FUERZA MOTRZ DISPONIBLE:

Una vez determinada la Fuerza Motriz Requerida, se procede a determinar la fuerza que habr disponible.

Fuerza Motriz Disponible: Se define como la cantidad de kilogramos de traccin disponibles en una mquina para realizar un trabajo.

Factores que determinan la Fuerza Motriz Requerida:

La Potencia

La Velocidad.

LA POTENCIA: Es la tasa de ejecucin de trabajo en relacin con el tiempo, y constituye un valor constante en una mquina determinada.

La relacin entre velocidad, potencia y traccin en kilogramos, puede expresarse as;

Potencia = Traccin (Kg.) x Velocidad

Puesto que la potencia ser constante, la traccin disponible cambiar al variar la velocidad.

Caractersticas:

En marcha rpida hay menos traccin. ( Ejem: un tractor de ruedas que marcha a toda velocidad por un camino de acarreo duro, liso y a nivel)

Al emplear gran fuerza de tiro, es menor su velocidad. (Ejem: Un tractor de carriles en una operacin de desgarramiento)

En conclusin: El tiro en kilogramos, aumenta a medida que disminuye la velocidad, y viceversa.

Las transmisiones de las maquinas en movimiento suministran combinaciones de velocidad y traccin de acuerdo con los registros de diversos trabajos. Esas combinaciones incluyen desde baja velocidad y gran traccin, hasta alta velocidad y baja traccin.

Se muestran en las hojas de especificaciones de los fabricantes, en el libro de rendimientos de los productos Caterpillar.

FUERZA MOTRZ UTILIZABLE:

Una vez determinada la Fuerza Motriz Disponible, se procede a determinar la cantidad realmente Utilizable.

Fuerza Motriz Utilizable: Es aquella determinada o que depende del agarre de las ruedas o carriles al suelo, y de la altitud.

Caractersticas:

Vara de acuerdo con el peso de las ruedas propulsoras, o carriles y la clase de superficie en la cual se mueve la mquina.

Esta limitada por el peso de las ruedas propulsoras o en el caso de vehculos a carriles el peso de toda la mquina.

Una mquina no puede ejercer ms traccin que la equivalente al peso de sus ruedas o carriles propulsores. Si el una moto tralla de ruedas posee el 55% del PBV sobre las ruedas propulsoras, la fuerza mxima de traccin disponible en las ruedas propulsoras no puede excederse del 55% del PBV.

El efecto de ciertas condiciones especficas del suelo, puede indicarse mediante el Coeficiente de Agarre.

Coeficiente de Agarre o Traccin: Es la relacin entre el nmero de kilogramos de traccin que unas mquina ejerce, antes de producirse el resbalamiento de las ruedas o carriles, y el peso total en kg sobre los carriles o ruedas propulsoras.

Ejemplo: Si una mquina tiene 40.000 kg de peso en las ruedas propulsoras, y estas comienzan a resbalarse cuando se aplica una traccin de 20.000kg. Cul ser el coeficiente de agarre del material?

El C.A = (20.000kg / 40.000kg) = 0,5

Si es mayor la demanda de fuerza de traccin en las ruedas propulsaras ( FMR), la mquina no puede moverse, pues las ruedas propulsoras se resbalaran.

En la Figura N5 de las tablas suministradas, se muestran los coeficientes de traccin tanto de neumticos como de carriles en varias clases de superficies.

Utilizando el coeficiente de traccin y el peso sobre las ruedas propulsoras, puede determinarse la fuerza motriz utilizable en kg, de la siguiente forma:

FMU = Coeficiente de Traccin x Peso sobre las ruedas propulsoras.

Ejemplo: Cul es la FMU de un tractor de carriles que trabaja en marga arcillosa mojada? La mquina pesa 20.000 kg.

De la tabla N 5 = Coeficiente de Agarre para el terreno = 0,70

FMU = 0,70 x 20.000 kg = 14.000 Kg .

