INFORME MAQUINARIA

RENDIMIENTO DE MAQUINARIA PESADA

Pg.1

INDICE

OBJETIVOS Y JUSTIFICACIN

OBJETIVOS

JUSTIFICIN

INTRODUCCIN

DESCRIPCIN DE PRINCIPALES MAQUINARIAS

MAQUINARIA PARA EXCAVACIN

MAQUINARIA PARA CARGA

MAQUINARIA PARA TRANSPORTE Y CARREO

TRANSPORTADORES DE MATERIAL

MAQUINARIA PARA COMPACTACIN

MAQUINARIA PARA PAVIMENTACIN

CARACTERISTICAS DE MAQUINARIA EVALUDADA

RENDIMIENTOS Y METODOS DE CLCULO

RESULTADOS

CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

PANEL FOTOGRAFICOS


Pg.2


Pg.3

1. OBJETIVOS:

Objetivo general:

Evaluar los rendimientos de maquinaria pesada bajo condiciones reales de trabajo.

Objetivos especficos:

Evaluar el rendimiento de excavadora sobre oruga en la partida de Eliminacin de

Material Excedente.

Evaluar el rendimiento de un camin volquete de 15 m3 en la partida de

Eliminacin de Material Excedente.

II. JUSTIFICACION:

La finalidad de este documento, es contribuir a los pocos estudios realizados en cuanto a

rendimientos en condiciones reales de trabajo para maquinaria pesada que comnmente

se utiliza en la industria de la construccin primordialmente en la etapa de Movimiento de

Tierras.

Cuando los rendimientos de maquinaria estn documentados, desarrollados e

implantados de acuerdo a la zona de trabajo, es posible llevar un control adecuado y del

mismo modo se puede optimizar la productividad real de la maquinaria con la cual se est

trabajando.

De esta manera, cada institucin privada o estatal establecer de acuerdo a sus

necesidades, requerimientos y prioridades el tipo, marca, capacidad y tamao de una

determinada maquinaria que se utilizar para un mejor rendimiento y ejecucin de los

trabajos.


Pg.4


Pg.5

III. INTRODUCCIN

3.1. MOVIMIENTO DE TIERRAS

Se denomina movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con

los terrenos naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza o de aportar

materiales tiles en obras pblicas, minera o industria.

Las operaciones del movimiento de tierras en el caso ms general son:

Excavacin o arranque.

Carga.

Acarreo.

Descarga.

Extendido.

Humectacin o desecacin. Compactacin.

Servicios auxiliares (refinos, saneos, etc.).

El movimiento de tierras comprende el grupo de actividades que producen las

modificaciones necesarias para llegar al nivel de diseo de la sub-rasante, mediante el

empleo de maquinaria pesada tal como: excavadoras, cargadoras, volquetes, entre otras,

cuyas funciones y rendimientos sern analizados en el presente trabajo.


Pg.6


Pg.7

IV. CLASIFICACIN Y TIPOS DE MQUINAS DE MOVIMIENTOS DE

TIERRAS.

4.1. MAQUINARIA PARA MOVIMIENTOS DE TIERRAS.

La maquinaria de movimiento de tierras es un tipo de equipo empleado en la

construccin de caminos (carreteras o caminos

rurales), ferrocarriles, tneles, aeropuertos, obras hidrulicas, y edificaciones. Est

diseada para llevar a cabo varias funciones, entre ellas: soltar y remover la tierra, elevar

y cargar la tierra en vehculos que han de transportarla, distribuir la tierra en tongadas de

espesor controlado, y compactar la tierra. Algunas mquinas pueden efectuar ms de una

de estas operaciones.

Entre otras se pueden mencionar las siguientes mquinas para movimiento de tierra:

EXCAVADORA

Existen varios tipos: por su forma de locomocin pueden clasificarse en

excavadoras sobre orugas, o sobre neumticos.

Figura 01. Excavadora sobre llantas

Topadora (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.


Pg.8

Se emplea para realizar excavaciones superficiales en terrenos compactos, para la

limpieza de capas vegetales y extendidas de tierras y ridas.

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.

Estas mquinas suelen estar equipadas con dientes de acero en la parte posterior,

los que pueden ser hincados en el terreno duro, al avanzar la topadora con los

dientes hincados en el suelo lo sueltan para poder luego empujar con la cuchilla

frontal.

Figura 02. Topadora sobre oruga

Pala cargadora frontal

Estos equipos se utilizan para remover tierra relativamente suelta y cargarla en

vehculos de transporte, como camiones o volquetes. Son generalmente articuladas

para permitir maniobras en un espacio reducido.


Pg.9

Figura 03. Cargador frontal sobre llantas

Mototralla

O simplemente tralla, conocida tambin por su nombre ingls scraper. Estas

mquinas se utilizan para cortar capas uniformes de terrenos de una consistencia

suave, abriendo la cuchilla que se encuentra en la parte frontal del recipiente. Al

avanzar, el material cortado es empujado al interior del recipiente. Cuando este se

llena, se cierra la cuchilla, y se transporta el material hasta el lugar donde ser

depositado. Para esto se abre el recipiente por el lado posterior, y el material

contenido dentro del recipiente es empujado para que salga formando una tongada

uniforme.

Figura 04. Mototrailla


Pg.10

Motoniveladora

Tambin conocida por el nombre ingls grader. Se utiliza para mezclar los terrenos,

cuando provienen de canteras diferentes, para darles una granulometra uniforme, y

disponer las tongadas en un espesor conveniente para ser compactadas, y para

perfilar los taludes tanto de rellenos como de cortes.

Figura 05. Motoniveladora

Volquete (dumper)

Es un vehculo utilizado en la construccin destinado al transporte

de materiales ligeros, y consta de un volquete, tolva o caja basculante, para su

descarga, bien hacia delante o lateralmente, mediante gravedad o de

forma hidrulica. Adems posee una traccin delantera o de doble eje, siendo las

traseras direccionales. Se distingue sustancialmente del camin volcador o dumper

truck por su configuracin: el motovolquete autopropulsado generalmente tiene el

contenedor de carga en la parte frontal delante del conductor, mientras que el

camin volcador lo tiene en la parte trasera, detrs de la cabina del conductor.

Figura 06. Volquete transportador de material suelto.


