La dificultad en la selección de equipos para excavación de cimentación profunda a menudo no radica en la cifra de "profundidad máxima de excavación". Cuanto más profunda es la excavación o el cabezal de pilotes, el equipo debe realizar en un espacio limitado la excavación vertical descendente, el izaje con cucharón lleno, el giro para alineación y la descarga al camión de transporte, enfrentando además las restricciones del suelo en el borde de la excavación, la capacidad portante de los caminos temporales y los turnos continuos. Seleccionar la máquina solo por la profundidad máxima fácilmente hace pasar por alto la interacción entre altura de descarga, radio de giro y condiciones del terreno.
Este artículo toma como referencia la información verificada del SH500 (excavadora de orugas de 50 toneladas con peso operativo de 49600 kg) para explicar cómo desglosar los requisitos operativos en la excavación de cimentación profunda, qué parámetros corresponden a estos requisitos y qué condiciones aún deben verificarse en obra.
Primero desglosar los objetivos operativos: cuatro aspectos en la excavación de cimentación profunda
La construcción de cimentación profunda comprende distintas etapas: excavación del foso, movimiento de tierras para cabezales o losas de cimentación, y retiro de suelo entre pilotes. Lo directamente relacionado con la selección de equipos puede resumirse en cuatro puntos:
- Profundidad de excavación y verticalidad: si es posible excavar hasta la cota de diseño dentro de la estructura de contención y mantener la precisión de excavación cerca de las paredes del foso.
- Izaje y descarga: tras izar el cucharón lleno desde el fondo hasta el borde del foso, si es posible alinearlo directamente con la tolva del camión de transporte para reducir el remanejo.
- Giro y radio operativo: si entre la posición del equipo y el borde del foso, la zona de acopio de suelo y el paso de camiones queda espacio suficiente para el giro.
- Terreno y operación continua: capacidad portante del suelo en el borde del foso, presión de contacto de las orugas, continuidad de turnos y organización del repostaje.
Estos cuatro puntos no son una lista de parámetros en paralelo, sino que tienen un orden: la profundidad determina si el equipo puede cubrir la superficie de trabajo, la altura de descarga determina si el material puede cargarse de una sola vez, y el radio y la capacidad portante determinan si el equipo puede posicionarse de forma segura y operar de manera continua.
Profundidad y excavación vertical: qué más observar además de la profundidad máxima de excavación
En los datos del SH500, la profundidad máxima de excavación es de 7800 mm y la profundidad máxima de excavación vertical es de 7086 mm. La diferencia entre ambos valores radica en que la profundidad de excavación vertical es menor que la máxima, lo que indica que al mantener la excavación vertical cerca de la pared del foso, la profundidad realmente alcanzable estará limitada por la postura del brazo y el cucharón. Si la excavación de cimentación profunda requiere extraer suelo verticalmente junto a la estructura de contención, debe tomarse como referencia la profundidad de excavación vertical, en lugar de aplicar directamente la profundidad máxima de excavación.
Asimismo, la altura máxima de excavación de 10924 mm y el radio máximo de excavación de 12016 mm afectan la cobertura del equipo en el borde del foso. Cuando la planta del foso es de gran tamaño, el equipo puede requerir múltiples desplazamientos o excavación por tramos, lo que debe combinarse con la disposición en obra de los caminos temporales y la forma de contención; los datos por sí solos no sustituyen la planificación del sitio.
Altura de descarga y alineación con el camión de transporte
El material de la excavación de cimentación profunda generalmente debe izarse desde el fondo hasta el borde del foso y luego cargarse para su transporte. La altura máxima de descarga del SH500 es de 7615 mm. Este valor corresponde a la altura que puede alcanzar el cucharón en posición de descarga; si realmente puede alinearse con el camión de transporte depende también de la altura de la tolva, el desnivel entre la posición del equipo y el punto de estacionamiento del vehículo. Si el camión se estaciona en el terreno del borde del foso y el equipo se sitúa junto al borde, la altura de descarga debe cubrir el borde superior de la tolva y dejar margen operativo; si se utiliza acopio temporal de suelo en el borde para una segunda carga, debe evaluarse por separado la altura del acopio y la coordinación con el equipo de carga.
Los datos no ofrecen conclusiones de compatibilidad con distintos modelos de camión; antes de la compra deben incluirse en la verificación la altura de la tolva, la forma de estacionamiento y el desnivel en el borde del foso.
