Caminos II RENDIMIENTO DE MAQUINARIAS

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

INTRODUCCION Si bien es habitual ver maquinarias pesadas desarrollando trabajos en distintas faenas, es natural preguntarse por ejemplo, del costo de la maquina, de sus características principales, su rendimiento etc. Por eso, ya que tenemos la oportunidad de hacer un seguimiento seguimiento minucioso minucioso a las distintas maquinas utilizadas en la construcción nos enfocamos en las siguientes maquinarias: volquetes moto niveladoras, cargadores frontales, retroexcavadoras, rodillos, tractores oruga, esparcidoras de asfalto, etc. Los altos costos en la construccion de proyecto, exigen que se tenga la mayor presicion en los calculos calculos de cantidades de de obras, ya ya que el menor detalle puede afectar la aceptacion o denegacion de estos . otro aspecto de gran importancia al momento de ejecutar un proyecto vial es la selección del equipo adecuado para la realizacion de las diferentes actividades, ya que de no tomarse en cuenta, incrementa los costos ademas de probocar retrazos respecto al periodo de ejecucion no olvidemos que la mala distribucion del equipo puede tambien, probocar una aceleracion del deterioro del mismo.Una vez reunida la información esperamos cubrir expectativas en este trabajo monográfico. Adjuntaremos también en este trabajo monográfico fotografías de las distintas maquinarias pesadas ya mencionadas. mencionadas.


OBJETIVOS Considerar los muchos factores variables que influyen en el cálculo de la producción o en el rendimiento rendimiento de las máquinas máquinas de movimiento de tierras, en el consumo de combustible y lubricantes, duración de los neumáticos y costos de reparación, así como la posibilidad de que haya errores u omisiones involuntarios en la recopilación de los datos contenidos en el presente trabajo. Permitir obtener estimaciones correctas del rendimiento de una máquina. Con datos exactos y verídicos. Dar a conocer la funcionalidad dependiendo al tipo de terreno en el que se está trabajando trabajando y el material que se requiere requiere cargar. además además saber el tipo de rendimiento rendimiento de la maquinaria para los distintos proyectos.



CLASIFICACION DE EQUIPOS DE CONSTRUCCION CLASIFICACION GENERAL DE LOS EQUIPOS DE CONSTRUCCION Existentes basicamente dos clases de equipos o maquinaria para construccion:

EQUIPOS O MAQUINARIA ESTANDAR: es aquel tipo de maquinaria especializada que se fabrica en serie, de la cual existe en el mercado variedad de modelos tamaños y formas de trabajo, las que se adecuan a diversas labores, tienen la ventaja adicional de que para ellas normalmente existen repuestos y su operación es relativamente estándar.

EQUIPOS O MAQUINARIA ESPECIAL: son aquellos que se fabrican para ser usados en una sola obra de caracteristicas especiales o para un tipo de operación especifica, es decir, que su origen esta en una necesidad puntual que es satisfecha mediante su diseño y construcción.


MOTONIVELADORA DEFINICION: maquinaria muy versatil usada para mover tierra u otro material suelto.su funcion principal es nivelar, modelar o dar la pendiente necesaria al material en que trabaja.se considera como una maquina de terminacion superficial.su versatilidad esta dada por los diferentes movimientos de la hoja, como por la serie de acsesorios que puede tener.

Puede imitar todos los tipos de tractores, pero su diferencia radica en la que la motoniveladora es mas fragil ya que no es capaz de aplicar la potencia de movimiento ni la de corte del tractor.Debido a esto es mas utilizada en tareas de acabado o trabajos de precision.

LA MOTONIVELADORA PERMITE: Extender y nivelar materiales sueltos. Excavar las cunetas de una carretera, llevando los materiales extraidos hacia el eje de la carretera despues de nivelarlos. Regularizar los taludes de una excavacion, nivelando los materiales extraidos sobre el fondo.


Conservar las pistas seguidas por las maquinas de movimiento de tierra. En arrancar mediante escarificador y eliminar los elementos demasiados gruesos mediante rastrillos para rocas.

