” Año Año del Diálogo Diálogo y La Reconciliación Reconciliación Nacional Nacional””
CAMINOS II.
“ESTUDIO DEL TRANSPORTE CON
VOLQUETES.”
Integrantes: -Fasanando Cueva, Luz Viviana.
-Forton Arias, Edwar. -Gonzales Espinoza, Alexandra Anellhy -Salazar Dávila, María Teresa. Docente: Eleuterio Pérez Sagástegui Ciclo: VI.
Pucallpa – Perú Perú 2018
El
transporte
de
material
excavado,
agregados
y
materiales
de
construcción así como la movilización a obra de otros equipos, los camiones sirven para un mismo propósito: son unidades de transporte debido a
las
altas
velocidades,
proporcionando
costos
de
transporte
relativamente bajos. El uso de volquetes volquetes o de camiones como una una unidad de transporte primario proporciona un alto grado de flexibilidad, ya que el número de unidades en servicio puede incrementarse o disminuir fácilmente para permitir modificaciones en la capacidad total de acarreo.
Además, se usan como criterios el número de llantas y ejes, el arreglo de las llantas direccionales, el tipo de material transportado y la capacidad gravimétrica o volumétrica.
Para proyectos cortos, enteramente fuera de la carretera, el volquete presenta más ventajas que el camión. Esto es debido a que su aceleración es superior, el vaciado es más rápido, los neumáticos gigantes a presión y la robustez de todo el aparato motor permiten trabajar en cualquier terreno e incluso estando hundido en el barro hasta los cubos de las ruedas.
Sus funciones básicas son: Transportar material.
Así mismo en dicho trabajo se ilustra también algunos aspectos como, componentes del ciclo del transporte, tiempos fijos y tiempos variables, rendimiento y cálculo de costo unitario del transporte, técnicas de control de transporte en obra, modalidades de contratación de transporte con Volquete, formas de metrado.
Conocer los detalles constructivos del volquete. Conocer los componentes de ciclo transporte tiempos fijos, tiempos. variables. Conocer el rendimiento y costos unitarios. Conocer las aplicaciones diversas que realizaran para el volquete.
El vehículo volquete es normalmente utilizado para transportar material. El tipo de material a descargar por el sistema de basculamiento ha de tener unas cualidades especiales para que no se dañen, por ejemplo: arena, piedra, escombro, basura, etc. Su utilización más común es en obras de excavaciones, rellenos y transporte de piedra o arena. El basculamiento de la caja de carga se realiza por medio de un sistema hidráulico, compuesto de un depósito de aceite, de una bomba y normalmente, de uno o varios cilindros de tipo telescópico (aunque no es este nuestro caso) que actúan de empuje sobre la caja de carga. Cualquiera que sea el dispositivo de vaciado, todos los volquetes comprenden piezas móviles (Caja basculante, puerta de vaciado, cubeta, etc.) cuya maniobra necesita la intervención de una fuerza. Por este motivo y solo para su desplazamiento, el remolque depende siempre de un tractor y, particularmente, de los dispositivos auxiliares ya citados, tales como la bomba hidráulica, el torno o el compresor de aire o de generador eléctrico. II.
Para
proyectos
cortos, enteramente fuera de la carretera, el volquete presenta más ventajas que el camión.
Debido
a
que su aceleración es
superior,
vaciado
es
rápido,
por
el más los
neumáticos gigantes a presión y la robustez del motor permiten al aparato trabajar en cualquier terreno, incluso estando hundido en el barro hasta los cubos de las ruedas.
Se emplean en las obras de movimiento de tierra por su gran movilidad y rapidez, así como la gran adaptabilidad para trabajos fuera de las carreteras y en suelos vírgenes, aunque a veces llegan a transitar por los caminos y por buenas pistas. Se clasifican a menudo en la categoría de los camiones, pero en realidad se encuentran entre el grupo del tractor-remolque y del camión, aunque de todas maneras es considerado como equipo del tipo pesado. En la actualidad se construyen modelos aún más pequeños que los normales que funcionan a base de gasolina y como carretillas motorizadas.
Los Dumptors son volquetes, compuestos por un motor, una caja y un bastidor, formado por una sola unidad para efectuar acarreos cortos. Presentan además un chasis semejante al de los tractores de llantas y tienen la particularidad de ser operados en ambos sentidos mediante dos tableros de control que se encuentran en el interior de la cabina.
a) Situación de la carga con un mismo tipo de material. Se debe intentar que el centro de gravedad del material se encuentre sobre el centro de gravedad de la caja de carga, tal y como se indican en las figuras.