Importante: La altitud se mencionaba al inicio como factor determinante de la FMU. Con el aumento de la altitud , el aire pierde su densidad. A ms de 1000m, la menor densidad del aire produce una reduccin en el suministro de potencia en algunos motores. Mientras mayor sea la altitud, mayor ser la perdida.

La prdida de potencia en el motor determina una disminucin proporcional de la traccin en la barra de tiro o en las ruedas propulsoras.

La Fuerza Requerida continua igual a cualquier altitud, pero la traccin disponible disminuye a medida que la altitud aumenta

Nota: Debe considerarse una perdida de potencia a razn del 3% por cada 300m adicionales a partir de una altitud de 1000m. Si no hay disponible informacin ms exacta.

Ejemplo: trabajando a 1.600m, el tipo disponible debe reducirse en un 6%.

Conclusin: Conociendo la fuerza motriz requerida, la disponible y la utilizable, el contratista sabe si podr hacer un trabajo determinado. Sobre esta base se puede comenzar a estimar la produccin de las mquinas.

ESTIMACIN DEL RENDIMIENTO EN UNA OBRA

Factores bsicos que influyen en la produccin de las maquinas:

1.-) El Tiempo

2.-) El Material

3.-) La Eficiencia

1.-) El Tiempo: El contratista debe saber cuantos metros cbicos de tierra hay que mover en la ejecucin del trabajo. Adems cuenta con un determinado perodo de tiempo para llevarlo a cabo. Sobre estas bases, puede calcular cuantos metros cbicos por hora debe mover para terminar el trabajo a tiempo.

Ejemplo: Durante la ejecucin de una obra de movimiento de tierra, a una empresa se le sealan 4 semanas para mover 100.000 m3 de tierra. La empresa trabaja 10 horas diarias a razn de seis das por semana. Cuntos m3 hora deber mover para culminar la tarea en el tiempo asignado?

En 4 Semanas trabajar (6 das x 4 semanas) = 24 das

En 24 das trabajar (24 das x 10 horas/da) = 240 horas

En 240 horas deber mover 100.000m3 de tierra.

Sean; (100.000m3 / 240 horas) = 416,6 m3/hora.

Para ello deber:

Saber si puede conseguir dicho rendimiento, por lo que necesita conocer la produccin por hora con el equipo que tiene.

Determinar lo que puede hacer en cada mquina

Cuando se utiliza una mquina en el trabajo, sea cual sea; es necesario que ejecute 4 funciones bsicas.

Funciones Bsicas de las Mquinas:

1.-) Carga

2.-) Acarreo

3.-) Descarga

4.-) Regreso

En una obra todo trabajo incluye las cuatro funciones mencionadas.

TIEMPO DE CICLO: Es el tiempo que invierte la mquina en ejecutar las operaciones de carga, acarreo, descarga y regreso.

Importancia:

La razn ms importante para calcular el tiempo de ciclo es a fin de estimar la produccin de las mquinas.

Se puede reducir el tiempo de ciclo con el mejoramiento del plan de operaciones. El tiempo en una obra es oro, en una obra de movimiento de tierra este factor constituye incremento de dinero para el contratista.

Clasificacin del Tiempo de Ciclo:

El tiempo de ciclo puede clasificarse en dos categoras principales:

Tiempo Fijo

Tiempo Variable

Tiempo Fijo: es el que se usa en la carga y descarga, con inclusin de las maniobras necesarias. Estas porciones del ciclo son bastante constantes, sea cual sea la longitud de acarreo y regreso.

Tiempo Variable: Es el tiempo de viaje, es decir el que se invierte en las porciones acarreo y regreso del ciclo. Dicho tiempo vara segn la distancia y condiciones del camino de acarreo entre la zona de carga y la descarga o relleno, como suele denominarse.

