RENDIMIENTOS DE LA MAQUINARIA PESADA

FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA EN EL RENDIMIENTO DE EQUIPO DE CONSTRUCCIN

I) Demora de rutina.- Son todos aquellos factores que se derivan de las demoras inevitables del equipo, independientemente de las condiciones propias al sitio de la obra, organizacin, direccin u otros elementos. Ningn equipo mecnico puede trabajar continuamente a su capacidad mxima. Adems, son importantes, los tiempos en que es abastecida la unidad con lubricantes y combustibles, y por otra parte, la necesidad que hay, sobre la marcha, de efectuar revisiones a elementos, como tornillos, bandas, cables, arreglo de llantas, etc.; lo que significa paros disminuciones en el ritmo de trabajo.Por otro lado, interviene el factor humano, representado por el operador de la mquina, en relacin a su habilidad, experiencia y a la fatiga inevitable despus de varias horas de actividad.

II) Restricciones en la operacin mecnica ptima.- Estas originan un efecto reductor en el rendimiento, debido exclusivamente a limitaciones en la operacin mecnica ptima de los equipos. Se refiere a casos como el ngulo de giro, a la altura o la profundidad de corte, las pendientes de ataque, coeficientes de roda-miento, etc.III) Las condiciones del sitio.- Se refiere a las condiciones propias del lugar en que est enclavada la obra y el punto o frente concreto donde operan las unidades. Se produciran ciertas prdidas de tiempo, por las condiciones en el sitio, como son:

a) Condiciones fsicas.- La Topografa y Geologa, las caractersticas geotcnicas del suelo y rocas, las condiciones hidrulicas superficiales y subterrneas, el control de filtraciones, etc.b) Condiciones del Clima.- Temperatura mxima y media, heladas, precipitaciones lluvia media anual, su distribucin mensual y diaria, su intensidad, efecto en el sitio de trabajo y en los caminos; estaciones del ao, das soleados, etc.

c) Condiciones de Aislamiento.- Vas de comunicacin disponibles para abastecimiento, distancia de centros urbanos o industriales, para obtener personal y abastecer de materiales a la obra, cercana a otras fuentes de trabajo que puedan competir en la ocupacin del personal en algunas ramas especializadas.

d) Condiciones de adaptacin.- Grado de adaptacin del equipo de trabajo, para sortear las causas agrupadas en las condiciones anteriores, caractersticas de la obra o de sus componentes derivados del proyecto que tiendan a disminuir la produccin y los rendimientos del equipo, conexin de dependencia y posibilidades de balanceo entre mquinas.

IV) Por la Direccin y Supervisin.- Es el grupo de factores procedentes de la planeacin, organizacin y operacin de la obra, llevadas a cabo por la organizacin constructora. El conocimiento y experiencia del responsable de planear la construccin en una obra, juega un papel decisivo en el grado de eficiencia que se obtenga del conjunto y de cada operacin, por lo que a la produccin y al rendimiento de equipo se refiere.Por otra parte, el grado de vigilancia y conservacin de la maquinaria, el suministro de materiales y personal, el apoyo de las operaciones de campo por servicios auxiliares adecuados, as como talleres; explican las diferencias observadas en los rendimientos del equipo.

V) Por la actuacin del contratante.- En trminos generales se puede afirmar, con base en una experiencia bien conocida de los constructores, que la actuacin del organismo contratante de una construccin, influye indiscutiblemente en la economa general de la misma y por lo tanto, en los rendimientos que puedan lograrse de la maquinaria utilizada.Las causas o factores que pueden afectar la eficiencia del rendimiento en el equipo, por lo que al contratante se refiere, se estima que pueden resumirse de la siguiente forma:

Por la oportunidad en el suministro de planos, especificaciones y datos de campo. Por el pago puntual de las estimaciones de obra. Es algo bien conocido, el efecto benfico que en la eficiencia general de la obra, tiene este aspecto. Por el tipo de Ingeniero residente o la supervisin en su caso. La influencia de esto, como factor de eficiencia, tiene varios aspectos que se expondrn a continuacin.

El valor fundamental del Ingeniero residente o la Supervisora en que cualquier proyecto de construccin, estriba en su disponibilidad, y permanencia en el sitio de la obra para dirigir al contratista, satisfacer las preocupaciones de las autoridades

METODO DE EVALUACIN PARA CONOCER EL RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA DE CONSTRUCCION.