Pg.11

Compactadora.

Las aplanadoras se utilizan para aplanar suelos. Actualmente es normal que la

compactacin se logre mediante un elemento vibratorio situado dentro del cilindro,

incrementando la capacidad de compactar o reduciendo el peso necesario. Esta

disposicin permite, adems, la fabricacin de equipos livianos y capaces de operar

en reas reducidas.

Figura 07. Cilindro compactador.


Pg.12

Draga

Una draga es una embarcacin utilizada para excavar material debajo del nivel del

agua, y elevar el material extrado hasta la superficie. Estas operaciones se pueden

realizar en canales navegables, en puertos, drsenas o embalses.

4.2. MQUINAS QUE EXCAVAN Y TRASLADAN LA CARGA.

Tractores con hoja empujadora.

Tractores con escarificador.

Motoniveladoras.

Mototrallas.

Cargadoras.

Son mquinas que efectan la excavacin al desplazarse, o sea, en excavaciones

superficiales. La excepcin es la cargadora, que cuando excava es en banco, pero

luego se traslada con la carga, aunque la aplicacin normal de sta mquina es

para cargar material ya excavado o suelto.

4.3. MQUINAS QUE EXCAVAN SITUADAS FIJAS, SIN DESPLAZARSE.

Realizan excavaciones en desmontes o bancos. Cuando la excavacin a realizar

sale de su alcance, el conjunto de la mquina se traslada a una nueva posicin

de trabajo, pero no excava durante este desplazamiento.

El desplazamiento necesario entre el rgano de trabajo (hoja, cuchara, cazo,

cangiln, etc.) se efecta mediante un dispositivo cinemtico que modifica la

posicin relativa de este rgano de trabajo y el cuerpo principal de la mquina. En

este grupo se encuentran:

- Excavadoras hidrulicas con cazo o martillo de impacto.

- Excavadoras de cables. Dragalinas.

- Excavadoras de rueda frontal.


Pg.13

- Excavadoras de cangilones.

- Dragas de rosario.

- Rozadoras o minadoras de tnel.

4.3.1. Ventajas y Limitaciones de las distintas mquinas.

La seleccin del tipo de mquina para carga, depende de los materiales,

as como de las circunstancias que concurren en la carga.

Las cargadoras necesitan materiales a granel y que no precisen

excavacin, tierras fcilmente excavables y cargables, rocas sueltas, etc.,

debiendo realizarse la carga en terreno firme con las de neumticos y en

terrenos encharcados o con barro con oruga.

Las retroexcavadoras de oruga pueden realizar su trabajo en terrenos

difciles, encharcados, con malos accesos y salidas (zanjas, barrancos) y

con una base de trabajo irregular. Tambin para aquellos trabajos que

requieran gran altura de carga y corte, y donde el pavimento sea malo para

los neumticos. Las retroexcavadoras de neumticos por su movilidad

pueden considerarse ms como urbanas y auxiliares.

Las excavadoras de empuje frontal elctricas pueden utilizarse cuando

adems de concurrir las condiciones anteriores, hay facilidad para utilizar

una lnea elctrica. (Las grandes cargadoras exigen motores elctricos y se

necesita tender una lnea: Minera, fbricas de cemento, ...).

Dragalinas; para el movimiento de materiales encharcados o fangosos,

con frentes de trabajo blandos que no soportan el peso de las mquinas

convencionales.


Pg.14

TABLA 07. Principales caractersticas de mquinas fundamentales en

movimiento de tierras.

MAQUINA APLICACIN ALCANCE,

OBSERVACIONES

Tractor oruga Slo arranque y

extendido

~ 15 m

Retroexcavadoras Arranque y carga ~ 10 m

Tralla

Corte + Descarga +

Acarreo + Descarga +

Extendido

~ 20 m

Cargadora

Cargar Complemento de

un equipo

3 5 m

Motoniveladora

Extendido nivelacin

Mantenimiento de pistas

~ 10 m

Dragalina

Arranque dragado

Limpieza cauces en

zonas

hmedas y blandas

~ 30 m Donde se hunden

tractor y retros

4.3.2. Eleccin de la Maquinaria.

Deben tenerse en cuenta como requisitos previos los siguientes:

- Cumplir la produccin requerida.

- Que se adapte y sea flexible a las condiciones presentes y futuras de operacin.

- Que provoque una organizacin lo menos costosa y complicada posible.

- Que tenga una fiabilidad suficiente.

- Que tenga asegurado por el fabricante, para un cierto tiempo de su vida,


Pg.15

asistencia tcnica y repuestos (Servicio postventa).


Pg.16

V. RENDIMIENTOS Y MTODOS DE CLCULO

5.1. RENDIMIENTO DE MAQUINARIAS.

Qu es el rendimiento?

Rendimiento o produccin es la cantidad de trabajo que se realiza en la unidad de tiempo.

Es decir es el volumen de material trabajado (excavado, transportado, compactado, etc.)

por hora, medido segn la especificacin.

5.2. IMPORTANCIA DEL USO DE MAQUINARIA PESADA Y SU CONTINUO

MANTENIMIENTO.

La proporcin ms importante del capital fijo de una empresa constructora est constituida

por la maquinaria y equipo en poder de stas. La utilizacin adecuada de este recurso es

determinante de la eficiencia con la que la propia constructora realiza la obra industrial,

componentes bsicos de la infraestructura para el desarrollo.

La participacin del trabajo mecnico en la construccin pesada es superior al 60% y en

la urbanizacin es del orden del 40%. La importancia que adquieren maquinaria y equipo

en la construccin y, por ende, en la economa del pas resulta as evidente.

Una mquina debe siempre tener una disponibilidad en obra que no baje del 70% y debe

dedicrsele toda la atencin necesaria para que su eficiencia est muy cercana al 80%.

Esto se maneja desde el punto de vista de un mantenimiento oportuno y eficaz; as como

el abastecimiento de refacciones, combustibles, lubricantes y el cuidado constante del

personal mecnico para la prevencin y programacin de reparaciones mayores como del

necesario mantenimiento para que sigan trabajando.

Es innegable el valor que representa para la obra, los mantenimientos de maquinaria y

talleres; aunque frecuentemente y por desgracia en la mayor parte de los casos no se

toma en cuenta su importancia ni el valor de este grupo humano.

