[Escribir texto] Pgina 12ANALISIS DE RENDIMIENTO DE MAQUINARIAS DE CONSTRUCCIONINTRODUCCIONEl rendimiento de una mquina debe medirse como el costo por unidad de material Movido, una medida que incluye tanto produccin como costo. Influyen directamente en laProductividad factores tales como la relacin de peso a potencia, la capacidad, el tipo de Transmisin, las velocidades y los costos de operacin. Hay otros factores menos directos que influyen en el funcionamiento y productividad de las mquinas, pero no es posible Mostrarlos en tablas ni grficas.EFICIENCIA DEL EQUIPOLa eficiencia comprende el trabajo, la energa y/o la potencia. Las mquinas sencillas o complejas que realizan trabajo tiene partes mecnicas que se mueven, de cmo que Siempre se pierde algo de energa debido a la friccin o alguna otra causa. As, no toda la Energa absorbida realiza trabajo til. La eficiencia mecnica es una medida de lo que se obtiene a partir de lo que se invierte, esto es, el trabajo til generado por la energa Suministrada.FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS.En cuanto al uso y eficiencia del equipo mecnico en obra, estos dependen de losSiguientes factores:Factores primarios:a) Factores humanos.-Destreza y pericia de los operadoresb) Factores geogrficos.-Condiciones de trabajo y condiciones climticas segn suUbicacin y altitud mediac) Naturaleza del terreno. Para establecer el tipo o tipos de mquinas aUtilizarse de acuerdo al material que conforma el terreno, en el cual se vaTrabajar (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 deMquinas a utilizar, de acuerdo a la misin y plazos.c) Distancias a la que los materiales deben transportarse o moverse.-ParaEstablecer el tipo y cantidad de mquinas a utilizar, teniendo en cuenta:Longitud, pendiente, condiciones del camino de acarreo, superficie de las reasDe carga.d) Personal.-Para establecer de acuerdo a su capacidad de operacin,Mantenimiento, control y supervisin, el tipo de mquina que ofrezca mayoresFacilidades.e) Uso adecuado del equipo.-Para determinar con exactitud la maquina a utilizarpara cada trabajo.FACTORES PARA LA SELECCIN DE UNA MAQUIMNARIAa) Tipos de materiales que se van a excavar.b) Tipo y tamao 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) Maniobrabilidadi) Compactacinj) CostoCLASIFICACION DEL EQUIPO MECANICO1. TRACTOR2. MOTONIVELADORA3. CARGADOR FRONTAL4. VOLQUETE5. EXCAVADORA6. RODILLOS7. CARGADOR FRONTAL8. RODILLO COMPACTADOR9. PAVIMENTADORA1) TRACTOR:Factores de conversin volumtrica:Tipo de sueloTierra sueltaRoca sueltaRoca dura Factor de conversin1.101.201.15Es una mayora muy generalizada esta diseado para trabajos mltiples.TRACTOR D-7Prof. Bajo elLargo(m)4.12Tipos: Ancho(m)2.46 Alto(m)2.3 Peso(Kg.)11400 agua (m)1.75Tractor sobre llantas: Trabajan mejor sobre superficies de grava tierra comn yDe roca que estn ligeramente nivelada.Tractor sobre oruga: Trabajan en tierra comn grava arcilla y en suelos barrososEn agua se recomienda que el agua no tiene que subir ms arriba que las orugas.Q = capacidad de la pala del empujador en material sueltoF = Factor de conversinE = eficienciaCm = tiempo que dura el ciclo de trabajo en minutos2) MOTONIVELADORA- Longitud por perfilar en metros- Ancho de la calzada mas bermas- Motoniveladora modelo- Nmero de pasadas- Velocidad en primera pasada 312m.6 m.120 G62 km/h - Velocidad en segunda pasada- Velocidad en tercera pasada- Velocidad en cuarta pasada- Velocidad en quinta pasada- Velocidad en sexta pasada- EficienciaCALCULO DEL TIEMPO TOTAL: 2x0.312 2x0.312 2x0.312T = ------------- +-------------- + --------------- 0.75x2 0.75x4 0.75x5t = 0.7904 h.CALCULO DEL RENDIMIENTOR = (D x a) tR = 0.312x60.709 hR = 2368.42 m/h3) CARGADOR FRONTAL- Cargador frontal modelo- Eficiencia- Factor de esponjamiento- Eficiencia del cucharn- Distancia a transportar- Velocidad de vuelta- Velocidad de ida- El tiempo de ascenso-descarga-descenso- Capacidad