El tiempo de ciclo determina el nmero de viajes por hora, y es evidente que la meta de un contratista es efectuar el mayor nmero posible de viajes por hora. Para conseguir esto debe mantenerse al mnimo el tiempo de ciclo.

Formas de Reducir el Tiempo fijo:

Los fosos de los prestamos deben estar situados de tal forma que sea posible la carga cuesta abajo.

Eliminar el tiempo de espera en el corte equiparando las trallas y empujadoras en una relacin correcta para la obra. Ajustar el tiempo de carga cuando cambien las distancias de acarreo y las condiciones del trabajo.

Los tractores empujadores deben estar provistos de desgarradores . En algunos casos es una necesidad el desgarrar el terreno antes de la carga.

Formas de Reducir el Tiempo Variable:

Trazar con cuidado los caminos de acarreo. Debe subrayarse el hecho de que el trazado de trabajo es uno de los aspectos ms importantes en toda obra de movimiento de tierra. Aunque todos estn de acuerdo en que la distancia ms corta entre dos puntos es una lnea recta, algunas veces es mejor hacer trazados en torno de las colinas y sectores escabrosos.

Conservar el camino de acarreo continuamente. Usar para ello una motoniveladora, mientras dure el trabajo. Un buen camino de acarreo economiza tiempo y dinero.

2.-) El Material:

Lo primordial para un contratista es conocer las propiedades fsicas de los materiales con los que va a trabajar; solo as podra determinar la facilidad de carga de estos.

Ciertos tipos de materiales como arcillas y margas se cargan con facilidad, pero existen otros, tales como esquistos , las rocas blandas o de capa dura, que requieren primero fragmentarse con un desgarrador y hasta voladura.

Generalmente, el contratista de una obra de movimiento de tierra clasifica los materiales del modo siguiente:

1.-) Rocas

2.-) Tierras y otros materiales del suelo.

3.-) Mezcla de Rocas y Tierra.

1.-) Rocas: En esta clasificacin se incluyen el granito, la piedra caliza, los esquistos, etc. Todos aquellos que suelen requerir algn procedimiento especial para cargarlos.

2.-) Tierras y Materiales que forman el suelo: consiste en rocas descompuestas o desintegradas, y se clasifican usualmente de acuerdo al tamao de sus partculas.

Por ejemplo; la grava tiene partculas grandes, mientras que la arcilla esta constituida por partculas muy pequeas.

Por su parte la arena y el limo, son materiales cuyas partculas ocupan un lugar intermedio entre la grava y la arcilla.

La propiedad de retener humedad es muy importante para el contratista, pues el contenido de agua influye en el peso y en la dificultad o facilidad para moverla.

3.-) Mezcla de rocas y Tierra: Corresponden al tipo ms comn de suelos en el mundo. Sus nombres dependen del porcentaje de roca y tierras que las conforman.

Caractersticas considerar en los materiales

que debemos excavar y transportar.

1.-) Densidad: Es el peso por metro cbico del material a transportar, es importante en la evaluacin del rendimiento del equipo.

La densidad del material puede originar limitaciones en la carga del material, afecta el rendimiento del equipo en cada operacin.

La densidad tambin influye en los virajes, maniobras y acarreos. Mientras mayor es la densidad, mayor ser la fuerza requerida para moverlo.

Definiciones Importantes:

Metro Cbico en Banco. (m3 b): Es un metro cbico de tierra como se halla en su estado natural. (Mide: 1m x 1m x 1m)

Metro Cbico Suelto. (m3 s): Volumen de tierra despus de expandirse como resultado de haberse excavado. (Mide: 1m x 1m x 1m)

2.-) Expansin: Es el aumento de volumen del material cuando se excava del banco. Se expresa como % del volumen en banco.

Por ejemplo: La expansin de tierra vegetal es 43%, lo cual significa que un m3 de tierra en estado natural tendr un volumen de 1,43m3 cuando est suelta.