Hay que definir correctamente, los conceptos tanto de maquinaria como de equipo.

Maquinaria son aquellas unidades que tienen determinado valor y cierta autonoma en


Pg.17

cuanto a su movimiento; en cambio, el equipo no tiene esta autonoma y su valor

atribuible es menor.

Dentro del clculo de los costos del equipo de construccin, as como para la planificacin

y programacin de las obras, es necesario calcular la capacidad productiva (te las

mquinas; para esto se dispone de informacin que proporcionan los fabricantes del

equipo y usualmente se consignan los valores tericos para condiciones de mxima

eficiencia; la mejor fuente de datos de los rendimientos es la estadstica de cada empresa,

que, de haberla, es la que refleja las condiciones reales de operacin.

Ha sido una tradicin, el uso indiscriminado del factor de eficiencia igual a 0.75 en los

rendimientos calculados por los analistas, lo cual puede ser vlido para perodos cortos de

operacin; pero, en la realidad y a largo plazo, el factor de 50% se considera razonable y

de ninguna manera como pesimista.

Los rendimientos de la maquinaria pesada se calculan en tres principales funciones, como

son las siguientes:

A) Grfico.

B) Mediante frmulas.

C) Por observacin directa.

5.3. CALCULO DEL RENDIMIENTO MEDIANTE FORMULAS.

Las premisas bsicas para el clculo de la capacidad de produccin se sustentan en una

sencilla frmula:

R = 60 min. x E x Ve / Te

Donde:

R = Rendimiento en m3/hora (m3 suelto)

E = Factor de eficiencia de 75-80%.

Ve = Volumen movido por ciclo m3/ciclo.

Te = Tiempo del ciclo en min. o seg.

La produccin de un ciclo est representada por el volumen del material en cada ciclo: en

una retroexcavadora, por ejemplo, o en un cargador frontal, es la capacidad del cucharn;

en una motoescrepa o camin de volteo, es la capacidad de la caja y en un tractor

empujando, es la capacidad de la cuchilla.


Pg.18

El nmero de ciclos por hora es el tiempo requerido por una mquina para completar un

ciclo de trabajo o su recproco; el nmero de ciclos por unidades de tiempo puede

obtenerse utilizando la velocidad y tiempos especificados en los manuales del equipo, al

dividir las distancias por recorrer entre ellas y considerar los tiempos fijos.

En algunos casos intervienen el factor de llenado (para cargadores y palas mecnicas), y

el factor de abundamiento.

R = 60 min. x E x Ve x Fe / Te x Fa

Donde:

R = Rendimiento.

E = Eficiencia.

Ve = Volumen movido por ciclo.

Fe = Factor de llenado.

Te = Tiempo del ciclo.

Fa = Factor de abundamiento.

La variable "E es un factor de eficiencia del equipo y se obtiene de la combinacin de 16

subfactores, algunos no aplicables, otros favorables (mayores que uno) y los ms de ellos

desfavorables (menores que uno).

E=t x o x a x m x e x c x g x p x r x l x u x n x d x h x z x v

En donde todas las afectaciones son de carcter acumulado, ya que un factor incide en

otro y as sucesivamente, lo cual se ejemplifica con una situacin dada como la siguiente:

Donde:

t = eficiencia en tiempo = 50 min./60 min. = 0.83

o= operacin buena = 0.90

a = administracin buena = 0.90 (bueno),

m = tipo de material H2" (medio) = 0.90.

e = estado del material: banco tepetate = 0.90

c = carga o copeteo = 0.90

g = maniobra y alcance =1.00

p = pendiente del terreno = 1.00

r = condiciones del camino = 1.00


Pg.19

l= clima = 0.90

u = uso = 0.85

n = efecto de altitud snm = 1.00

d = desperdicio = 1.00

h = humedad = 1.00

z = temperatura =1.00

v = polvo.

E = .83 x .90 x .90 x .90 x .90 x .90 x 1 x 1 x 1 x .90 x .85 x 1 = 0.37

Este factor de eficiencia puede parecer extrao a un analista, aunque en el pasado se

acostumbr utilizar el 75% como factor usual; todo depende de la situacin prevaleciente;

en las tareas de demolicin posteriores al sismo de 1985, era comn observar eficiencias

aproximadamente de 10%; debido, sobre todo a las maniobras de rescate, a lo

inadecuado de las mquinas y a la escasez de vehculos de acarreo.

A continuacin se detallan 11 subfactores de eficiencia y se consignan algunos de sus

valores ms normalmente aceptados. Cabe hacer hincapi en que el factor de eficiencia

es uno de los valores ms importantes dentro de los rendimientos de la maquinaria

pesada en movimiento de tierras.

Factor de eficiencia en tiempo "t".

Consiste en el tiempo efectivo de trabajo durante el da o en cada hora y se acostumbra

manejarlo en la cantidad de minutos efectivos cronometrados por cada hora.

Factor de operacin "o".

Consiste en la habilidad, experiencia y responsabilidad de los operadores, quienes

constituyen un factor medular en los rendimientos horarios de la maquinaria. Un buen

nmero de contratistas asigna a este factor el 80% como el equivalente a operadores

promedio en Mxico, asignando un valor de 100% a aquellos con amplia experiencia y

probada capacidad, digamos, calificados como operadores excelentes.

Factor de administracin de obra "a".

La administracin en campo e incluso oficina central es un elemento de peso en los

resultados que se obtienen de las mquinas.


Pg.20

La adecuada planeacin, direccin, operacin y control de la obra redunda

necesariamente en los volmenes obtenidos. Algunos aspectos que tienen que ver con la

administracin de obra son: suministro oportuno y suficiente de combustible, frecuencia

de lubricacin y engrase, relevo de operadores, rapidez de provisin de refacciones y su

reemplazo, talleres mecnicos, balance de equipo, etc.

Factor de tipo de material "m".

Los rendimientos generalmente consignados (m = 100%), se refieren a material fcil de

atacar y que corresponde al material clasificado como tipo I (tierra no compactada, arena

y grava, suelo suave).

Algunos le llaman a esto facilidad de carga; para el material medio puede utilizarse un

factor de 90%, tierra compactada, arcilla seca y suelos con menos de 25% de contenido

rocoso.

