Estadstica y Probabilidades

Trabajo estadsticoTema: El consumo de petrleo y el desempeo del motor y capacidad utilizada por maquinarias

Integrantes:

Profesor

Seccin

Fecha de Entrega: 2015-1

Ttulo del proyecto

a. Ttulo: La relacin entre el consumo de petrleo y el desempeo del motor y capacidad utilizada por maquinarias pesadas

b. Variables de la Problemtica: Consumo de petrleo por hora: Es la cantidad mensual promedio por hora consumido por cada mquina medida en galones por hora. La cantidad de aceite de motor por hora: la cantidad medida en galones por hora La capacidad utilizada de carga: Es la capacidad en promedio utilizada mensualmente en m3. La potencia de motor de la mquina: La potencia del motor promedio mensualmente medido en HP.

Pregunta de Investigacin

Cul es la relacin que existe entre el consumo de petrleo en maquinaria pesada y el desempeo del motor y capacidad utilizada?

Objetivos del Trabajo

a. Objetivo General:

Analizar cmo afecta el desempeo del motor y la capacidad utilizada en el consumo de combustible por hora.

b. Objetivo especfico:

Evaluar el impacto de la cantidad de aceite de motor consumido por hora en el consumo de petrleo por hora. Identificar el impacto de la capacidad utilizada de carga y el consumo de petrleo por hora. Analizar la relacin entre potencia del motor de la maquinaria y su consumo en combustible.

Justificacin

a. Motivos: Esta investigacin ser de utilidad para analizar la relacin que tienen los factores como la capacidad utilizada, la potencia del motor y el aceite de motor en el rendimiento que tiene la maquinaria. Como es sabido, el consumo de combustible indica el nivel eficiencia del equipo y a la vez tiene un impacto muy fuerte en el costo por hora de funcionamiento de la mquina. En este caso, se podra identificar qu factores incrementan o disminuyen la cantidad de combustible por hora y as prever medidas de ahorro y de chequeo. Ya que el consumo de aceite de motor, por ejemplo, podra ser causado por alguna falla relacionada a este.

b. La importancia radica en su utilidad prctica, porque se puede analizar que factor tomar en cuenta para tratar de explicar el consumo de petrleo por hora, cuando este sea ms elevado de lo normal o se tenga, por el contrario, maquinas ms eficientes con menor consumo por hora. Los principales beneficiados sern las empresas proveedoras de servicios de alquiler de estas maquinarias, porque podrn tener un mejor control del consumo y as poder ahorrar en costos de combustible.

Marco terico

a. Marco Terico definicin y evaluacin de teorasEl mantenimiento preventivo as como la correcta inspeccin de los elementos relacionados al consumo de combustible es responsabilidad directa de profesionales, propietarios y administradores de maquinarias. Por ello, muchas de las marcas actuales suministradoras de estas poseen guas o manuales de uso y mantenimiento. Entre ellas, la de Komatsu ofrece algunas recomendaciones y consideraciones para el ahorro en combustible. Esto lo detalla en el documento Principios del Trabajo de Mantenimiento:Siempre mantenga su mquina en buenas condiciones a travs de las inspecciones recomendadas y mantenimientos para asegurar que su mquina pueda funcionar eficientemente con buen consumo de combustible. Los combustibles, aceites y agua usados para equipos de construccin se pueden comparar a pan y mantequilla, sangre, sudor y lgrimas para humanos. Las mquinas, no pueden trabajar sin alguna de ellas, y puede causar serios problemas si se usa alguno equivocado. No use combustible que contenga agua. No permita la entrada de tierra y polvo en el combustible. Asegrese de usar el combustible apropiado. Llene el tanque de combustible despus del da de trabajo. Drene el agua del tanque de combustible antes de encender el motor. Asegrese de reemplazar los aceites en el intervalo especificado. No permita la entrada de tierra y polvo en el aceite. No mezcle aceites de diferentes grados y marcas. Asegrese de llenar la cantidad especificada de aceite. No use agua no bebible como refrigerante. Cuando use anticongelante, siga las instrucciones de uso. Asegrese de llenar la cantidad de agua especificada. Reemplace los filtros peridicamente (en lugares de trabajo con condiciones de trabajo rigurosos, reemplazarlas en un intervalo menor). Nunca rese filtros (tipo cartucho) incluso estando limpios.