del cucharn en m 2 km/h4 km/h4 km/h5 km/h5 km/h0.75FR 14050/60=0.831.1085%50 m.10 km/h5 km/h20 min2.5mCALCULO DEL CICLO DE TRABAJOCm = tf + tvtf = 20 / 60 = 0.333`tv = 50 + 50 10000 5000 60 6000tv = 0.9`Cm = 0.9`+ 0.333` = 1.23`CALCULO DEL RENDIMIENTOReemplazando valores:R = ( 2.5x0.83x0.85x1.10x60 ) / 1.23`R = 94.64 m/h4) VOLQUETE- Factor de eficiencia- Capacidad- Distancia de transporte- Factor de esponjamiento- Velocidad del recorrido cargado- Velocidad del recorrido descargadoCALCULO DEL CICLO DE TRABAJO:Cm = tf + tvtf = tiempo de descarga + tiempo de cargaTG = 1 + 3 = 4`tv = 1 km + 1 km10 km/h 15km/htv = 6 +4tv = 10Cm = 4`+ 10` = 14`CALCULO DEL RENDIMIENTOR = Q x G x 60Cm x F E=50/60=0.83QU= 10m1.00 km.1.1010 km/h15 km/hR = 10m x 0.83 x 60 14` x 1.10R = 32.33 m/h5) EXCAVADORASMaquina ingenieril usada primordialmente para realizar excavaciones y que excavabajo el nivel donde se encuentra.CLCULO DEL RENDIMIENTO DE UNA EXCAVADORAFrmula de ProduccinVcucharnPexcavadora! Dnde: Tciclo Ef ffcavVcucharn: volumen del cucharnTciclo : tiempo de cicloEf : factor de eficienciafca : factor de ngulo y altura de cortefv : factor de volumenVolumen del cucharn: Se considera la capacidad colmada, afectada por losfactores de llenado.cucharn! fcolmadollenadoEFICIENCIA.- La eficiencia de una excavadora puede llegar a 50 min/horaTIEMPO DEL CICLO.- Un ciclo se considera como el total de las operaciones de corte,giro con carga, desplazamiento o viaje, descarga, giro vaco y regreso vaco. volumen de cucharon tiempo de las fases de trabajo, en segundos(m3) giro concarga carga girodescarga vacio total6) RODILLOS 0.760.76 - 1.151.5 - 1.92.32.733.8 56677778 4445667 2234444 3 143 154 174 205 225 226 24R = V x E x D x A x 100NEn la que:D = Profundidad en metros, de la capa de material suelto 0.3 m.A = Ancho efectivo del rodillo compactador , en metros 1.67N Nmero de pasadas necesarias para compactar 4.R = M de material suelto compactado en una hora.V = Velocidad en km/h de la mquina que compacta 0.8 km/h.E = Eficiencia de la preparacin, aproximadamente 0.83R = 0.8 x 0.83 x 0.3 x 1.67 x 1004R = 83.166 m/hR = 665.328 m/daCALCULO DEL NUMERO DE VOLQUETES QUE REQUIERE UNCARGADOR FRONTALN = 1 + t2t1N : n de volquetes.t2 : Tiempo de transporte del volquete (minutos)t1 : Tiempo necesario para llenar la tolva del volquete (minutos)t1 = n Cm n = QvQc Kcy n = Nmero de paladas del cargador frontal.y Cm : Capacidad del volquetey Qc : Capacidad del cucharn10 m 85% 11` 6` 1` 4` 2.5 m y Kc : Eficiencia del cucharny t2 : t3 + t4 + t5y t3 : Tiempo de ida del volquetey t4 : Tiempo de descargay t5 : Tiempo de regreso n = 10 m 2.5m * 0.85 n = 4.70 $ 5 t1 = 4.70 x 1.23 ` = 5.781 N = 1 + 11` 5.781N = 2.90 $ 3 Volquetes1. TRACTORES1.1. DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DEL EQUIPOSon mquinas que transforman la potencia del motor en energa de traccin, para excavar, empujar o jalar cargas. Es un equipo fundamental para las construcciones, por su amplia versatilidad es capaz de realizar una infinidad de tareas.Se fabrican sobre orugas o enllantados:Los tractores sobre orugas desarrollan una mayor potencia a menor velocidad, los de ruedas trabajan a mayor velocidad con un menor aprovechamiento de la energa del motor, su fuerza de traccin es considerablemente menor a la del tractor de orugas.1.1.1. TRACTORES DE ORUGASTienen la ventaja de trabajar en condiciones adversas, sobre terrenos accidentados o poco resistentes, en lugares donde no existen caminos, ya que es capaz de abrir su propia senda. Puede transitar por laderas escarpadas y con fuertes pendientes.Generalmente forma parte del primer contingente de mquinas que inician una obra, ya sea abriendo sendas, efectuando la limpieza y desbosque del terreno o realizando las tareas de excavacin.Se utiliza para una variedad de trabajos, tales como excavacin, desbroce de rboles y arbustos, remolque de trallas