La clasificacin del material medio difcil, corresponde a suelos duros con contenidos de

roca hasta 50% y puede usarse como factor cercano a un 80%.

El material difcil de atacar es la roca tronada o escarificada y los suelos con hasta 75%

de contenido rocoso m=70%. Por ltimo, los materiales ms difciles son las rocas

areniscas y caliche, en cuyo caso el factor aplicable es del orden de un 60%.

Factor de estado del material "e".

Este factor se refiere a las condiciones del material y se maneja en estados: en banco,

suelto y compactado.

La condicin estndar que se maneja como 100% es para el material suelto, en seguida

se muestra una relacin de estos factores para varios tipos de material.

TABLA N: ESTADO DEL MATERIAL

Material Banco compacto Abundante

Arena 90% 86% 11%

Arcilla arenosa 82 72 25

Arcilla 70 63 25

Suelo con grava 85 91 18

Rocas suaves 61 74 65

Roca dura 59 77 70


Pg.21

Factor de carga "c"

Corresponde al denominado factor de llenado, ya sea de cuchilla en el caso de tractores

empujadores o de cubeta para los cargadores y excavadores. El valor denominado

estndar del 100% se maneja usualmente para la carga "copeteada" y es aplicable a

materiales amontonados, previamente cortados por otro equipo y para los cuales no se

requiere de fuerza adicional para escarbar.

Un valor promedio oscila entre el 85 y 55% para suelos con grava, arena, triturados, finos,

arcillas secas.

Se utilizan factores bajos de 55 a 40%, en caso de rocas tronadas y otros materiales que

por diversos motivos no pueden ser cuchareados con facilidad.

Factor de maniobra y alcance "g".

En este factor se toma en cuenta el giro que requiere una draga u otro equipo de

excavadoras para depositar el material producto de excavacin.

En este caso tambin se aplica para las excavadoras el porcentaje de alcance requerido

respecto al alcance mximo de los brazos o plumas; ejemplo de ello es la realizacin de

sepas con profundidad de 3 metros; utilizando un retroexcavador con una capacidad de

cavar a una profundidad de hasta 5.6 metros, situacin que permitir mejorar el factor de

carga de cierta medida.

Factor por pendiente de terreno "p"

Este elemento es aplicable cuando se calcula la produccin de tractores, vehculos,

niveladoras y en general a equipos y operaciones en los que afecta de manera sustancial

la pendiente del terreno.

Es importante no olvidar este aspecto en particular cuando se acarrean materiales a

distancia y en volmenes considerables o cuando se contrata un tramo con pendiente

adversa o favorable continua.

Factor de camino "r".

Para el caso de camiones de volteo, se acostumbra combinar el efecto de pendiente de

terreno con el de resistencia al rodamiento; este subfactor r tiene los siguientes valores

usualmente manejados.


Pg.22

Tambin debe tomarse en cuenta en este caso, lo que se conoce como coeficiente de

agarre entre el medio de desplazamiento (llanta u oruga) y la superficie:

Factor de clima-lluvia "1"

Considerando bsicamente los das de lluvia y sus efectos secundarios como el

anegamiento del terreno, el cociente de los das como buen tiempo entre los hbiles

proporciona el factor de clima. Es importante sealar este aspecto, el cual puede estar

incluido en el rubro "horas-ao" (ha), que se maneja en costo horario del equipo, en cuyo

caso no debe ser duplicado.

Factor de uso "u"

Aunque sea considerado tradicionalmente como parte del costo horario, puede aplicarse

como un factor ms de eficiencia al uso efectivo del equipo, considerando sus tiempos

muertos por reparaciones y falta de trabajo.

Se aplica cuando el nmero de horas-ao consideradas en costo horario estndar sea

menor en la aplicacin especfica.

Factor de altitud sobre el nivel del mar 'W'.

En este caso se presenta una reduccin casi proporcional de la eficiencia de un motor al

incrementarse la altura sobre el nivel del mar (msnm), puesto que se disminuye la presin

atmosfrica.

Resistencia

Superficie al rodado Neumticos Orugas

concreto 2.00% 0.80 - 1.00 0.45

asfalto 2.5 0.80-1.00 -

arcilla seca - 0.50 - 0.70 0.65

arcilla hmeda - 0.40 - 0.50 0.7

surcada - 0.38 - 0.42 0.7

grava-arena dura 3

hmeda - 0.30 - 0.40 0.35

suelta 12

arena suelta 0.20 - 0.35 0.3

tierra seca fina 4.5 0.50 - 0.60 0.9

no surcada 5 0.40 - 0.50 0.6

Coeficiente de agarre (traccin)


Pg.23

Es obvio que los motores turbocargados conservan su potencia, independientemente de

la msnm, pero en los normalmente cargados de combustible, la fuerza de traccin

disponible se reduce.

CAT y Fiat-Allis coinciden en recomendar una reduccin del 1% por cada 100 metros

adicionales de msnm, a partir de 100 metros el primero y de 300 metros el segundo. Lo

anterior resultara, para el caso de la ciudad de Mxico, en un factor de eficiencia igual a

n= 0.87

Desperdicio o merma "d

En cualquier operacin en donde se mide el material colocado tanto compactado como no

compactado, el volmen por mover o de prstamo, tendr una merma en su manejo, se

recomienda usar entre 4 y 8% de metro, esto es, un factor de entre 1.04 y 1.08.

Factor de humedad "h".

En condiciones de igualdad de temperatura, digamos 30 grados cent., a menor humedad,

mejor rendimiento de la mquina y viceversa.

En terrenos por ejemplo como los desiertos de Sonora, con la humedad al 50%, podra

asignarse un factor de 1.03, a 60% de humedad h = 1.00 y para un sitio extremadamente

hmedo con 100% h = 0.98

6.2. CALCULO DEL RENDIMIENTO POR OBSERVACION DIRECTA.

Este clculo, como su nombre lo dice, es por medio de observacin directa en el campo o

lugar de trabajo, esto es una combinacin entre el mtodo grfico y el mtodo mediante

frmulas, en este clculo influyen varios factores que deben tomarse en cuenta:

- Superficie del terreno.

- Tipo de material que va a moverse.

- Grado de dificultad del material que ha de moverse.