El rendimiento es la cantidad de obra que realiza una mquina en una unidad de tiempo. El rendimiento terico aproximado se puede valorar de las siguientes formas:

a) Por observacin directab) Por medio de reglas o frmulasc) Por medio de tablas proporcionadas por el fabricante

a) Clculo del rendimiento de una mquina por medio de observacin directa.- La obtencin de los rendimientos por observacin directa es la medicin fsica de los volmenes de los materiales movidos por la mquina, durante la unidad horaria de trabajo.

b) Clculo del rendimiento de una mquina por medio de reglas y frmulas.- El rendimiento aproximado de una mquina por este mtodo puede estimarse del modo siguiente:

Se calcula la cantidad de material que mueve la mquina en cada ciclo y sta se multiplica por el nmero de ciclos por hora. De sta forma se obtiene el rendimiento diario.M3 x hora = (m3/ciclo) X (ciclo hora)

La cantidad del material que mueve la mquina en cada ciclo es la capacidad nominal de la mquina afectada por factores de correccin, expresado en porcentaje, que depende del tipo de material. .

m3/ciclo = Capacidad nominal de la mquina X factor de correccin.

El factor de correccin se puede determinar empricamente para cada caso en particular, o sea, por medio de mediciones fsicas tomarse los manuales de fabricantes.

c) Clculo del rendimiento por medio de tablas proporcionadas por el fabricante.-Los fabricantes de equipos cuentan con manuales donde justifican los rendimientos tericos de las mquinas que producen para determinadas condiciones de trabajo. Los datos se basan en pruebas de campo, simulacin en computadora, investigaciones en laboratorio, experiencia, etc.

Debe de tomarse en cuenta sin embargo, que todos los datos se basan en un 100% de eficiencia, algo que no es posible conseguir ni an en condiciones ptimas en obra. Esto significa, que al utilizar los datos de produccin es necesario rectificar los resultados que se obtienen por los mtodos anteriores mediante factores adecuados a fin de determinar el menor grado de produccin alcanzada, ya sea por las caractersticas del material, la habilidad del operador, la altitud y otro nmero de factores que pueden reducir la produccin de un determinado trabajo.

MATERIALES Y FACTORES VOLUMETRICOS DE CONVERSION.

En los. Movimientos de tierra y roca, la consistencia y dureza de los diferentes materiales determina:

El mtodo de trabajo a adoptar El tipo de mquina a emplear El rendimiento de las mquinas elegidas y por consiguiente el costo.

La naturaleza del terreno influye considerablemente en la excavacin, carga, transporte y descarga. Influye tambin en la forma que se le dar a las obras como consecuencia de la estabilidad de los taludes.Segn sus posibilidades de extraccin se distinguen dos categoras de terrenos sueltos, los que se pueden extraer directamente por medios manuales o .mecnicos (material I y II) Y terrenos rocosos, (material nI), los que requieren una disgregacin previa a su extraccin generalmente por medio de explosivos.

1.- TERRENOS SUELTOS.

a) Terrenos ligeros: tierra vegetal seca, arena seca, grava fina.

b) Terrenos Ordinarios: tierra vegetal hmeda, tierra mezclada con arena, arena hmeda, arena arcillosa compacta, grava fina arcillosa compacta, grava gruesa, turba.

c) Terrenos pesados: arcilla hmeda, marga compacta, aglomerados disgregados.

d) Terrenos muy pesados: arcilla hmeda marga compacta, aglomerados consistentes, gneis blando, pizarra, piedras calizas resquebrajadas, rocas descompuestas.e) Estos terrenos son tanto ms difciles de extraer cuando ms agua y arcilla contienen (terrenos adherentes).

2.- TERRENOS ROCOSOS.

a) Rocas Blandas: caliza, blanda, creta, gneis, pizarra compacta, conglomerados.b) Rocas duras: caliza dura, granito gneis.c) Rocas muy duras: granito y gneis compactos, cuarzo, cuarcita, sienita, prfido, basalto.

TRACTOR.