Radio operativo y espacio de giro
El radio máximo de excavación del SH500 es de 12016 mm, el radio máximo de excavación a nivel del suelo es de 11814 mm, el radio de giro trasero es de 3655 mm y el radio de giro frontal mínimo es de 4825 mm. Alrededor de las excavaciones de cimentación profunda suelen existir contenciones, pozos de drenaje, caminos temporales y acopios de materiales; debe preverse con antelación el área barrida por la parte trasera durante el giro. El radio de giro trasero de 3655 mm corresponde a una referencia de distancia mínima de seguridad por un lado; la disposición real debe considerar además la altura libre del contrapeso respecto al suelo, el ancho de la plataforma y los obstáculos en obra.
Si la planta del foso es pequeña y el camino junto al borde es estrecho, el radio operativo y el espacio de giro pueden convertirse en la limitación antes que la profundidad de excavación. En tales casos se requiere verificación topográfica en obra y no basta con juzgar según la tabla de parámetros.
Capacidad portante del terreno y condiciones de operación continua
El SH500 tiene un peso operativo de 49600 kg y en los datos la presión de contacto se indica como 81.9 MPa. La unidad y magnitud de este valor deben confirmarse con el fabricante o la documentación técnica, y no es adecuado compararlo directamente mediante conversión con las unidades habituales de presión de contacto; antes de la compra debe verificarse su definición y condiciones de ensayo. En cualquier caso, un equipo de 50 toneladas al desplazarse y operar junto al borde del foso impone exigencias sobre los caminos temporales, el suelo del borde y las cargas sobre la parte superior de la contención, y las condiciones de capacidad portante deben ser confirmadas por la parte geotécnica o el plan de construcción.
En cuanto a la operación continua, el SH500 está equipado con un depósito de combustible de 650 L, un depósito hidráulico de 350 L y una capacidad del sistema hidráulico de 406 L, con velocidades de desplazamiento de 3.2/5.3 km/h y capacidad de ascenso del 70 % (35°). Estos datos permiten evaluar el repostaje y los desplazamientos dentro del turno, pero el consumo real y el ciclo de trabajo dependen del material, la operación y las condiciones de trabajo; los datos no ofrecen conclusiones sobre productividad por turno ni consumo, por lo que no puede deducirse un ahorro de costes a partir de ellos.
A qué condiciones operativas corresponden la potencia, la hidráulica y las fuerzas de excavación
El SH500 monta un motor Cummins QSM11, con potencia nominal de 250 kW/2000 rpm y cilindrada de 11 L; el sistema hidráulico es un sistema de detección de carga Linde, con caudal máximo de operación de 2×380+27 L/min. La fuerza de excavación del cucharón es de 290 kN, la del brazo de 236 kN y la capacidad del cucharón de 2.2–2.5 m³. Para arenas densas, gravas o estratos de roca meteorizada comunes en cimentaciones profundas, la fuerza de excavación y el caudal hidráulico influyen en la penetración en el material y la respuesta en movimientos combinados; sin embargo, si el material puede excavarse directamente depende también del tipo geotécnico y de si se requiere trituración o coordinación con la contención; los datos no ofrecen conclusiones sobre la aplicabilidad a distintos estratos.
Si en la cimentación profunda se encuentra roca dura o estructura de hormigón que requiera trituración, el martillo hidráulico es una solución complementaria; la compatibilidad entre la máquina portadora y el implemento debe verificarse por separado según el peso operativo, el caudal y la presión hidráulicos, el peso del implemento, las dimensiones de conexión y los datos de tuberías; este artículo no emite conclusiones de compatibilidad.
Situaciones que requieren una evaluación prudente
- Cuando la profundidad del foso se aproxima o supera la profundidad máxima de excavación vertical y se requiere extracción vertical junto a la contención, deben revisarse en obra la postura del equipo y la estratificación de la excavación.
- Cuando la tolva del camión es alta o el desnivel en el borde del foso es grande, debe calcularse según la forma real de estacionamiento si la altura máxima de descarga de 7615 mm es suficiente.
- Cuando la capacidad portante del camino temporal junto al borde es insuficiente o no se permite el acercamiento de equipos pesados a la parte superior de la contención, un equipo de 50 toneladas puede no ser adecuado; debe ajustarse la posición o el plan de excavación por etapas.
- La unidad y definición del valor de presión de contacto aún no están confirmadas, por lo que no puede utilizarse directamente para cálculos de capacidad portante.
Condiciones recomendadas a proporcionar antes de solicitar cotización
Al comunicarse con el proveedor del equipo, se recomienda preparar: dimensiones en planta y profundidad del foso, forma de contención, descripción de los estratos principales, modelo de camión de transporte y altura de tolva, condiciones del camino junto al borde y de capacidad portante, turnos diarios de trabajo y organización del repostaje, y si se requiere coordinación con implementos de trituración. Cuanto más específicas sean estas condiciones, más fácil será verificar si los parámetros del alcance operativo corresponden a las restricciones en obra. La aplicabilidad del equipo debe confirmarse finalmente mediante la inspección del sitio y el plan de construcción.