- Distancia del movimiento de tierras.

- Volumen del material.

- Peso especfico del material.

Dependiendo de estos factores tomaremos una solucin para ver qu tipo de maquinaria

se emplea, su tamao y capacidad para ejecutar el movimiento de tierra.

Para el clculo del rendimiento, debe tomarse la velocidad del equipo al atacar sobre el

terreno tanto en la ida como en el regreso, as como las maniobras necesarias para su


Pg.24

ejecucin, el tiempo de carga y descarga, ste es tomado por medio de un cronmetro.

Esto es ms que nada para sacar un rendimiento promedio dentro del campo ya que sirve

para retroalimentarse y obtener informacin ms confiable para el futuro.


Pg.25

VI. DESCRIPCION DE MAQUINARIA ANALIZADA

6.1. EXCAVADORA

Son mquinas que se fabrican para ejecutar excavaciones en diferentes tipos de suelos,

siempre que stos no tengan un contenido elevado de rocas, se utilizan para excavacin

contra frentes de ataque, para el movimiento de tierras, la apertura de zanjas, la

excavacin para fundaciones de estructuras, demoliciones, excavaciones de bancos de

agregados, en el montaje de tuberas de alcantarillas, etc.

Es una mquina dotada de una tornamesa que le permite girar horizontalmente hasta un

ngulo de 360', realiza la excavacin haciendo girar el cucharn hacia atrs y hacia arriba

en un plano vertical, y en cada operacin la pluma sube y baja. Para obtener un mayor

rendimiento las alturas de corte deben ser superiores a 1,50 metros. La altura de

excavacin depende de la capacidad del cucharn y la longitud de la pluma.

Estn equipadas con diferentes tipos de cucharones de acuerdo al trabajo que van a

realizar. Como regla general se utilizan cucharones anchos en suelos fciles de excavar y

angostos para terrenos ms duros. Los de menor radio de giro tienen ms fuerza de

levante que los de radio largo. Al elegir un cucharn para suelos duros es aconsejable

adquirir el ms angosto entre los de menor radio de giro.


Pg.26

En algunos casos la capacidad de levantamiento de la excavadora es tan importante que

ser el factor decisivo en la eleccin de la mquina para un determinado trabajo.

La capacidad de levantamiento depende del peso de la mquina, de la ubicacin de su

centro de gravedad, de la posicin del punto de levantamiento y de su capacidad

hidrulica. En cada posicin del pasador del cucharn, la capacidad de levante est

limitada por la carga lmite de equilibrio esttico o por la fuerza hidrulica.

Las excavadoras pueden estar montadas sobre orugas o sobre neumticos, siendo las de

mayor rendimiento las de orugas por sus mejores condiciones de equilibrio y su mejor

agarre al suelo. Algunas de las caractersticas de cada tipo son:

Cadenas

o Flotacin

o Traccin

o Maniobrabilidad

o Para terrenos muy difciles

o Cambio de ubicacin de la mquina es ms rpido


Pg.27

Ruedas

o Movilidad y velocidad

o No daan el pavimento

o Mejor estabilidad con

o Nivelacin de la mquina con estabilizadores

o Capacidad de trabajo con la hoja


Pg.28


Pg.29

CARGA LIMITE DE EQUILIBRIO ESTATICO

Segn la S.A.E. se define como el peso de la carga del cucharn aplicado en el centro de

gravedad de la mquina que produce una situacin de desequilibrio a un radio

determinado. El radio de carga es la distancia horizontal medida desde el eje de rotacin

de la superestructura (antes de cargar) hasta la lnea vertical del centro de carga. La

altura nominal corresponde a la distancia vertical medida desde el gancho del cucharn

hasta el suelo (dimensin B).

A = Radio desde el centro de giro.

B = Altura del gancho del

cucharn.

CARGA DE ELEVACION NOMINAL

Esta carga se obtiene considerando una altura nominal y un radio de carga definidos para

la posicin ms desfavorable. Las condiciones para que un determinado accesorio de la

mquina levante una carga que cuelga del cucharn designado son las siguientes:

La carga nominal no pasa del 75% de la carga lmite de equilibrio esttico.

La carga nominal no debe exceder el 87% de la capacidad hidrulica de la

excavadora.

La carga nominal tampoco debe superar la capacidad estructural de la mquina.

Para obtener el mayor provecho de estas mquinas se deben seleccionar cucharones

adecuados a las condiciones de los suelos en los que van a ser utilizados. Los dos

factores que deben considerarse son el ancho del cucharn y el radio de giro medido

hasta la punta.

Las excavadoras pueden en muchos casos, de acuerdo a las condiciones geolgicas del

terreno y las caractersticas de la obra, reemplazar a los tractores con hoja topadora en

las tareas de excavacin, especialmente si adems de excavar hay que transportar los

materiales extrados, por la ventaja que tienen de efectuar simultneamente la operacin

de carga, con el consiguiente ahorro del equipo requerido para esta operacin. Para un


Pg.30

mejor aprovechamiento de la excavadora el nmero de volquetas debe estar definido de

acuerdo a la distancia de transporte, evitando tiempos de espera para la excavadora,

adems el volumen de stas debe ser un mltiplo de la capacidad del cucharn.

Se fabrican excavadoras con motores cuya potencia vara de 50 a 800 HP, dotados de

cucharones con volmenes de 0.1 a 11 m3

PRODUCTIVIDAD DE LAS EXCAVADORAS

La productividad de las excavadoras depende de las dimensiones de su cucharn, de la

longitud de su pluma, de la profundidad de excavacin, de la potencia del motor, del tipo

de suelo (dureza, granulometra, forma de partculas, contenido de humedad), de la

habilidad del operador, etc.

donde:

QT = Produccin Terica de la excavadora

q = Produccin por ciclo (Vol. del cucharn)

T = Duracin del ciclo

PRODUCCION POR CICLO (q)

Es igual a la capacidad colmada del cucharn. Este dato se obtiene del manual del

fabricante, o directamente de las dimensiones del cucharn.

Para aumentar al mximo la produccin por ciclo de una excavadora se puede aplicar:

Altura del banco y distancia al camin ideales

Cuando el material es estable, la altura del banco debe

ser aproximadamente igual a la longitud del brazo. Si el

material es inestable, la altura del banco debe ser

menor. La posicin ideal del camin es con la pared

cercana de la caja del camin situada debajo del

pasador de articulacin de la pluma con el brazo.