Es el tiempo necesario que invierte una máquina en hacer el trabajo completo en un viaje de ida y vuelta. En este tiempo de demora están incluidas todas las operaciones necesarias para realizar el trabajo correspondiente, por una vez, por ejemplo, en el caso dela mototraílla: excavación, carga, acarreo, descarga y retorno al lugar original. Entonces, el ciclo es el tiempo invertido por la máquina en realizar todas estas operaciones completas cada vez. Durante la ejecución de una obra, es fácil averiguar este tiempo de ciclo mediante observaciones prácticas, de las cuales se obtendrá los promedios respectivos. Pero cuando aún no se inicia una obra es necesario determinar este ciclo basándose en la capacidad de la máquina, requerimientos de potencia, limitaciones de obra, etc., a f in de idear el plan más adecuado para la utilización del equipo.
La producción horaria de un volquete se determina mediante l a expresión:
El tiempo total de ciclo se obtiene sumando a los tiempos fijos de carga, maniobras, etc. Los tiempos invertidos en el trayecto de ida cargada y en el de vuelta vacío. A continuación, se expone la metodología de cálculo del rendimiento y dimensionamiento de una flota de volquetes.
El tiempo de carga de un volquete es función de la capacidad de la excavadora o pala que se utilice y la duración del ciclo de las mismas. Este tiempo puede obtenerse, pues, a partir de las expresiones: El “tiempo de ciclo” se compone de dos partes: tiempo fijo y tiempo variable.
a) Tiempos fijos. Es el que invierte una máquina en todas las operaciones del ciclo, que no sean acarreo y retorno. Estos tiempos de carga, descarga y maniobras son casi iguales para un mismo material en cualquier operación, aun cuando la distancia de acarreo varíe.
b) Tiempos variables. Es el que se necesita para el acarreo (viaje de ida y regreso) y es variable dependiente de la distancia hasta la zona de desaojo y la velocidad de la máquina.
Es así como podemos considerar constante el tiempo fijo, asumiendo el mismo para todas las unidades iguales en trabajo, de esta manera, sólo nos resta calcular el tiempo variable para cada caso. Además, se tiene como referencia para apreciación de rendimientos los “tiempos fijos promedios dados por los fabricantes, obtenidos en condiciones óptimas de planeamiento y desarrollo”. Sin embargo, el mejor sistema es calcular en obra los tiempos fijos que servirán para nuevos trabajos. En definitiva, el tiempo total de un ciclo determinará el número de ciclos o viajes completos por hora, y éste número de operaciones completas por unidad de tiempo será el factor básico para el cálculo de la producción. Por consiguiente:
Los tiempos de acarreo y retorno se calculan dividiendo la distancia de transporte entre las velocidades medias en ambos trayectos.
Las velocidades medias se estiman mediante las curvas características de los volquetes y los factores de la velocidad, que se aplican en cada uno de los tramos que constituyen el perfil de transporte.
Con el fin de desarrollar eficazmente el ciclo de explotación entre las unidades de carga y de transporte, debe existir entre estas un cierto equilibrio una regla muy extendida es que el número de casos de material que debe depositar el equipo de carga sobre la unidad de transporte debe estar comprendido entre 3 y 6.
El número de unidades o tamaño de la flota requerido para realizar un
trabajo
depende
de
las
necesidades de producción. Este número de volquetes se calcula por la expresión: Generalmente, cualquier valor con una parte decimal superior a 0,3 se redondea
por
exceso
hasta
completar la unidad. Una cifra inferior a esa será objeto de un análisis
más
detallado,
pues
probablemente incrementando la eficiencia
de
operación
pueda
suprimirse la necesidad de adquirir otra unidad de transporte. En algunos casos puede plantearse organizar el trabajo con unos relevos
mayores
en
lugar
comprar una unidad extra.
de
En la fig.se indican las etapas de cálculo para llegar a determinar el número de unidades de transporte necesarias.
Para los cálculos de los tiempos de ciclo de los volquetes según su capacidad de volumen se ha utilizado las siguientes formulas:
a) El tiempo del ciclo. Es la suma de los tiempos de carga, de ida, de descarga y de regreso.
T ciclo = T carga + T ida + T descarga + T regreso b) Numero de cargas que el excavador colocara en la tolva.