sobre terrenos inestables, pantanosos y con fuerte pendiente, remolque de apisonadoras, arados, etc., como pusher para el movimiento de trallas. Tambin se utilizan para trabajos de mayor precisin, como ser nivelacin de terraplenes, desmonte de los lugares de corte, empuje y acopio de materiales, apertura de cunetas, peinado inicial de taludes, etc.Se fabrican tractores con motores cuya potencia vara de 70 a 800 HP o ms.1.1.2. TRACTORES CON NEUMATICOSPueden desarrollar altas velocidades llegando a 60 KM/Hora, con la desventaja de que su fuerza tractiva es mucho menor, debido a que el coeficiente de traccin es menor para los neumticos. Para su operacin requieren superficies estables y uniformes, con poca pendiente, para evitar hundimientos que disminuyen su traccin.Los tractores sobre neumticos pueden recorrer distancias considerables sin daflar los pavimentos, por lo cual se utilizan en el mantenimiento de vas asfaltadas y con preferencia en el transporte de materiales a largas distancias, como por ejemplo los tractores que remolcan trallas.Los tractores de neumticos pueden estar montados sobre dos o cuatro ruedas, de acuerdo al trabajo que van a ejecutar.Los tractores de dos ruedas tienen fcil maniobrabilidad, para hacer giros en espacios reducidos. Su fuerza de traccin es mayor comparada con el de cuatro ruedas, debido a que la resistencia a la rodadura es menor por tener un solo eje. Su costo de mantenimiento es menor por el menor nmero de llantas.Los tractores de cuatro ruedas tienen mayor estabilidad, por lo cual pueden transitar por caminos ms accidentados y desarrollar una mayor velocidad. Tienen la ventaja que pueden desacoplarse de la unidad de remolque y usarse para otros fines.1.1.2.1. DOZERSLos DOZERS se definen como tractores dotados de una hoja topadora montada en la parte delantera y al frente de los mismos.La hoja tiene una seccin transversal curva para facilitar el trabajo de excavacin, en su parte inferior esta provista de piezas cortantes atornilladas denominadas cuchillas y en ambos extremos una puntera tambin atornillada.Las hojas estn -unidas al chasis de la oruga por dos brazos laterales, que tienen accionamiento hidrulico, mediante dos pistones de doble accin que soportan los brazos laterales y son movidos por la presin de una bomba hidrulica de alta presin.Los DOZERS se subdividen, de acuerdo al ngulo de trabajo de su hoja en tres tipos principales: BULLDOZERSon tractores que tienen la hoja topadora fija, perpendicular a su eje longitudinal, trabajan en lnea recta, solo tienen movimiento vertical. La hoja puede inclinarse girando sobre el eje horizontal. Su uso es ms productivo y econmico en el empuje de materiales producto de excavaciones, o para excavaciones y rellenos en lnea recta.ANGLEDOZERSon tractores equipados con una hoja topadora movible que puede girar hasta un ngulo de 30 grados, con respecto al eje longitudinal del tractor. Su hoja tambin puede inclinarse ligeramente bajando una de sus punteras con respecto al extremo opuesto. Su uso es ms eficiente en trabajos a media ladera.TILDOZEREsta mquina tiene un sistema de giro en la hoja topadora, giro horizontal y vertical a travs de un sistema de mandos hidrulicos.Otras veces se monta la cuchilla detrs del tractor, constituyndose as otra rama de mquinas de la misma aplicacin de los DOZERS.En cada caso existen ventajas y desventajas, espacialmente por el sistema de mantenimiento que se debe efectuar en la mquina, los mandos hidrulicos son ms caros para su mantenimiento en tanto que los mandos por cable son fciles y de menos costo, aunque actualmente el sistema de mandos por cable ya no existe.2. ALGUNAS DIFERENCIAS ENTRE TRACTOR ORUGA Y UNO NEUMTICOORUGASNEUMATICOSMayor traccin (fuerza)En un rio se deteriora la orugaNo deteriora el pavimentoTiene que ser transportado en un caminSe desestabiliza mas rpidoFunciona bien en grandes volmenes de