Pg.31

Zona de trabajo y ngulo de giro ptimos

Para obtener la mxima produccin, la zona de

trabajo debe estar limitada a 15 a cada lado del

centro de la mquina o aproximadamente igual al

ancho del tren de rodaje. Los camiones deben

colocarse tan cerca como sea posible de la linea

central de la mquina. La ilustracin muestra dos

alternativas posibles.

Distancia ideal del borde

La mquina debe colocarse de forma que el brazo

est vertical cuando el cucharn alcanza su carga

mxima. Si la mquina se encuentra a una distancia

mayor, se reduce la fuerza de desprendimiento. Si se

encuentra ms cerca del borde, se perder tiempo al

sacar el brazo. El operador debe comenzar a levantar

la pluma cuando el cucharn haya recorrido el 75% de

su arco de plegado. En ese momento el brazo estar muy cerca de la vertical. Este

ejemplo representa una situacin ideal. En una obra determinada no es posible seguir

todos los puntos considerados, pero si se siguen estos conceptos el efecto sobre la

produccin ser muy positivo.

CAPACIDAD DE LOS CARGADORES

Generalmente se define por el volumen

geomtrico del cucharn expresado en m3

yardas cbicas, medidas a ras o

colmadas, Sin embargo este volumen debe

ser corregido por el factor de acarreo, que

es un coeficiente que valora el material

que se derrama en la operacin de levante

y carga.


Pg.32

Capacidad a ras es el volumen contenido en el cucharon despues de nivelar la carga

pasando un rasero que se apoye sobre la cuchilla y la parte trasera del cucharon.

Capacidad colmada es la capacidad a ras ms la cantidad adicional que se acumule

sobre la carga a ras a un ngulo de reposo de 2:1 con el nivel a ras paralelo al suelo.

DURACION DEL CICLO (T)

Depende de la dureza del suelo, de la profundidad de excavacin, del tamao del

cucharn, del ngulo de giro y de la ubicacin del equipo de transporte. El ciclo de

excavacin de la excavadora consta de cuatro partes:

1. Carga del cucharn

2. Giro con carga

3. Descarga del cucharn

4. Giro sin carga

En condiciones de trabajo normales tendr los siguientes valores:

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCCION DE LAS EXCAVADORAS

Para obtener la produccin real de las excavadoras se deber corregir la produccin

terica aplicando los factores de material, de eficiencia del trabajo y de cucharn o

acarreo.


Pg.33

FACTOR DE VOLUMEN:

donde: E= factor de esponjamiento

FACTOR DEL TIPO DE MATERIAL

Representa los diferentes niveles de dificultad que ofrecen los materiales para ser

extrados de su lecho natural.

FACTOR DE EFICIENCIA DEL TRABAJO

Resulta de la evaluacin combinada de los factores correspondientes al aprovechamiento

del tiempo y a la habilidad del operador.


Pg.34

FACTOR DE CUCHARON O DE ACARREO

Representa la disminucin del volumen del material acumulado en el cucharn, debido a

la prdida por derrame en la operacin de levante y descarga, varia de acuerdo a la forma

y tamao de las partculas y de las condiciones de humedad. Se utilizan los mismos

valores que los recomendados para los cargadores frontales.

Este factor tambin se puede valorar en funcin del tamao de las partculas de suelo.

Las siguientes tablas indican las cantidades aproximadas de una materia como porcentaje

de la capacidad nominal del cucharn, o sea lo que realmente mover el cucharn por

ciclo.

Material Suelto


Pg.35

FACTOR DE LLENADO

FACTOR DE CORTE Y GIRO


Pg.36

De acuerdo a las consideraciones anteriores la productividad real de las excavadoras

ser:

Donde:

Q = Productividad real

q = Produccin por ciclo (Vol. del cucharn)

TCORREGIDA = T * ( 1 + h )

h = Incremento del ciclo por altura

T = Duracin del ciclo

k = Factor de cucharn

m = Factor de material

E = Factor de eficiencia de trabajo

6.2. CAMION VOLQUETE

Conocidos tambin como

volquetas, se utilizan para el

transporte de tierra, agregados y

otros materiales de construccin.

Debido a las altas velocidades

que son capaces de desarrollar

requieren de caminos adecuados,

para aprovechar su gran

capacidad de transporte a costos

relativamente bajos.

Los volquetes son camiones fabricados en serie, con dos o tres ejes provistos de

neumticos, sobre los cuales en vez de carrocera se ha montado una caja o tolva

basculante. Pueden transitar por carretera o terreno llano siempre que tenga la resistencia

necesaria para soportar su peso, se fabrican con capacidades entre 4 y 30 Ton, con

motores a diesel o gasolina de 65 a 250 HP. La caja de carga o tolva es de fabricacin

robusta, de acero de alta resistencia, dotada de un sistema hidrulico de elevacin,

formado por uno o dos pistones accionados por la toma de fuerza del motor y un eje de

transmisin que est conectado a una bomba hidrulica.


Pg.37

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS VOLQUETES DE ACUERDO A SU

CAPACIDAD

VOLQUETES PEQUEOS

Fciles de maniobrar, ventajoso para acarreos a corta distancia.

Desarrollan velocidades ms altas.

Es ms fcil equilibrar el nmero de camiones con la capacidad del cargador.

Mayor costo de operacin por el nmero mayor de chferes que se requiere.

Mayor costo de adquisicin por el mayor nmero de volquetas necesario, para

obtener una determinada capacidad.

Mayor costo de mantenimiento, porque requieren mayor cantidad de repuestos y

ms horas de mano de obra.

VOLQUETES DE GRAN CAPACIDAD

o Requieren menor inversin porque se requieren menos unidades.

o Menor nmero de camiones facilita el ciclo de trabajo, evitando el

embotellamiento y los tiempos de espera.

o Requieren menor nmero de chferes.

o Su mayor peso puede daar los caminos de acarreo.

o Mayor dificultad para equilibrar el nmero de camiones con la capacidad

del equipo de carga.

o Requieren un cargador de mayor capacidad.

