ANALISIS DE RENDIMIENTO DE MAQUINARIAS DE CONSTRUCCION INTRODUCCION El rendimiento de una máquina debe medirse como el costo por unidad de material movido, una medida que incluye tanto producción como costo. Influyen directamente en la productividad factores tales como la relación de peso a potencia, la capacidad, el tipo de transmisión, las velocidades y los costos de operación. Hay otros factores menos directos que influyen en el funcionamiento y productividad de las máquinas, pero no es posible mostrarlos en tablas ni gráficas.
EFICIENCIA DEL EQUIPO La eficiencia comprende el trabajo, la energía y/o la potencia. Las máquinas sencillas o complejas que realizan trabajo tiene partes mecánicas que se mueven, de cómo que siempre se pierde algo de energía debido a la fricción o alguna otra causa. Así, no toda la energía absorbida realiza trabajo útil. La eficiencia mecánica es una medida de lo que se obtiene a partir de lo que se invierte, esto es, el trabajo útil generado por la energía suministrada.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS. En cuanto al uso y eficiencia del equipo mecánico en obra, estos dependen de los siguientes factores:
Factores primarios: a) Factores humanos.-Destreza y pericia de los operadores b) Factores geográficos.-Condiciones de trabajo y condiciones climáticas según su ubicación y altitud media c) Naturaleza del terreno. Para establecer el tipo o tipos de máquinas a utilizarse de acuerdo al material que conforma el terreno, en el cual se va trabajar (rocoso, arcilloso, pantanoso, etc.).
Factores secundarios: a) Proporciones del equipo.- Para determinar el volumen del equipo a emplear. b) Metas por alcanzar.-Para establecer rendimientos aproximados y tipos de máquinas a utilizar, de acuerdo a la misión y plazos. c) Distancias a la que los materiales deben transportarse o moverse.- Para establecer el tipo y cantidad de máquinas a utilizar, teniendo en cuenta: longitud, pendiente, condiciones del camino de acarreo, superficie de las áreas de carga.
1
d) Personal.-Para establecer de acuerdo a su capacidad de operación, mantenimiento, control y supervisión, el tipo de máquina que ofrezca mayores facilidades. e) Uso adecuado del equipo.-Para determinar con exactitud la maquina a utilizar para cada trabajo.
FACTORES PARA LA SELECCIÓN DE UNA UN A MAQUINARIA a) Tipos de materiales que se van a excavar. b) Tipo y tamaño del equipo para el transporte. c) Capacidad de soporte de carga del piso original. d) Volumen del material excavado que se va a mover. e) Volumen que se va a mover por unidad de tiempo. f) Longitud del acarreo. g) Tipo del camino del acarreo. h) Maniobrabilidad i) Compactación j) Costo
CLASIFICACION DEL EQUIPO MECANICO 1. TRACTOR 2. MOTONIVELADORA 3. CARGADOR FRONTAL 4. VOLQUETE 5. EXCAVADORA 6. RODILLOS 7. CARGADOR FRONTAL 8. RODILLO COMPACTADOR 9. PAVIMENTADORA
1) TRACTOR Factores de conversión volumétrico
Tipo de suelo Tierra suelta Roca suelta Roca dura
Factor de conversión 1.10 1.20 1.15
En una mayoría muy generalizada está diseñado para trabajos múltiples.
