

• Revisar la hidrología del proyecto.

 • Hacer los trabajos de movimiento de tierra sin modificar el nivel freático.

• Ubicar la planta de concreto en el baricentro de la obra.

• Hacer las pruebas de calidad del concreto adecuadas.

• Realizar un buen adiestramiento previo del personal, tanto el de colocación como el de operación del equipo. 

• Probar el equipo de encofrado deslizante y hacerlo seguir la topografía del proyecto.

• Cuando las condiciones estén dadas, alimentar el equipo con concreto

• El rendimiento dependerá de la cantidad de área preparada y de la entrega del concreto. 

En el caso de Volvo expresa que las condiciones óptimas para poder llevar a cabo un trabajo de canalización para conducción con excavadoras serían en terrenos con bajas saturaciones, para evitar un posible deslizamiento de materiales, así como materiales con bajas densidades para permitir una facilidad de trabajo. 

Es posible llevarlo a cabo en sitios con materiales rocosos, pero en ese caso sería necesario tomar en cuenta la utilización de implementos para deshacer estos estratos; asimismo, debe tomarse en cuenta las pendientes que se vayan a generar debido a los trabajos a realizar y tomar las precauciones pertinentes al tipo de sección del canal a excavar. Actualmente existe una gama creciente de implementos y accesorios que tornan los equipos convencionalmente conocidos (excavadoras de orugas con cucharas de fijación directa, por ejemplo) mucho más versátiles y productivos (la misma excavadora con cuchara escualizable, martillo hidráulico, cabezal fresador o inclusive taladros para perforación). 

Si bien en los diversos proyectos existe la posibilidad de contornar condiciones adversas con un buen planeamiento del desarrollo logístico y operativo de la obra, existen condiciones externas que determinarán decisiones fundamentales, como el tipo de equipos y configuración a usar. Lo importante es que la obra pueda ser ejecutada en el plazo solicitado, dentro del costo esperado y con el menor impacto al medioambiente. Como recomendación es de suma importancia llevar a cabo un estudio previo en el sitio del proyecto para determinar el tipo, tamaño y configuración del equipo más adecuado a tal necesidad. Una serie de factores deben ser analizados, como el tipo de material a excavar y las condiciones del lugar (topografía, geología, etc.). 

Los equipos especiales para la canalización tienen la ventaja de ofrecer una mayor productividad y rendimiento, si se elige el adecuado para la dureza del material a excavar y las condiciones generales del sitio.

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