PRODUCTIVIDAD DE LOS VOLQUETES

La produccin de los volquetes depende de la distancia de transporte, de la velocidad que

puede desarrollar la mquina, del estado del camino, de las caractersticas del equipo de

carga, de la habilidad del chofer, etc.

Donde:

C = Produccin por ciclo m3/ciclo

TV = Duracin del ciclo del volquete en min.

n = Nmero de ciclos necesarios para que el cargador

frontal o excavadora llene el volquete


Pg.38

qc = Capacidad del cucharn colmado (m3)

k = Factor del cucharn o de acarreo

ESTIMACION DE LA DURACION DEL CICLO

La duracin del ciclo de trabajo de un volquete, est compuesta por los siguientes

tiempos:

TIEMPO DE CARGA "T1"

Es el tiempo necesario para que el cargador llene el volquete (depende de la capacidad y

el ciclo del equipo de carga).

Donde:

Te = Ciclo del equipo de carga

TIEMPO FIJO

Est formado por:

T2 = Tiempo de descarga ms el tiempo de espera para iniciar esta operacin

T3 = Tiempo usado para las maniobras del volquete y para que el cargador empiece la

operacin de carga

De acuerdo a las condiciones de operacin, se puede adoptar los tiempos fijos siguientes:


Pg.39

TIEMPO DE ACARREO (ta)

Es el tiempo necesario para que el volquete cargado recorra la distancia existente hasta el

lugar de destino. Depende de la distancia de acarreo "D" y de la velocidad que utiliza el

volquete con carga.

Donde:

D = Distancia de acarreo (m)

VC = Vel. con carga en m/min.

TIEMPO DE RETORNO (tR)

Es el tiempo que la volqueta requiere para regresar al lugar donde se encuentra el equipo

de carga. Depende de la distancia de acarreo "D" y la velocidad que puede desarrollar la

volqueta vaca.

Donde:

VR = Vel. de la volqueta vaca m/min.

De acuerdo a lo anterior la duracin de un ciclo de trabajo del volquete ser igual:

Donde:

n = N de ciclos del equipo de carga

necesarios para llenar el volquete

TC = duracin del ciclo del equipo de carga

(min)

tf = tiempo fijo de la volqueta (min)

D = distancia de acarreo (m)

VC = velocidad con carga (m/min)

VR = velocidad volqueta vaca (m/min)


Pg.40

En caminos medianamente conservados las velocidades que pueden desarrollar los

volquetes en condiciones promedio, pueden ser las siguientes:

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE LOS VOLQUETES:

Para calcular la productividad real, se deben considerar los factores correspondientes a la

resistencia a la rodadura, la pendiente del camino y la eficiencia del trabajo.

FACTOR DE PENDIENTE

Representa el mayor esfuerzo que debe realizar la mquina para trabajar en sentido

contrario a la pendiente, o el menor esfuerzo si lo hace en el sentido de la pendiente. En

condiciones promedio se le asignan los valores siguientes.

RESISTENCIA A LA RODADURA

Este factor evala la resistencia que ofrece el camino al movimiento de las ruedas. Si no

se dispone de mayor informacin se pueden utilizar los valores siguientes:

FACTOR (p)

1.20

1.14

1.07

1.00

0.93

0.86

0.77

-5

-10

-15

PENDIENTE DEL

TERRENO %

15

10

5

0


Pg.41

De acuerdo a lo escrito anteriormente, la productividad real de los volquetes se calcular

utilizando la siguiente expresin.

Donde: C=capacidad del volquete

P= factor pendiente del terreno

R= resistencia a la rodadura

E= eficiencia del operador

Se divide entre el factor de esponjamiento, ya que lo que se busca saber es el

rendimiento en banco de material.

6.3. TRABAJO COMBINADO DE VOLQUETES Y EXCAVADORAS

En el trabajo combinado que normalmente realizan los volquetes y los cargadores

frontales o excavadora, es deseable que la capacidad de operacin de los volquetes sea

igual al de los cargadores, para evitar los tiempos de espera, esto ocurrir si se

encuentran las condiciones que satisfagan la siguiente ecuacin:


Pg.42

Dnde:

N = Nmero de cargadores o excavadores

M = Nmero de volquetes

Si (1) > (2) Los volquetes tienen una capacidad excedente.

Si (1) < (2) Los cargadores tienen una capacidad excedente.


Pg.43


Pg.44

VOLUMEN

COLMADO

FACTOR DE

LLENADOV.C

EXCAVADORA

CAT 324 DL

MATERIAL

SUELTO arcil la1.80 0.93 2.00 110 2.20 2.05 0.22

CAPACIDAD

DEL

OPERADOR

EFICIENCIA DE

TRASLADOALTITUD VISIBILIDAD

0.92 0.65 0.83 1 1 0.54 0.86 30 0.77

186.04 1488.30

RENDIMIENTO

m3/da

FACTOR POR EL

TIPO DE

MATERIAL

FACTOR DE

ACARREO

RENDIMIENTO

m3/h

CAP. DEL

CUCHARON

(m3)

CAPACIDAD

EFECTIVA DEL

CUCHARON

FACTOR DE CORRECCINFACTOR DE

CORRECCON

REAL

MAQUINATIPO DE

MATERIAL

VOLUMEN DEL CUCHARONTIEMPO CICLO

BASICO (min)

FACTOR DE

CORTE Y GIRO

FACTOR DE

ESPONJAIENT

O %

FACTOR DE

VOLUMEN

VOLUMEN

COLMADO

FACTOR DE

LLENADOV.C

EXCAVADORA

CAT 324 DL

MATERIAL

SUELTO arcil la1.80 1.91 110 2.10 0.25 0.83 0.86

30 0.77 276.87 2214.93

RENDIMIENTO

m3/da

RENDIMIENT

O m3/h

FACTOR DE

CORTE Y GIRO

FACTOR DE

VOLUMEN

FACTOR DE

ESPONJAIENTO

%

MAQUINATIPO DE

MATERIAL

CAP. DEL

CUCHARON

(m3)

VOLUMEN DEL CUCHARON TIEMPO

CICLO BASICO

(min)