Adems, acerca de la medida utilizada para contabilizar la periodicidad de los cambios de aceite, segn Valderrama y Lpez (2001), en un paper sobre el Diagnstico Tcnico de Motores Diesel Mediante Anlisis Estadstico del Aceite Lubricante, afirman que Para que la informacin resulte vlida, acerca de que tan frecuente debe ser el cambio de aceite, se debe establecer un parmetro que indique el uso del motor. La medida debe considerar cualquier variacin en las condiciones de medicin que son debidas a las variaciones en el funcionamiento del motor. Las "horas de funcionamiento" es la medida del uso del motor ms comnmente utilizada en motores de aplicacin industrial, particularmente para motores Diesel que operan a niveles de potencia estables. Sin embargo, la medida "horas" necesita sofisticacin y puede ser que no indique el efecto de los niveles de potencia irregular en que opera el motor, la presin atmosfrica, u otras condiciones que pueden cambiar con el tiempo y cambiar los niveles de deterioro del motor. La potencia generada o utilizada, el combustible consumido, (por ejemplo en g/kW.h) puede proporcionar un mejor indicio acerca del uso de algunas aplicaciones. Entonces, podemos afirmar que al agregar la variable potencia de motor (HP) junto a la cantidad de aceite promedio de motor por hora, podramos confiar en mejores datos para futuros mantenimientos programados.Respecto al mantenimiento de la maquinaria, se tiene en su manual lo siguiente: El cap trasero permite acceso fcil desde el suelo al motor y a todos los puntos de verificacin de mantenimiento diario. Los visores del lquido estn ubicados a la altura de los ojos. Tres drenos remotos para el lquido refrigerante, aceite hidrulico y aceite del motor permiten acceso fcil para cambios rpidos y no perjudiciales al medioambiente.En referencia al aceite de motor y su impacto en el desempeo de los motores disel tenemos que: Es el consumo de aceite en un motor un factor determinante que nos seale que hay desgaste internos que nos obliguen a una reparacin mayor a mediano plazo? Existen varias razones por las que un motor puede consumir aceite, este consumo podr ser leve, moderado o grave y las afectaciones a las dems partes o sistemas del motor por este consumo estarn lgicamente asociada a que cantidad sea la que consume de aceite el motor.Debemos recordar que una de las metas principales y ms importantes del aceite dentro del motor es lubricar.

b. Contextualizacin del problema, unidad de anlisis y espacioSe tiene como base de datos los registros de la empresa Transportes Jhojesa de la Sra. Sabia Cndor Titular Gerente, del ao 2012. Las mquinas son un cargador sobre oruga (1), una retroexcavadora sobre oruga (2) y un cargador sobre ruedas (3). Se tiene en cada una de ellas la informacin de las cuatro variables a analizar, tal como se muestra en el cuadro siguiente:

Tabla1. Fuente: Elaboracin Propia.El anlisis se realiz a 3 maquinarias cada una con una muestra de 10 datos tomados de enero a octubre del 2012 por la empresa. Planteamiento del ProblemaEl problema es que la cantidad de consumo de petrleo por hora de las tres mquinas se ve influenciada por niveles de operacin distintos. La capacidad utilizada de carga, as como la potencia de motor mensual no son constantes debido al tipo de trabajo que realizan para una obra en Huancavelica. El terreno as como los materiales que son tratados y cargados, son diferentes, por ello los equipos deben de operar a distintos niveles de trabajo. Con ello, el control de combustible se volvi inestable y ocasion que no se elaboren presupuestos confiables sobre el gasto en combustible por mquina. Este anlisis permite corroborar la informacin para poder explicar que pas con el consumo variado de petrleo por hora en mquinas que operaron en una misma obra.

Desarrollo del problema

a. Combustible por hora (glns/h)