Si expresamos dicha relacin en una formula, y la aplicamos al mismo ejemplo, tendremos lo siguiente:

m3 sueltos = m3 banco x (1+ % Expansin)

o simplemente m3 suelto = m3 b x 1,43

Si por el contraro, tenemos el volumen de 1 m3s y es necesario hallar el volumen que esta cantidad de tierra ocupaba antes de la excavacin, o se ael volumen de 1 m3b. La frmula a emplear sera:

M3b =( m3 de tierra suelta) / (1 + % de expansin)

Por ejemplo: Supongamos que tenemos 40 m3 sueltos, y que su expansin es de 35%. Hallar el volumen original (o en estado natural) en m3 en banco.

M3b = (40)/(1 + 35%) = 29,6 m3b

Ejemplo Practico: Calcular la cantidad de m3b de una arcilla seca que se carga y transporta en una tralla de 30m3 de capacidad, lo cual constituye su volumen en estado suelto (despus de excavarla). (Usar Tabla 6)

Entonces; M3b =( m3 de tierra suelta) / (1 + % de expansin)

= (30)/(1 + 23%) = 24,4 m3b

3.-) Compresibilidad: Es la disminucin del volumen que se produce en 1 m3 de material al compactarlo, se expresa mediante la relacin que tiene un metro cbico en banco. (no suelto)

Por ejemplo: Cul es el volumen compactado (m3c) de 800 m3 en banco de tierra con un factor de compresibilidad del 20%?

La solucin se obtiene del modo siguiente:

m3 c = (m3 en banco) x (1 - % de compactacin)

= 800 x (1 0,20)

= 800 x 0,80

= 640 m3c

Otra operacin frecuente es calcular el nmero de metros cbicos en banco que se necesitan para obtener un relleno compactado de cierto volumen.

Por ejemplo: Cuntos m3 en banco se necesitan para un relleno compactado de 750 m3 compactados, sabiendo que el factor de compactacin es de 25%?

m3 b = ( m3 compactados) / (1- % de compactacin)

= (705) / (1 0,25) = 1000 m3b

4.-) El Peso de la Carga: El vehculo siempre conduce tierra suelta. Tabla 6 peso por metro cbico de material suelto y multiplicarlo por el numero de metros cbicos de material suelto que conduce el vehculo, a fin de hallar el peso total de la carga. Si solo se conoce el peso por metro cbico en banco se lleva a m3s, y se multiplica por la densidad del material.

3.-) La Eficiencia: Al calcularse la produccin de una o varias maquinas, el resultado se basa en el 100% de eficiencia. Debe considerarse sin embrago, que existen variables tales como errores que son el factor humano, condiciones atmosfricas, y los repuestos y servicios requeridos por la maquina.

La eficiencia depende tambin del mtodo de produccin empleado.

Factores de Eficiencia en el Trabajo:

Es uno de los elementos ms complicados en la estimacin del rendimiento de las maquinas.

Depende de factores tales como: la habilidad del operador, las reparaciones pequeas y ajustes, las demoras del personal y las demoras resultantes del trazo del trabajo.

En la figura N 8, se dan algunos factores de eficiencia que podran utilizarse si no hay disponibles datos del trabajo.

Ejemplo: Una maquina trabaja un promedio de 45 minutos por hora. Si trabajando 60 minutos por hora logra una produccin de 50 m3. Cul ser la produccin compensada o real de la maquina con esa eficiencia?

De acuerdo a la tabla N 8, el factor de eficiencia correspondiente a 45 minutos por hora es de 0,75.

Si la produccin en 60 minutos por hora es de 50 m3

La cantidad compensada sera de (50 x 0,75) = 37,5 m3.

Factores de Correccin: Se utilizan estos factores para modificar los clculos de produccin, a fin de que se ajusten a las caractersticas de un trabajo en particular y a las condiciones de la localidad. Varan segn el tipo de maquina usada en la obra.