N= ó
ó
c) Si N es el número entero mayor, el volumen que transportará será el máximo nominal colmado de la tolva. V = V camión
d) Si N es el número entero menor, el volumen que transportará será el máximo nominal colmado de la tolva. V = N V carga
e) Tiempo de carga. Tcarga = N Tciclo
f) Tiempo de acarreo.
=
La carta de desempeño ofrece el máx. Velocidad
g) Tiempo de regreso.
=
h)Tiempo de descarga. Depende del tipo de unidad que se usa para el acarreo y la congestión en la zona de descarga. Promedio entre 1.5 minutos y de 0.3 minutos bajo condiciones favorables.
Para cotejar los resultados y poder ver si estamos logrando lo proyectado, pasaremos a evaluar los volquetes con los siguientes teoremas.
a) Equilibrio de las unidades.
Valor del ciclo=
b) Producción.
Si N volquetes (entero) < Valor de Equilibrio. = =
Si N volquetes (entero) > Valor de Equilibrio.
P=
(recomendado)
Para cualquier tipo de máquina habrá estos dos factores de la producción que pueden ser estimados por varios sistemas, y en ellos radica en definitiva el cálculo del rendimiento de los equipos. Debido a esto, es necesario tenerlos en cuenta porque son valores variables de los cuales están dependiendo en forma directa los costos unitarios de producción de los r ubros de trabajo. De esta manera, podemos obtener los máximos rendimientos acortando los tiempos de ciclo, para lo cual habrá que preocuparse de los sistemas de trabajo en cada caso y de usar y mantener los mejores caminos de acarreo.
Es necesario puntualizar que la “producción teórica” obtenida en la forma antes descrita, deberá ser corregida en todos los casos por “factores de eficiencia” relacionados a las condiciones verdaderas del trabajo, factores que constituyen un elemento complicado porque dependen a su vez del elemento humano (experiencia, dedicación, habilidad, control, entre otros), de las condiciones del trabajo (tiempo atmosférico, clase de material), de la clase de organización (disponibilidad de repuestos, mantenimiento) que afectarán y los harán variar considerablemente en cada caso. En consecuencia, tendremos que obtener cada vez la producción más cercana en lo posible a la realidad, y que equivaldrá a:
Producción efectiva = Producción teórica * factores de eficiencia Este factor de eficiencia se refiere al tiempo de trabajo, ya que en ninguna circunstancia se puede conseguir una eficiencia de trabajo de 60’/h, y en consecuencia se acostumbra tomar ciertos tiempos de trabajo producto de la experiencia, y que son:
FACTOR DE EFICIENCIA
A continuación procederemos a determinar el rendimiento de los equipos que intervienen en la obra: volquete. Dado que existe una inmensa gama de equipos, de variadas marcas, modelos y capacidades, para el presente análisis se ha tomado como referencia un modelo particular para cada tipo de equipo.
DATOS PARA CÁLCULO DE RENDIMIENTO DE EQUIPO.
Equipo
Dist. O Alcance Por Ciclo (m)
Volquete 300
Unidad De Producción. M3
Tiempo De ciclo (min)
# Ciclos Por hora
Cap. De Producción Por ciclo
16*
9.0
3.75
Factor de eficiencia (e) 0.75
Rendimiento (u/h)
25.31
Análisis del volquete: asumiendo una distancia de acarreo libre de 300 metros y una velocidad constante (teórica) de 12 km/hora:
Tiempo fijo (carg a)
= 6 ciclos x 1.50min/ciclo= 9 minutos
Tiempos fijo (des carg a) = 4 minutos Tiempovariable=Distancia/velocidad
=
0.30
km
x
2/12
km/h=0.05horas
Tiempo de ci clo del volquete = 16 minutos
Este tiempo de ciclo del volquete representa también el TIEMPO DE
CICLO TOTAL de todo el proceso de corte y transporte.
ESTIMADO DE RENDIMIENTO DE TRANSPORTE EN OBRA.
El transporte de materiales en las obras de infraestructura vial es importante debido a la gran cantidad de material que se tiene que trasladar de un punto a otro, por ejemplo en el movimiento de tierras (excavación de material suelto, roca suelta y roca fija, terraplenes, mejoramientos, derrumbes, etc.), en el pavimento (sub base granular, base granular, concreto asfáltico, etc.), en las obras de drenaje (cunetas, alcantarillas, muros, sub drenes, pases vehiculares, zanjas de coronación, gaviones, etc.), en los puentes, en los túneles entre otros. Además en obra se tiene las canteras y depósitos de material excedente ubicados en diferentes puntos del tramo y con capacidades limitadas, haciendo que el transporte de materiales sea una partida que incide en el presupuesto de obra, por lo tanto merece que se analice a detalle. Con este fin, se va a analizar todos los recursos (mano de obra, materiales y equipos) que se usan para desarrollar el transporte de materiales, los rendimientos en obra, el ciclo y velocidad del volquete para diferentes distancias, los costos y riesgos.