Tabla2. Fuente. Elaboracin Propia

El promedio de consumo de la primera mquina fue de 7.55 glns por hora. La primera mquina consume como mximo 8.30 glns por hora durante el ao. Durante los primeros 5 meses la maquinaria consumi 7.35 glns por hora. El mnimo consumido en el ao fue de 7.10 glns por hora. La mayora de meses consumi 7.20 glns por hora. El 25% de los meses, la primera mquina consume hasta 7.2 glns/h. El 75% de los meses, la primera mquina consume hasta 8 glns/h. El consumo de petrleo por hora en la primera mquina puede variar en 0.45 glns por hora en el ao. El consumo promedio de la segunda mquina fue de 6.22 glns por hora. La segunda mquina consume como mximo 7.5 glns por hora durante el ao. Durante los primeros 5 meses la maquinaria consumi 6.3 glns por hora. El mnimo consumido en el ao fue de 5 glns por hora. La mayora de meses consumi 5 glns por hora. El 25% de los meses, la segunda mquina consume hasta 5.5 glns/h. El 75% de los meses, la segunda mquina consume hasta 6.9 glns/h. El consumo de petrleo por hora en la segunda mquina puede variar en 0.86 glns por hora en el ao. El consumo promedio de la tercera mquina fue de 7.1 glns por hora. La tercera mquina consume como mximo 7.9 glns por hora durante el ao. Durante los primeros 5 meses la maquinaria consumi 7 glns por hora. El mnimo consumido en el ao fue de 6.5 glns por hora. La mayora de meses consumi 7 glns por hora. El 25% de los meses, la tercera mquina consume hasta 6.8 glns/h. El 75% de los meses, la tercera mquina consume hasta 7.5 glns/h. El consumo de petrleo por hora en la tercera mquina puede variar en 0.45 glns por hora en el ao.

b. Potencia de motor (HP)

Tabla3. Fuente: Elaboracin Propia

El promedio de potencia de motor de la primera mquina fue de 205 HP, de 139 HP para la segunda y de 237.5 HP para la tercera La primera mquina puede variar su potencia de motor en 13.12 HP, mientras que la segunda en 13.29 HP y la tercera en 16 HP durante el ao. Siendo la tercera la de mayor riesgo de variar. El mnimo en el ao fue de 190 HP para la primera, 120, para la segunda y 210 para la tercera. Durante los primeros 5 meses la primera maquinaria oper a 205 HP, la segunda a 137.5 HP y la tercera a 237.5 HP. El 25% de los meses, la primera mquina trabaj a 195 HP, la segunda a 130 HP y la tercera a 220 HP. El 75% de los meses, la primera mquina trabaj a 210 HP, la segunda a 150 HP y la tercera a 250 HP.

c. Aceite de motor (glns/h)

Tabla4. Fuente: Elaboracin Propia

El promedio de consumo de aceite de motor de la primera mquina fue de 0.17 glns/h, de 0.09 para la segunda y de 0.15 para la tercera La primera mquina puede variar su consumo de aceite de motor en 0.02 glns/h, mientras que la segunda en 0.01 glns/h y la tercera en 0.01 glns/h durante el ao. Siendo la primera la de mayor riesgo de variar. El mnimo consumido en el ao fue de 0.15 glns/h para la primera, 0.08 glns/h, para la segunda y 0.14 glns/h para la tercera. Durante los primeros 5 meses la primera maquinaria trabaj con 0.17 glns/h en promedio, la segunda a 0.09 glns/h y la tercera con 0.15 glns/h. El 25% de los meses, la primera mquina consumi 0.15 glns/h, la segunda 0.08 y la tercera 0.15. El 75% de los meses, la primera mquina consumi 0.18 glns/h, la segunda 0.09 y la tercera 0.16d. Capacidad utilizada (m3)Tabla5. Fuente: Elaboracin Propia

El promedio de capacidad utilizad de la primera mquina fue de 2.51 m3, de 0.84 para la segunda y de 3.41 para la tercera La primera mquina puede variar su capacidad de cuchara utilizada en 0.07 m3, mientras que la segunda en 0.33 m3 y la tercera en 0.07 m3 durante el ao. Siendo la segunda la de mayor riesgo de variar. Durante los primeros 5 meses la primera maquinaria trabaj con 2.48 m3 en promedio, la segunda a 0.9 m3 y la tercera con 3.40 m3. El mnimo de capacidad utilizada en el ao fue de 2.45 m3 para la primera, 0.07 m3, para la segunda y 3.3 m3 para la tercera. El 25% de los meses, la primera mquina utiliz 2.45m3, la segunda 0.6 y la tercera 3.4. El 75% de los meses, la primera mquina utiliz 2.55 m3, la segunda 1.1 y la tercera 3.5.

Anlisis con Grficos de Caja

El grfico de caja nos ayuda a comparar visualmente las muestras diferenciadas por tipo de maquinaria, en este caso la retroexcavadora resulta que consume menos que los otros dos equipos. El cargador sobre ruedas consume menos que el de oruga pero igual sigue siendo superior al cuartil 3 del consumo en la retroexcavadora. Adems, no se presentaron datos atpicos.