2
TRACTOR D-7 Largo (m) 4.12
Ancho (m) Alto (m)
Peso (kg)
Profundidad bajo el mar
2.46
11400
1.75
2.3
Tipos: Tractor sobre llantas: Trabajan mejor sobre superficies de grava, tierra común y de roca que están ligeramente niveladas. Tractor sobre oruga: Trabajan en tierra común, grava, arcilla y en suelos barrosos, en agua se recomienda que el agua no tiene que subir más arriba que las orugas. Rendimiento: ∗ ∗ ∗ 60 = /ℎ
Donde:
Q= Capacidad de la pala del empujador en material suelto F= Factor de conversión E= Eficiencia Cm= Tiempo que dura el ciclo de trabajo en minutos
2) MOTONIVELADORA Long itud por por perfil perfila ar (m) 312 m Ancho de la calzada mas bermas Motoniveladora modelo Número de pasadas Velocidad en primera pasada Velocidad en segunda pasada Velocidad en tercera pasada Velocidad en cuarta pasada Velocidad en quinta pasada Velocidad en sexta pasada Eficiencia
3
6m 120G 6 2 km/h 2 km/h 4 km/h 4 km/h 5 km/h 5 km/h 0.75
Calculo del tiempo total
=
2 ∗ 0.31 0.312 2 2 ∗ 0.312 0.312 2 ∗ 0.31 0.312 2 + + 0.75 0.75 ∗ 2 0.75 0.75 ∗ 4 0.75 0.75 ∗ 5
= 0.7904 ℎ
Cálculo del rendimiento =
∗ 0.312 ∗ 6 = 0.709 ℎ
= 2368.42 /ℎ
3) CARGADOR FRONTAL C arg ador frontal modelo modelo FR 140 Eficiencia Factor de esponjamiento Eficiencia del cucharón Distancia a transportar Velocidad de vuelta Velocidad de ida Tiempo de ascenso –descarga-ascenso Capacidad del cucharón en m3
Cálculo del ciclo de trabajo = + = =
20" = 0.333′ 60
50 50 + 10000 5000 60 6000 = 0.9′
= 0.9 + 0.33 0.333 3 = 1.23′
4
50/60=0.83 1.10 85% 50 m 10 km/h 5 km/h 20 min 2.5 m3
Cálculo del rendimiento Remplazando valores:
2.5 ∗ 0.83 .83 ∗ 1.1 1.10 0 ∗ 60 1.23′
=
= 94.64 /ℎ
4) VOLQUETE Factor de efici encia 50/60=0.83 Capacidad Distancia de transporte Factor de esponjamiento Velocidad del recorrido cargado Velocidad del recorrido descargado
10 m3 1 km 1.10 10 km/h 15 km/h
Cálculo del ciclo de trabajo = + = + = 1 + 3 = 4 =
1 1 + 10 /ℎ 15 /ℎ = 10′ = 4 + 10 = 14′
Cálculo del rendimiento ∗ ∗60 10 ∗ 0.8 0.83 ∗ 60 60 = = ∗ 14 ∗ 1.10 = 32.33 /ℎ
5) EXCAVADORAS 5
Maquina ingenieril usada primordialmente para realizar excavaciones y que excava bajo el nivel donde se encuentra.
Cálculo del rendimiento de una excavadora Fórmula de producción:
=
ó ∗ ∗ ∝ ∗
Donde:
Vcucharón= Velocidad del cucharón Tciclo= Tiempo de ciclo Ef= Factor de eficiencia f = Factor de ángulo y altura de corte f v= Factor de volumen Volumen del cucharón: se considera la capacidad colmada, afectada por los factores de llenado
ó = ∗
Eficiencia.- La eficiencia de una excavadora puede llegar a 50 min/hora Tiempo del ciclo.- Un ciclo se considera como el total de las operaciones de corte, giro con carga, desplazamiento o viaje, descarga, giro vacío y regreso vacío.
Volumen del cucharón (m3) 0.76 0.76-1.15 1.5-1.9 2.3 2.7 3 3.8
Tiempo de las fases de trabajo en segundos Carga 5 6 6 7 7 7 7
Giro con carga 4 4 4 5 6 6 7
6
Descarga
Giro vacío
Total
2 2 3 4 4 4 4
3 3 4 4 5 5 6
14 15 17 20 22 22 24
6) RODILLOS
=
∗ ∗ ∗ ∗ 100
Donde:
D= Profundidad en metros, de la capa de material suelto: 0.3 m A= Ancho efectivo del rodillo compactador, en metros: 1.67 N= Número de pasadas necesarias para compactar: 4 R= m3 de material suelto compactado en una hora V= Velocidad en km/h de la máquina que compacta: 0.8 km/h E= Eficiencia de la preparación, aproximadamente: 0.83
=
0.8 0.8 ∗ 0.8 0.83 ∗ 0.3 0.3 ∗ 1.6 1.67 7 ∗ 10 100 4 = 83.166 /ℎ
CÁLCULO DEL NÚMERO DE VOLQUETES QUE REQUIERE UN CARGADOR FRONTAL
=1+
Donde
N= Número de volquetes T2=Tiempo del transporte del volquete (minutos) T1= Tiempo necesario para llenar la tolva del volquete (minutos)
7
=
=
∗
Donde
n= Número de paladas del cargador frontal: Cm= Capacidad del volquete: 10 m 3 Qc= Capacidad del cucharón: 2.5 m 3 Kc= Eficiencia del cucharón: 85% T2= T3+T4+T5: 11’ T3= Tiempo de ida del volquete:
6’
T4= Tiempo de descarga: 1’ T5= Tiempo de regreso:
4’
10 = 2.5 ∗ 0.85
= 4.70 ≅ 5
= 4.70 ∗ 1.23 = 5.781 5.781
=
1 + 11′ 5.781
= 2.90 ≅ 3
8