EFICIENCIA

50 min/h

7.1. RESULTADOS DEL CALCULO DE RENDIMIENTO SEGN TEORIA DE

EXCAVADORA CAT 324 DL

7.2. RESULTADOS DEL CALCULO DE RENDIMIENTO SEGN DATOS DE CAMPO

DE EXCAVADORA CAT 324 DL


Pg.45

MATERIAL

SUELTO

arcil la15.00 0.20 km 11.26 min 0.83 1.14 0.98 456.10

TIEMPO DE CARGA 2.12 min CALCULO DE RENDIMIENTOTIEMPO DE RECORRIDO LLENO 3.20 min

TIEMPO DE DESCARGA 1.30 min donde: C= capacidad del volquete

TIEMPO DE RECORRIDO VACIO 2.14 min E = factor de eficiencia

TIEMPO MUERTO 2.50 min T = tiempo total del ciclo

total 11.26 min P= factor de pendiente del terreno

r= resistencia a la rodadura

R= R = x 8 h

V1 = 0.20 km = 3.75 V2 = 0.20 km = 5.61 R= 57.0 m3/h R =0.05 km/h 0.04 km/h

V1 = 4 km/h V2 = 6 km/h

9.96 x 1.30

EFICIENCIA

50 min/h

15 x 0.60 x 1.14x0.98 x0.83

CAMION

VOLQUETE VOLVO 30 % 57.01

57.0 m3/h

456.1 m3/dia

VELOCIDAD DE RECORRIDO LLENO VELOCIDAD DE RECORRIDO VACIO

TIEMPO

CICLO

FACTOR DE

PENDIENTE

RESISTENCIA

A LA

RODADURA

FACTOR DE

ESPONJAIENT

O

RENDIMIENTO m3/hRENDIMIENT

O m3/daMAQUINA

TIPO DE

MATERIAL

CAPACIDAD

(m3)

DISTANCIA

DE

TRANSPORTE

7.3. RESULTADOS DEL CALCULO DE RENDIMIENTO SEGN TEORIA DE CAMION

VOLQUETE

7.4. RESULTADOS DEL CALCULO DE RENDIMIENTO SEGN DATOS DE CAMPO

DE EXCAVADORA CAT 324 DL

MATERIAL

SUELTO

arcil la15.00 0.20 km 10 km/h 15 km/h 0.83 1332.44

tiempo de descarga 1.20 min CALCULO DE RENDIMIENTOtiempo usado para maniobras 0.25 min

donde: Q= capacidad del volquete

tiempo traslado lleno tiempo traslado vacio G = factor de eficiencia

Cm = tiempo total del ciclo

t1 = 0.20 km = 0.02 t2 = 0.20 km = 0.01 F= factor de esponjamiento

10 km/h 15 km/h

t1 = 1.20 min t2 = 0.80 min R= 15 x 0.83 x 60 R = x 8 h

3.45 x 1.30

tiempo fijo tiempo total ciclo R= 166.6 m3/h R =

t3 = 1.20 + 0.25 Cm =

t3 = 1.45 min Cm = 3.45 min

MAQUINA

CAMION

VOLQUETE VOLVO

166.6 m3/h

1332.4 m3/dia

FACTOR DE

ESPONJAIENTO

30 %

RENDIMIENTO

m3/h

166.56

RENDIMIENTO

m3/da

DISTANCIA

DE

TRANSPORTE

VELOCIDAD

DE

RECORRIDO

CARGADO

VELOCIDAD

DE

RECORRIDO

VACIO

1.20 + 0.80+ 1.45

TIPO DE

MATERIAL

CAPACIDAD

(m3)

EFICIENCIA

50 min/h


Pg.46

EXCAVADORA

CAT 324 DL

MATERIAL

SUELTO arcilla15 2.1 0.93 2.20 6.82 0.17 0.02 0.02 0.04 0.25

1.70 0.65 0.83 1 1 0.54 3.16

Tiempo base: 3.16 min Nde volquetes: 4

distancia de recorrido: 0.20 km Camiones cargados En base a una hora. 18

tiempos de recorrido:

Ida 3.2 min CALCULO DE RENDIMIENTODescarga 1.3 min

Regreso 2.14 min rendimiento m3 /hora ser: 270 m3

muerto 2.50 min 2160 m3/dia

tiempo total: 12.30 min

OTROS

TIEMPO

CICLO

min

Ahora se calcula el rendimiento en m3/dia:

TIEMPO

CICLO BASE

(min)

TIEMPO DE

CARGA DEL

VOLQ. (min)

FACTORES DE CORRECCIONFAC. DE

CORREC.

FINALCAP. DEL

OPERADOR

EFIC. DE

TRASLADOALTITUD VISIBILIDAD

TIEMPO

EFECTIVO DE

CARGA

TIEMPO

TIPO DE

MATERIAL

CAPACIDAD

DE CAMION

VOLQUETE

(m3)

CAPACIDAD

CUCHARN

(m3)

FACTOR DE

ACARREO

CAP. EFEC.

CUCHARON

N DE CICLOS

DE CARGAMAQUINA TAMAO DEL

MATERIALAPILADO

7.5. RESULTADOS DEL CALCULO DE RENDIMIENTO PARA EXAVADORA 324 DL

Y CAMION VOLQUETE


Pg.47


Pg.48

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. Las maquinarias presentan rendimientos bajos comparados con su

rendimiento terico calculado.

2. El rendimiento de la excavadora modelo cat 324 DL tiene un rendimiento de

1448.30 m3/dia

3. El rendimiento del camin volquete tiene un rendimiento de 456.1 m3/dia

4. Debido a las condiciones climticas del da en que se evalu el rendimiento

se obtuvo un elevado rendimiento de las maquinarias.

5. La capacidad de cucharon de la maquinaria encargada de realizar el

carguo del camin volquete debe tener al menos la cuarta parte de la

capacidad total del volquete.

6. Se recomienda utilizar tres volquetes, ya que con cuatro volquetes se

presenta muchos tiempos muertos.


Pg.49


Pg.50

rea del lugar donde se

estn realizando los

trabajos de movimiento de

tierras

excavadora 324 DL del cual

se realizo su anlisis de

rendimiento

camin volquete de placa

D3 H7 95 del cual se

realizo su anlisis de

rendimiento


Pg.51

Realizando La Toma De

Datos De La Maquinaria

INFORME MAQUINARIA

Documents

Transcript of INFORME MAQUINARIA