RETROEXCAVADORAS DEFINICIÓN: La retroexcavadora es una de las maquinarias más versátiles en las áreas de construcción y e obras viales, en lo que se refiere a movimiento de tierra y traslado de materiales. Diseñada para cumplir con las más altas exigencias en cuanto a seguridad y por sobre todo de la vida útil de la maquina.

FUNCIONES DE RENDIMIENTO Una retroexcavadora, tiene una capacidad teórica que varia con las clases de tierras y con el tamaño de sus aditamentos. Si se conoce la capacidad de sus aditamentos, puede determinar. El rendimiento aproximado de una maquina estimando el número de pasadas que pueda efectuar en una hora. Según el jefe de movimientos de tierras de la obra el rendimiento de la maquina es de unos 60 metros cúbicos por hora.


La capacidad aprox. De del cargador de la retro puede determinarse a través de la carga que traslada este las mediciones reales de las cargas representativas darán mejores resultados que las estimaciones. El tiempo total de un equipo para la carga de tierra (TT) es, básicamente, la suma de cuatro componentes; tiempo de carga (TC); tiempo variable de movimiento con carga (TVC); tiempo variable de traslado del equipo vació (TVV); tiempo de vaciado.

TT = TC + TVC + TV + TVV. Para estimar la productividad de una retroexcavadora se debe descomponerse su ciclo de trabajo en partes significativas. La retroexcavadora estará cargada durante una parte de su recorrido, por lo que no es necesario separar el tiempo de carga de esta operación. Se tiene el tiempo variable (TVC`) que usa el empujador en su recorrido con la carga, y el tiempo (TVV`) que utiliza en regresar en reversa para tomar la siguiente carga, lo cual hace con el cargador levantado y vacío. Cada uno de estos tiempos variables puede determinarse simplemente dividiendo la distancia recorrida entre la velocidad de marcha, en metros por minuto (m/min.) para el engranaje empleado. Los tiempos variables determinados de esa manera, no toman en cuenta el tiempo que toma llegar del reposo hasta la velocidad regulada del trayecto, o viceversa. A este tiempo adicional se le conoce como tiempo de aceleración o de desaceleración, y se le considera como tiempo fijo (TF) a causa de su naturaleza constante. Si se hace el viaje en cualquier dirección en un engranaje que solo requiera el cambio de marcha hacia delante a reversa, se puede considerar que el tiempo fijo del empujador es de 0.10 a 0.15 minuto. Si es necesario un cambio adicional a una velocidad más alta en cualquiera de las dos direcciones, el tiempo fijo podría estimarse en 0.20 a 0.30 minuto. El tiempo total de ciclo del empujador se determina por una modificación de la ecuación.

TT = TF + TVC` + TVV`. Motor Potencia neta - SAE J1349 Modelo de motor (estándar) Potencia bruta SAE J1995 Potencia neta - ISO 9249 Potencia bruta - ISO 14396 Potencia neta - EEC 80/1269

87 hp Cat C4.4 DITA 96 hp 88 hp 94 hp 88 hp


Calibre Carrera Cilindrada Reserva de par neta a 1.400 rpm – Estándar Par máximo neto a 1.400 rpm - estándar SAE J1349 Net Peak Power @ 2,000 - SAE J1349 Net Peak Power @ 2,000 - ISO 9249

4.13 in 5 in 268 in3 35 % 283 lb ft 89 hp 90 hp

Retroexcavadora Profundidad de excavación - Estándar Brazo extensible retraído Brazo extensible extendido Alcance desde el pivote de rotación - Estándar Brazo extensible retraído Brazo extensible extendido Rotación de cucharón Fuerza de excavación del cucharón - Estándar Brazo extensible retraído Brazo extensible extendido Fuerza de excavación del brazo - Estándar Brazo extensible retraído Brazo extensible extendido Levantamiento del brazo a 2.440 mm (8 pies) estándar Brazo E retraído Brazo E extendido Altura de carga - estándar Brazo E retraído Brazo E extendido Alcance de carga - Estándar

14.3 ft 14.44 ft 17.9 ft 18.43 ft 18.56 ft 21.87 ft 205 Degrees 11749 lb 11491 lb 11491 lb 7200 lb 7200 lb 5250 lb 5005 lb 4539 lb 2839 lb 11.9 ft 11.74 ft 13.6 ft 6 ft