Calculo del rendimiento de los tractores con cuchilla.En excavaciones y rellenas se emplea la frmula que se indica a continuacin para calcular el rendimiento en metros cbicos por hora, pero antes debe seleccionarse la cuchilla ms eficaz, segn la clase de trabajo por efectuar.

V = C.E. 60 / T. F.

Donde:V = Rendimiento en m3 / hora de suelo compacto.C = Capacidad de la cuchilla en m3 suelto.F = Coeficiente de abundamiento del suelo.E = Coeficiente de eficacia del dozer.T = Duracin del ciclo en minutos.60= Nmero de minutos en una hora.

Ejemplo: dados los siguientes datos, calcular el rendimiento del tractor

C = 6m3; E = 0.8; F = 1.25

Distancia media de transporte = 50.00 mVelocidad de recorrido = 3 km/hVelocidad de regreso = 6 km/h

Solucin: para calcular el tiempo T, recurdese que se integra con los tiempos fijos y los variables. Los primeros incluyen los cambios de velocidad, que puede estimarse en 10 segundos. Los tiempos variables dependen de las velocidades, por lo tanto.

T = 2 x 10s / 60s + 50m x 60min / 3000 m + 50 x 60 in / 6000 mT = 0.33 + 1.0 + 0.5 = 1.83 inV = 6 x 0.80 x 60 / 1.83 x 1.25 = 125.9 m3 / hr. V = 125.90 m3/hr

Parte de este volumen se pierde a travs de la distancia de acarreo, por ello conviene colmar la cuchilla para compensar esta prdida que se calcula en 5% por cada 25 30 m de recorrido.Como una norma puede establecerse que una cuchilla empuje 1.30 m3/m2 de su propia superficie, en material cuyo paso volumtrico sea 1600 kg/m3 y con una eficacia de 100% del equipo. Se sobreentiende que el material est suelto y que la operacin se lleva a cabo sobre un terreno plano y slido.

Los factores de correccin aplicables a la produccin estimada.

De acuerdo al tipo de operador son:

OperadorFactor de correccin

Excelente 1.00

Bueno 0.75

Deficiente 0.0.60

De acuerdo al tipo de material:

Tipo de materialFactor de correccin

Material suelto amontonado.1.20

Difcil de cortar, congelado. Con cilindro de inclinacin lateral0.80

Sin cilindro de inclinacin lateral0.70

Difcil de empujar, se apelmaza (material seco, no cohesivo o material pegajoso)0.80

Roca desgarrada o dinamitada0.60.0.80

Empuje por mtodo de zanja1.20

Empuje con dos tractores juntos1.15-1.25

Visibilidad: polvo, lluvia, nieve, niebla u oscuridad0.80

Eficiencia del trabajo

50 in/h0.84

40 in/h0.67

Transmisin directa (tiempo de 0.1 in)0.80

Hoja angulable A0.30-0.75

Se pueden dar adems las siguientes normas: A mayor velocidad, menor estabilidad El rendimiento disminuye con la irregularidad de la superficie de rodamiento. Las cargas excesivas, disminuyen efectividad. Terraplenes o rellenos nuevos pueden ceder con el peso del tractor. Superficies rocosas pueden provocar deslizamientos laterales.

UTILIZACIN DE LOS DOZERSEn el cuadro siguiente se describe en forma sucinta la utilizacin de tractores y cuchillas.

DESCRIPCINDEL TRABAJOSU EMPLEOVENTAJASLIMITACIONES

Caminos de accesoDesviaciones y pasos provisionalesRocas expuestas no dinamitadas

DesmonteRemocin de pasto, (yerbas, arbustos y rboles)rboles grandes

Limpieza superficialDespalme de la capa superficial para almacn o desperdicioRendimiento elevado en cortes ligeros.Acarreo deficiente en distancia largas

Trabajos preliminaresSistema de drenaje: abierta de cortes, principios de rellenosPuede trabajar en reas restringidas.Rocas expuestas acarreo deficiente a distancia larga

Excavaciones con acarreo cortoRellenos, zapatas cortes, principio de rellenos en obras de arteMovilidad y gran volumen de produccinRocas

Excavaciones con acarreo largoSlo como emergencia

TaludesEquipo adecuado

ExtendidoMaterial en montones provenientes de acarreos de camiones.Empuje del material en cualquier direccin hacia el lugar de destinoInapropiado para el acabado final

RellenosReposicin de material en zanjas o alrededor de estructuras.Fcil de maniobrar

CompactacinCompactacin ligera del material de relleno. Su uso es especificado en materiales no cohesivosGran ayuda obtenida al extender capas delgadas mientras se aplana

AcabadoAfinamiento de la rasanteManiobra rpida, tanto hacia los costados como hacia adelanteNo se puede hacer el acabado final.