tierraTrabaja mejor en un rio, suelos granulares, dunasTrabaja bien en suelos arcillosos, mojadosCon fango patinaDistancia mxima econmica = 100 mDistancia mxima econmica = 150 180 m3. CAMPO DE APLICACIN El campo de aplicacin de los buldceres es amplsimo, no limitndose a las labores constructivas, principalmente. En la construccin se emplean en la ejecucin de grandes movimientos de tierra en obras viales (carreteras, autopistas, vas frreas y aeropistas); construccin de trochas y caminos, etc. Todo esto da idea de su gran campo de utilizacin. Los trabajos especficos que pueden realizar son los siguientes:Corte masivo, explotacin de canteras, desbroce, apilamiento de materiales.En general en procedimiento a seguir para realizar la seleccin del buldcer idneo, tcnica y econmicamente para hacer un trabajo es:Conocer las caractersticas del trabajo a realizar (dureza del suelo, distancia media de trabajo, dimensiones principales de la labor, etc.)Definir los parmetros fundamentales del equipo (potencia, peso, capacidad) as como sistemas de mando y rganos de trabajos disponibles.Elegir el equipo idneo como aquel de potencia, parmetros y caractersticas mas adecuadas a la actividad a realizar, de forma tal de asegurar mnimos costos con altos rendimientos.3.1. MTODOS DE TRABAJO Para el ingeniero civil es muy necesario poseer conocimientos sobre como realizar cada una de las operaciones y actividades antes mencionadas, por su estrecha relacin con el rendimiento que puede obtenerse durante su ejecucin.3.1.1. CORTE MASIVO 3.1.2. EXPLOTACIN DE CANTERAS O EXCAVACIONES EN PRESTAMOS (CANTERAS O BANCO DE MATERIALES)Es una de las laboras ms fciles a realizar consistiendo en la ejecucin de tres fases u operaciones:Extraccin o excavacin.Acarreo.Apilado; con lo cual se posibilita que los equipos de carga tomen el material con facilidad. Debe de trabajarse en tramos 25 m para evitar perdidas de volumen de material excavado, obtenindose mayores rendimientos. 3.1.3. DESBROCEEsta operacin consiste en eliminar las hierbas y arbustos existentes en una rea determinada (excluye los arboles de dimetro mayor a 30 cm)Mtodo: (usando hoja normal). Se coloca la hoja a nivel del suelo para ir eliminando todo arbusto, matorral, etc. Existente. Evadiendo los arboles troncos y piedras sobresalientes.4. PARTES PRINCIPALES5. RENDIMIENTOS DE TRACTOR ORUGA Y CON NEUMTICOSEl factor de correccin se toma segn las condiciones del trabajo y las condiciones del material que se va a mover. A continuacin se muestra una tabla donde se presentan diferentes factores de correccin segn las condiciones de trabajoCONDICIN DE TRABAJOTRACTOR ORUGATRACTOR DE RUEDASOPERADORExcelente 1.001.00Bueno 0.750.50Deficiente0.600.60MATERIALArena hmeda 0.850.75Arena seca0.800.70Arena suelta0.900.85Rocas desgarradas0.6 0.80Terreno lodoso0.800.80Tierra firme (limo o arcilla)0.850.80Tierra suelta ( limo o arcilla)0.900.85Tierra suelta seca ( limo o arcilla)0.950.95EFICIENCIA DE TRABAJO50 min/hora0.830.8340 min/hora0.670.676. MANTENIMIENTO DEL EQUIPOcambio de aceite de motor a las 250 hrs.Cambio de filtro de aceite a las 250 hrs.Cambio de filtro de petrleo a las 250 hrs.Cambio de filtro de aire a las 250 hrs.Cambio de aceite hidrulico a las 1000 hrs.Cambio de aceite de sistema de transporte a las 1000 hrs.Cambio de aceite mandos finales a las 1000 hrs.Tambin suelen llevar un escarificador (ripper) normalmente de 1,2 3 vstagos con dientes.APLICACIN: Sirve para excavaciones superficiales, excavando, transportando y amontonando dentro del radio de accin de cargadoras y caminos, siendo las distancias pequeas (20m. 100m.).Cuando utilizamos los ripper, los dientes que tienen descienden clavndose en el terreno y al ser arrastrado produce profundos surcos, quebrantndolo y aflojndolo cuando sea demasiado duro el terreno o cohesivo para fragmentar las rocas y preparar el terreno para su arranque mediante la hoja empujadora.