El transporte con volquetes es una actividad que debe ser adecuadamente controlada ya que es uno de los principales puntos de fuga de recursos, este control es tedioso por la cantidad de unidades que normalmente se requieren. Pueden presentarse 2 situaciones:
Estar a cargo directamente de los volquetes Contratar el transporte por m3-km.
El costo de la partida de transporte de materiales, es la suma del costo de todos los recursos que se usan para ejecutar la actividad: mano de obra, materiales y equipos. El costo unitario resulta del costo total entre la producción del día.
Todos los resultados son de la obra “Rehabilitación y Mejor amiento de la Carretera Canta – Huayllay”, obtenidos entre el 2014 y 2015. La carretera Canta – Huayllay se encuentra ubicada en la parte central del país, en los departamentos de Lima, Junín y Pasco, pertenece a la Ruta Nº 018 de la Red Vial Nacional y se extiende sobre los departamentos de Lima, Junín y Pasco, provincias de Canta, Yauli y Pasco entre 2,800 m.s.n.m. y 4,680 m.s.n.m. (según expediente técnico).
La metodología que se va a usar para lograr nuest ro objetivo es la observación, donde a través de controles en obra del transporte de materiales vamos a recolectar la información necesaria y luego procesar. El control de volquetes debe ser realizado en forma minuciosa, a fin de evitar las pérdidas de tiempo y corregir las maniobras de carga, giro y descarga.
TARJETA DE CONTROL DE VOLQUETES U HOJA DE RUTA DEL VOLQUETE. Para obtener los datos del operador, del volquete, cantidad de combustible suministrado al volquete, tipo de material a transportar, capacidad del volquete, kilómetro inicial y final del recorrido, tiempo de inicio de carga del material, tiempo de salida del punto de carguío, tiempo de llegada al punto de descarga, tiempo de salida del punto de descarga, tiempo de llegada al punto de carguío, motivo de demora o paralización. Las distancias y los tiempos son anotados en cada viaje que realiza el volquete, y el formato es llenado por el operador del volquete, quien es capacitado para su correcto llenado. Asimismo nos permite saber la producción del día de cada volquete, a nivel de volumen del material transportado (m3) que luego en gabinete será procesado para el cálculo en m3-km.
PARTE DIARIO DE PRODUCCIÓN. Para obtener los recursos usados como mano de obra, materiales, equipos y producción diaria por frente de trabajo. Este formato es llenado por el controlador de campo, quien cruza información de la producción con el operador del volquete.
REPORTES DE CONTROL. Toda la información que se toma en campo debe ser procesado en gabinete por los ingenieros en una base de datos, que nos permita calcular todos los datos que requerimos.
Fórmulas a usar:
a) Número de viajes. Número de viajes=
ó
ó ()∗ ∗(% ó %)
ó
+ (/) + + (/ )
=
Donde: −=Tiempo para la maniobra de carga del volquete (minutos).
-=Tiempo para la maniobra de descarga del volquete (minutos).
-=Velocidad del volquete cargado (metros/ minuto). - =Velocidad del volquete vacío (metros/ minuto). -d = Distancia de transporte en mts.
b) Volumen transportado. Volumen transportado= (Capacidad del volquete)*(N°viajes).
c) Rendimiento por día. Rendimiento por día= Volumen transportado.
d) Costo del transporte por metro cúbico. +
Costo del Transporte/ =
Ejemplo:
DATOS. d(distancia de transporte).
5.4 km 3’ 30 km/h 2’ 35 km/h 10 horas S/. 150/h (incluye combustible y lubricantes). S/. 13.8 /h (incluye viáticos y beneficios sociales). 15 3
(Tiempo de carga del volquete). (Velocidad del volquete cargado). (Tiempo de descarga del volquete). (Velocidad del volquete vacío).
Jornada Costo del volquete Operador Capacidad del volquete 1° Cálculo del ciclo.
De la ecuación: (/ ) (/ )
3+ (
5400
) +2+ (
500
5400 583.333
) = 25.06 minutos
2°Número de viajes. Número de viajes=
ó ó
=
10∗60∗0.9 25.06
=21.55 viajes≈
.