Llenado Sistema de enfriamiento

5.4 gal

Tanque de combustible

45 gal

Aceite de motor con filtro

2 gal


Transmisión servomecánica de tracción en dos ruedas con convertidor de par

4.9 gal

Transmisión servomecánica de tracción en las cuatro ruedas con convertidor de par

4.9 gal

Eje trasero

4.4 gal

Eje trasero, planetarios

0.4 gal

Eje delantero de tracción en las cuatro ruedas

2.9 gal

Eje delantero, planetarios

0.2 gal

Sistema hidráulico

23.8 gal

Tanque hidráulico

10 gal

CARGADOR FRONTALES DEFINICIÓN: El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o en ruedas, que tiene un cucharon de gran tamaño en su extremo frontal. Los cargadores son equipos de carga, acarreo y eventualmente excavación en el caso de acarreo solo se recomienda realizarlo en distancias cortas.

CLASIFICACIÓN DE LOS CARGADORES FRONTALES: De acuerdo a la forma de efectuar la descarga:   

Descarga frontal Descarga lateral Descarga trasera


De acuerdo a la forma de rodamiento:  

de neumático (bastidor rígido o articulado) de orugas

Potencia en el volante

73,1 KW

Modelo de motor

3114 T

Velocidad máxima de avance

37 km/h

Velocidad máxima de retroceso

24,5 km/h

Capacidad combustible

157 L

a)Altura hasta el tubo de escape

3,08 m

b)Altura hasta el capo del motor

2,7 m

c)Altura hasta el techo ROPS

3,14 m

d)Altura total mínima

4,66 m

e)Profundidad mínima de excavaciÃ³n

90 mm

f) Longitud total

6,42 m


RODILLOS DEFINICIÓN: Son equipos diseñados para aplicar energía a los suelos y obtener mayores densidades, una superficie con acabado por lo general se emplean rodillos con variadas formas y pesos. En la realización de carreteras de tierra, las diferentes capas colocadas se apisonan por la acción sucesiva de las lluvias, de las máquinas excavadoras (tractores y camiones) y de máquinas especiales apisonadoras.


ESPARCIDORAS DE ASFALTO DEFINICIÓN: Los esparcidores de asfalto se utilizan para la aplicación de capas de imprimación o fijación sobre una superficie con el fin de prepararla para el pavimentado. Están disponibles en modelos montados sobre camiones o remolques y se consideran la pieza de equipo más importante para cualquier proyecto de asfalto. Consisten en un tanque aislado con un sistema de calefacción, un irrigador de asfalto, y el sistema de control único. La aplicación de una capa de imprimación o fijación por el esparcidor es una ciencia exacta que requiere un equipo sofisticado con el fin de asegurar que éste produzca una aplicación uniforme.

CARACTERÍSTICAS COMO TRABAJA Los esparcidores de asfalto están equipados con las capacidades de un tanque variando de 800 a 5,500 galones (3,028 a 20,819 l) y son capaces de manejar productos de aplicaciones ligeramente frías de asfalto emulsionado, a cementos pesados de asfalto calentado, a el tratamiento de viscosidad. En el extremo posterior del tanque, se encuentra adjuntado un irrigador de asfalto con boquillas. Los irrigadores de asfalto pueden cubrir superficies de seis a 30 pies (1.8 a 9 m) dependiendo del ancho de la pluma y de la capacidad de la bomba. La mayoría de los esparcidores también están equipados con irrigadores de mano para alcanzar las áreas no cubiertas por el irrigador de asfalto, como también para subsellar las losas rígidas del pavimento.