La potencia en promedio del motor es variada en cada una de las mquinas, dependiendo de mayor potencia la mquina realiz un trabajo de mayor intensidad, en este caso el cargador sobre ruedas es el que posee mayor potencia promedio. Adems, el de menor fue la Retroexcavadora, coincidiendo con su bajo nivel de consumo de petrleo en el grfico anterior.

Grficos de Dispersin

a. Combustible consumido por hora y la Potencia de motor

Poseen una relacin directa, quiere decir que ante un incremento en la potencia de motor de las tres mquinas tambin se incrementa el consumo de combustible por hora. La variable potencia de motor entonces estara afectando al mayor consumo de petrleo en este caso el cargador sobre ruedas fue el de mayor potencia de motor promedio y se asocia a su mayor consumo en relacin a la retroexcavadora. La potencia de motor afecta an ms al consumo que tienen las maquinas cuando la potencia bordea los 170 HP. Aproximadamente por cada 10 HP adicionales, el consumo de combustible se incrementa en 0.1gln/h

b. Combustible consumido por hora y la Capacidad Utilizada

El grfico representa una relacin directa entre la capacidad de cuchara utilizada por la maquinaria y su consumo de combustible por hora

La relacin entre estas dos variables es directa, segn lo que se puede visualizar, a mayor capacidad de cuchara utilizada, realizar trabajos ms pesados afecta a que el consumo de combustible se incremente. Aproximadamente, ante una capacidad adicional de 0.5m3 se incrementa el consumo en 0.22 glns/h. Las condiciones en las que trabajaron los equipos podran ser consistentes con los resultados, ya que la tercera mquina realiz mayores trabajos a niveles ms intensos y por lo tanto con mayores HP.

c. Combustible consumido por hora y el consumo de aceite de motor.

Segn el anlisis de datos, esta variable tambin influye de manera directa en el incremento del consumo de combustible en las maquinas. Aproximadamente por cada a gln/h consumido de aceite de motor, el consumo en combustible se incrementara en 16.58 gln/hora, lo cual significa un impacto mayor al proporcional a esta variable.

Conclusiones

Se concluye que las variables analizadas en el estudio, explican o ayudan a determinar con mayor precisin el futuro mantenimiento preventivo de las mquinas, y el presupuesto de los galones de petrleo y cronograma de revisiones. Cuando las maquinas operaron en condiciones pocos favorables se vieron expuestas a cambios en temperatura, por lo que la potencia debi incrementarse en algunos das y por el tipo de material que deban manejar en la obra. Por ello, ante un incremento en la potencia de motor, un incremento en la capacidad utilizada de la cuchara y con un efecto mayor an el de incrementar el consumo de aceite de motor, se puede utilizar este mtodo al comparar variables histricas. Adems. Se podrn tomar mejores decisiones en la empresa estudiada en el presente.

AnexosData Utilizada: Extraido de los reportes de trabajo de la empresa mencionada.DescripcinPotencia PromedioCapacidad UtilizadaAceite de MotorCombustiblePetroleo

Cargador sobre orugasHPm3glns/hgln/hr

Enero1952.450.157.20

Febrero2002.450.187.60

Marzo2102.550.178.00

Abril2252.650.198.20

Mayo1902.450.157.30

Junio1952.450.167.20

Julio1902.450.157.10

Agosto2252.600.208.30

Septiembre2102.500.187.20

Octubre2102.550.177.40

ext

Retroexcavadora sobre orugas

Enero1200.600.085.00

Febrero1350.700.086.00

Marzo1501.100.096.90

Abril1250.600.085.00

Mayo1400.900.096.60

Junio1400.800.096.70

Julio1350.800.086.00

Agosto1501.100.097.00

Septiembre1651.200.107.50

Octubre1301.000.095.50

Cargador sobre llantas

Enero2103.300.146.50

Febrero2203.400.146.60

Marzo2353.400.156.90

Abril2203.300.156.80

Mayo2503.500.177.20

Junio2403.400.157.00

Julio2553.500.167.50

Agosto2603.500.177.90

Septiembre2353.400.157.00

Octubre2503.400.167.60

Maquinaria analizadaRetroexcavadora VOLVO

Cargador sobre ruedas CAT

Cargador sobre oruga CAT 930

BIBLIOGRAFA

KOMATSU. Gua de ahorro de combustible. Tokio-Japn. Recuperado el 22 de mayo, de:http://www.komatsuklc.com/guiadeahorrodecombustible.pdf

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