3°Volumen transportado. Volumen transportado= (Capacidad del volquete)*(N°viajes). Volumen transportado= (15 3 )*(21).
Volumen transportado= 315 4° Rendimiento por día. Rendimiento por día= Volumen transportado.
Rendimiento por día= 315 /í 5°Costo del transporte. +
Costo del Transporte/ 3 =
-Costo del equipo= 10 h*S/.150/h = S/.1500 -Costo de operador= 8h*S/.13.80/h + 2h*(S/.13.8*60%) = S/126.96 /.1500 +/.126.96
Costo del Transporte/ 3 =
/í
Costo del Transporte/ =S/.5.17 /día
Esto se refiere cuando se contrata el transporte por m3-km, esta unidad se refiere al trabajo de transportar 1 m3 a la distancia de 1 km. El concepto de este tipo de medida del transporte, se basa en el concepto de centro de masas y centro de gravedad, es decir se idealiza el sistema como si todo el volumen a transportar estuviese concentrado en un punto (centro de masa del volumen) y fuese a ser transportado a un solo punto (centro de gravedad del tramo).
El transporte por lo general se mide en las siguientes partidas:
Transporte de material. Comprende el transporte de excedentes de corte, relleno, material de cantera, agregados, sub base, base, tratamientos superficiales, escombros y todo transporte en general.
Transporte de mezcla asfáltica. Comprende el transporte de mezcla asfáltica desde la planta hasta el lugar de colocación de la carpeta asfáltica. No es recomendable trabajar con resúmenes acumulados o totales de costo, ya que se distorsiona la evaluación del costo promedio. Usualmente para efectos de pago de valorizaciones de carretera se considera como unidad de medida las partidas: Transporte hasta 1 km. Transporte a más de 1 km.
Transporte hasta 1 km. Para el cálculo del rendimiento, se considera el ciclo completo de transporte (tiempos fijos y tiempos variables) y una distancia igual a 1,000 mts.
Transporte a más de 1 km. Para el cálculo del rendimiento, se considera que el ciclo incompleto de transporte (solo tiempo variable) y una distancia igual a 1,000 mts. Las unidades de medida para el transporte de materiales será el metro cúbico - kilómetro (m³ - km) de material transportado, o sea, el momento de transporte (T): el volumen de material en su posición f inal de colocación, por la distancia real de transporte. El contratista debe considerar en los precios unitarios de su oferta el carguío, los esponjamientos y las contracciones de los materiales, diferenciando los volúmenes correspondientes a distancias menores a 1 Km. y distancias mayores a 1 Km.
El momento de transporte (T) a pagar se calculará con la siguiente fórmula: T=VxD Donde: T:
: Transporte a pagar (m³ -km)
V:
: Volumen de material a transportar (m³).
D:
: Distancia de Transporte (km)
Tenemos una cantera distante de la carretera 3.9 km y llega a 100 m del centro de gravedad de un km redondo, quedando por lo tanto que la distancia de la cantera al centro de gravedad de una abs. del tipo (km A + 0000) de 3.9 + 0.1 = 4.0 km.
DATOS. Velocidad de volquete cargado Velocidad de volquete vacío Capacidad de volquete Tarifa de volquete Capacidad de pala de cargador frontal Tiempo del ciclo de cada palada
30 km/h 35 km/h 15 3 S/150.00/h 1.5 3 0.34 minutos
1°) Número de paladas. #paladas =
=
15
1.5
=10 paladas.
2°) Tiempo para que el volquete esté cargado. Tiempo-volquete cargado=#paladas*Tiempo del ciclo de cada palada= 10*0.34minutos= 3.4 minutos
3°) Tiempo de descargue. Suponiendo que serán dos minutos.
4°) Tiempo de transporte de volquete cargado. Transporte-volquete cargado=
=
4 000
=7.06 minutos
566.6667
5°) Tiempo de transporte de volquete vacío.
Transporte-volquete vacío=
6°) Tiempo total del ciclo. (3.4+2+7.06+6.9)=17.36 minutos≈0.29 horas
7°) Costo del ciclo. Costo del ciclo = 0.29 horas *S/150/h= S/.43.4
8°) Transporte de volquete. Transporte de volquete= 4 km*15 3 = 60 3 -km
9°) Costo de transporte. /.43.4/ℎ
Costo de transporte=
60
= S/. 0.72 / 3 -km
=
4 000 583.333
=6.9 minutos