UTILIZACIN DE DOZERS

EL BULLDOZER.

Los bulldozer son tractores dotados de una cuchilla frontal rgidamente unida a l, que forma un ngulo de 90 con el eje del tractor. La cuchilla tiene movimiento vertical.

Se emplea para realizar excavaciones superficiales en terrenos compactos, para la limpieza de capas vegetales y extendido de tierras y rido.

La distancia ptima de trabajo es hasta 100 m y velocidad hasta 10 Km/h montado sobre orugas y hasta 25 Km/h montado sobre neumticos

El angledozer es similar al bulldozer, pero con posibilidad de dar a la cuchilla giro en plano horizontal. La cuchilla est ms separada de la mquina y no forma un conjunto tan rgido, resultando menos apropiados los angledozer para los trabajos de potencia. En las especificaciones tcnicas de los diferentes fabricantes, estn detalladas las dimensiones, los pesos, los sistemas internos de configuracin,incluso las curvas que caracterizan el esfuerzo.

Figura 5.1. Bulldozer DD80(L) de DAEWOO.

ESFUERZO DE EXCAVACIN

En la excavacin del material se realiza un esfuerzo, evaluado por la siguiente relacin:Ee = [C1+C2H] l

Siendo:Ee : Esfuerzo arranque en Kg. h : Espesor tongada en cm.H : Altura tierras arrastradas en cm. C1 y C2 CoeficientesEn el momento de empezar la excavacin h = H, permitiendo evaluar el espesor inicial de la tongada a excavar en funcin del esfuerzo disponible.

C1C2

Tierra comn1406.5

Arena y grava1159

Piedra suelta1908

Arcilla o material granular2307

Tabla 5.3 Valores de los coeficientes C1 Y C2

RENDIMIENTO

El rendimiento de bulldozer viene dado por la frmula siguiente:

Rm3

hVc 60 Fe Ct n Tc

Vc : Capacidad de la cuchilla, en m3 de material esponjado.Fe : Factor de eficacia de la mquina. No se puede lograr que la mquina trabaje de forma continuada. Su mayor o menor eficacia depende del conductor, estado de la mquina, clase de terreno y tipo de trabajo. El factor de eficacia suele varia entre el 70% y el 80%.Ct : Coeficiente de transformacin. Se pueden establecer los valores medios del siguiente cuadro, segn que el material transportado por la mquina se cubique s/perfil, esponjado VOLUMEN (m3)

CLASE DE TERRENOS/PERFILESPONJADOCOMPACTADO

Tierra Arcilla Arena1.001.001.001.251.401.100.900.900.95

o compactado.

Tc : Tiempo empleado en el ciclo, en minutos. Es la suma del tiempo fijo y del tiempo variable. Tiempo fijo es el que se emplea en maniobras El tiempo variable depende de la distancia y de la velocidad de marcha.N : Coeficiente de gestin, acoplamiento al tajo y adaptacin. Vara entre 0.8 y 0.9.

CICLO DE TRABAJO PILOTO

Puesta e movimiento e hinca de la hoja . 5 seg.

Excavacin .

Lexc Vexc

Parada . 2 seg. Giro . 2 seg. Inversin de marcha 1 seg.

Retroceso

Lretroc Vretroc

Parada . 2 seg. Giro . 2 seg. Inversin de marcha 1 seg.

ACTIVIDAD DE RIPADO.

En terrenos muy compactos es necesario utilizar un bulldozer para ripar la superficie, siempre que sta no exceda el valor de 3500m/seg de velocidad ssmica.

La gran importancia econmica del ripado reside en el abaratamiento del costo de extraccin de ciertos materiales que no son excavables directamente. El parmetro que decide si un terreno es ripable o no es su velocidad ssmica.

Vs: VELOCIDAD SSMICA (m/seg.)RIPABILIDAD

Vs