VOLQUETES El volquete es un tipo de camión formado por una caja tronco piramidal invertida cuya cara posterior va montada a corredera. Se utilizaba para transportar material de construcción que se vertía volcando la caja. La caja va montada sobre dos largueros a los que va fijo el eje de las dos ruedas, articulándose las dos varas del tiro a los muñones por el interior de las ruedas y cerca de los cubos que se unen por debajo y en la parte anterior de la caja por un travesero sobre el que descansa libremente aquélla que lleva dos anillos en dirección de las varas. En éstas, hay otros dos anillos iguales. Cuando el volquete está armado se presentan con las anteriores como argollas de un tubo. Un pasador de hierro abarca las cuatro argollas con lo que el volquete tiene el aspecto de un carro ordinario. Para la descarga, se saca la barra pasador y como el peso, aun cuando cargue algo sobre la parte anterior, está bastante equilibrado, después de sacar el tablero posterior un pequeño esfuerzo del conductor le hace bascular hacia atrás y vierte la carga que suele ser tierras, piedras o escombros.


TRACTORES ORUGA Un Tractor oruga es un dispositivo de transporte utilizado principalmente en vehículos pesados, como tanques y tractores, u otro tipo de vehículos. Consiste en un conjunto de eslabones modulares que permiten un desplazamiento estable aún en terrenos irregulares. La mayoría de las orugas forman parte de un cinturón flexible con un conjunto de eslabones rígidos unidos unos a otros fuertemente. Los eslabones ayudan al vehículo a distribuir el peso en una superficie mayor que la que hubiera tenido con el empleo de ruedas, y esto hace que pueda moverse por un número mayor de superficies sin hundirse debido a su propio peso. Por ejemplo, la presión que ejerce un automóvil sobre el suelo es igual aproximadamente a 207 kPa, mientras que las setenta toneladas que pesa un carro M1 Abrams ejercen una presión sobre el firme de 103 kPa


Estudio de Consumos de Combustibles y Lubricantes 1. Que el consumo de combustible y de una máquina de combustión interna es uno de los elementos que se toma en cuenta para la determinación de los costos de la hora máquina. 2. Que el consumo de combustible horario es función de gran número de factores no fácilmente mesurables, entre los que pueden citarse: potencia de la máquina, ciclo de trabajo efectivo, experiencia de los operadores, condiciones mecánicas de diseño y operación, altura sobre el nivel del mar a la que opera, etc.


3. Que de acuerdo a lo expuesto en el punto anterior, es deseable obtener el consumo de combustible horario mediante medición directa del mismo, lo cual es muy difícil que lo hagan los analistas de costos y precios unitarios. 4. Que existen grupos de máquinas cuyos ciclos de t rabajo efectivo se pueden considerar cuantitativamente del mismo orden.

Se supone: 1. Que el consumo de combustible horario de una máquina de combustión interna se determine mediante la medición física directa en las condiciones particulares a las que va a trabajar, a máquina cuando sea posible. 2. Que cuando no sea factible hacer lo indicado en la proposición anterior, se utilice la Tabla de GRUPOS DE EQUIPOS para obtener el grupo de maquinaria a la que pertenezca la considerada, para a continuación utilizar las expresiones correspondientes de la tabla anexa mediante las cuales se calcula el consumo/hora de cada máquina.

GRUPOS DE EQUIPOS

I

II

III

IV

1.

Bombas Autocebantes

Bandas transportadoras portátiles y fijas

Camiones de 12 ton. en adelante

2.

Camiones estacas hasta 6.5 ton.

Pavimentadora

Locomotoras

3.

Camiones tanque hasta 5 m3

Bombas de concreto

Motoescrepas

4.

Camiones de volteo hasta 6.5 ton.

Camiones de volteo y estacas de 6.5 a 12 ton.

Perforadoras de pozo profundo

5.

Compresores hasta

Camiones tanque de

Pala


1,200 p.c.m.

mas de 5 m3.

6.

Mezcladoras de concreto portátiles hasta 165 hp

Dragas

Retroexcavadoras

7.

Máquina de soldar

Grúas

Tractores de arrastre y empuje

8.

Motor estacionario hasta 1000 hp

Mezcladoras de concreto estacionarias o montadas en camión

Resagadoras

9.

Motores marinos

Motocompactador

Cargadores frontales

10.

Petrolizadora hasta 10 m3

Motoconformadora

11.

Camioneta (Pick-Up) hasta 1 ton

Plantas eléctricas mayores de 5 kw

12.

Vibradoras

Motores estacionarios de más de 100 hp

1.

Pisones

Compresores de más de 1,200 p.c.m.

A partir del grupo seleccionado, de acuerdo con lo contenido en el inciso 2 y con la POTENCIA NOMINAL de la máquina considerada, expresada en caballos de potencia (H.P.), el consumo de combustible horario en litros / hora estará dado por las ecuaciones que aparecen en la siguiente tabla:

COMBUSTIBLE UTILIZADO Grupo

I

Gasolina

Diesel

G en lts/hr en H.P.

D en lts/hr en H.P.

G = 0.0625 H.P. nom.

D = 0.0686 H.P. nom.


II

G = 0.0893 H.P. nom.

D = 0.0620 H.P. nom.

III

G = 0.1108 H.P. nom.

D = 0.0774 H.P. nom.

IV

G = 0.1530 H.P. nom.

D = 0.1032 H.P. nom.

ACEITE LUBRICANTE El consumo de aceites lubricantes horario es uno de los elementos que se toman en cuenta para la determinación del costo de hora máquina. De acuerdo con observaciones efectuadas en laboratorios como en el campo de las obras, el consumo de aceite lubricante total es función de: a) la capacidad del cárter, b) del tiempo T de operación de la máquina entre cambios sucesivos de aceite, y c) del consumo de combustible utilizado. Para obtener el consumo horario de aceite lubricante total expresado como Ag, cuando el combustible sea gasolina y como Ad, cuando el combustible sea diesel, expresado en litros / hora se emplea una de las dos ecuaciones siguientes: Ag = c / t + (0.0076 Cg) litros / horas para motores de gasolina Ad = c / t + (0.0095 Cd) litros / horas para motores diesel En donde: c = capacidad del cárter en litros t = tiempo de operación de la máquina entre dos cambios sucesivos de aceite lubricante en horas Cg = consumo horario de gasolina en litros por hora Cd = consumo horario de diesel en litros por hora Obteniéndose G o D como se indicó en el apartado correspondiente a consumo de combustible horario.


CONCLUSIONES El rendimiento de una maquinaria debe medirse como el costo por unidad de material movido, una medida que incluye tanto producción como costo. Cotizar la renta horaria de los diferentes equipos usados en la construcción de obras viales. En el presente trabajo damos a conocer los tipos de maquinaria pesada utilizadas en el desarrollo de las obras como: caminos (apertura o rehabilitación), adoquinados, inclusive los grandes proyectos de la era moderna. Debido a la gran potencia de las maquinarias sirven de apoyo en la ejecución de obras viales (carretera) mayormente en la preparación del terreno, excavación o terraza, estas actividades son la limpieza, corte, traslado de material, compactación, etc. Escoger la maquinaria adecuada para cada tipo de trabajo de construcción y ver la rentabilidad y ahorro del proyecto evitando perdidas.


RECOMENDACIÓN Otro aspecto de gran importancia al momento de ejecutar un proyecto vial, es la selección del equipo adecuado para la realización del as diferentes actividades, ya que de no tomarse en cuenta, incrementa los costos (que afectan directamente la economía del constructor), además de provocar retrasos respecto al periodo de ejecución. La mala distribución del equipo puede provocar el deterioro y desgaste de su rendimiento. Los métodos para calcular los costos de posesión y de operación de una maquina varían mucho, pues dependen de las condiciones del lugar, de las practicas de la industria, de las preferencias del propietario y de otros factores.


SUGERENCIA Se sugiere recopilar toda la información, disponible en primer lugar, de Internet, en donde encontramos los folletos técnicos de las distintas marcas, luego consultamos las diversas bibliografías donde encontramos características técnicas, rendimientos y otros datos para desarrollar nuestro trabajo. La información obtenida no estuvo al alcance ya que, se cuenta con poca información lo cual sugerimos visitar instituciones por ejemplo a MTC, ministerio de energía y minas, etc.


BIBLIOGRAFIA  

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MAQUINARIA PARA LA CONSTRUCCION (David A. Day) COSTOS Y TIEMPOS EN CARRETERAS (Walter Ibañez) 1ra edición, 1992 Página www.cat.com. http://www.casece.com/wps/portal/casece?brandsite_brand=CaseCE&br andsite_language=es&brandsite_geo=LA


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