ROQUE ZEPEDA ZUÑIGA

INSTITUTO TECNOLÓGICO
DELACONSTRUCCIÓN,A.C.
LICENCIATURAENINGENIERÍA DECONSTRUCCIÓN CON
RECONOCIMIENTO DEVALIDEZOFICIAL DEESTUDIOS
DELAS.E.R SEGÚNACUERDONo. 84330
DEFECHA27 DENOVIEMBREDE1984.
CONTROLDEPRODUCTIVIDADDELASMAQUINAS
YEQUIPOSDECONSTRUCCIÓN
TESISPROFESIONAL,QUEPARAOBTENER
ELTITULO DELICENCIADO ENINGENIERÍADE
CONSTRUCCIÓNPRESENTA:
ROQUE ZEPEDA ZUÑIGA
MEXICOD.F. 1996
Amis padres...
Queconsuejemplo yapoyomehan
impulsadosiempreasuperarme.
Ami esposa...
Pordarmetodosuamory confianza
paraalcazarlametatrazada.
Amis hijos...
Esperandosedencuentaquesiempre
seresuamigoyquemeimportamucho
susuperación.
Amis hermanos...
Porsuapoyoyconfianza que
siempremehantenido.
Atodosmisamigos...
AGRADEZCOMUYESPECIALMENTEAL:
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LACONSTRUCCIÓN, A.C.
AMISMAESTROS ,ASESORESYMIEMBROSDELJURADO:
ING.JOSÉA.AGUIRRE BALCELLS.
ING.RAUL IBARRA RUIZ.
ING.ARTURO FLORES ALDAPE.
ING.RAULANTONIOCORREAARENA
ING.ROGELIOEPIGMENIOCASTILLO A .
ATODASLASPERSONASQUEMEAYUDARONDEALGUNA
FORMACONESTETRABAJO.
ÍNDICE
CAPÍTULOS
Justicicación
Objetivos
Metodología
Introducción
I.Definición
II.Productividad yeficiencia deequipodeconstrucción
III.- Producción delasmáquinas
IV.Factoresdeseleccióndelequipo
V.Productividad delequipotractor
VI.Productividad deunamotoconformadora
VII.- Productividad deunamotoescrepa
VIL- Productividad deuncargadorfrontal
VIII.1.-Productividadycostosdecargadoresportransportador debandas
IX.Productividad enlasoperacionesdeexcavacióndetrincheras
IX. 1.- Productividad delaspalas
IX.2.- Aplicaciónyproductividad delasgrúas
IX.3.- Productividad deunadragadearrastre
X.Equipodeacarreo
X.1.- Usoyproductividaddelosequiposdeacarreo
X.2.- Determinación delaproducción deequiposdecargayagragados
XLDiagramadeflujoparaelprocesodeproduciondeagregados
XIL- Productividad ycostodelasbombasdeconcreto
XIIL- Equipoparalaproduccióndemezclasasfálticas
XIII. l.-Plantadeasfalto deproducciónporlotes
XIII.2.-Secadordeagregados
XIII.3.-Cribadoyalmacenaje deagregadoscalientes
XIII.4.-Dosificación delosmaterialesdellote
XIII.5.-Mezcladó'ehunamezcladoradepaletas
XIV.- Planta/oe asfalto deproducción continua
XV.- Productividad delasplantasdeasfalto
Concpciones
Bibliografía
PAG.
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131
8
J U S T I F I C A C I Ó N
Durantemividadetrabajo ,enelmediodelaconstrucciónmehedado
cuenta ,queestepaísnecesita ,quelaproduccióndecadapersonasealamejor, estoes
porque cada sexenio el sistema degobierno nosponeen latesitura devolver a empezar,
portal motivo laproducciónesmuy importante ,yaqueconlosciclosdetrabajo sepuede
reducirloscostoseconómicosasumenorexpresiónconelmejorrendimientoposible.
Para la productividad y eficiencia de los equipos de construcción , es
muy importante conocer y estudiar cada equipo , ya que por los motivos anteriormente
expuestos,unodelosrubroseconómicosmásgolpeados ,eslaindustriadelaconstrucción
lacualtienelanecesidaddeproduciryeficientizarcadaunodesuscomponentesmecánicos
yrecursoshumanos ,paraqueelpaíssepuedamantenerenunnivelmedioyrazonableen
productividad.
Conforme meadentroenmitrabajo alpasodeltiempo mehanacidola
inquietud de expresar el estudio de la productividad de estos equipos , para que de esta
manerasepuedaevitarlasperdidasytiemposmuertos ,quesonunconceptomuycostoso
para las dependencias y compañías , por lo expresado anteriormente , me decidí a
desarrollar eltema:CONTROLDEPRODUCTIVIDAD DELASMAQUINASYEQUIPOSDE
CONSTRUCCIÓN ,comotrabajo recepcionalquecreoesunconcepto muyimportantepara
laindustriadelaconstrucción.
9
OBJETIVOS
Elpresentetrabajotienecomoobjetivogeneralquelosconstructoresse
den cuenta de la necesidad de establecer un sistema , programable , con factores de
selección ,paralaproductividadyeficienciadelosequiposdeconstrucciónenbeneficiode
laobraydelaempresa.
OBJETIVO
PARTICULAR
Despertar el interés de los constructores por la importancia de la
productividadyeficienciadelosequiposdeconstruccióndesdeunpuntodevistaprofesional
paralareduccióndecostosenobrayempresa.
B I B L I O T E C A
10
M ETODOLOGIA
1.- Pormiexperienciaeneltiempoquehelaboradoenlaindustriadela
construcción , medicuentadeloimportantedelaproducciónacualquiernivel.
2.- Lamayoríadelosmediosdecomunicaciónnosponenapensaren
lanecesidadquesetienederesolverlaproblemáticadelsubdesarrollo , faltade
productividad.
3.- Elsubdesarrollo ,nosobligaalanálisisparapoderdeterminarsus
causas,problemasyefectosdeproductividad.
4.- Haciendousodetodalainformaciónydocumentaciónobtenida,
propongoalgunasbasestécnicasyprácticasquesepuedenemplearparaestablecerun
sistema , porequipo , deacuerdoalasnecesidadesenparticulardecadaobra.
5.- Esperandoseadeayudalopropuesto,conloquesepodraatacar
laproblemáticadetectada.
11
INTRODUCCION
Tratardeexponertodoloconcernientealcontrolyproductividaddelos
equiposdeconstrucción.Enelpresentetrabajo,resultaríauntantocuantodifícil,porlos
alcancestangrandesdeltemaylacantidadtangrandedeequiposdeconstrucciónenla
actualidad.
Porlotantoeldesarrollodeestetópicoseencaminaprincipalmentea
tratarlosaspectosdeproductividaddelosequiposparareducirloscostosysermás
competitivosparalasempresasengenera..
Lacompetitividadquepuedehaberentrelasmismasempresasdepende
delaimportanciaqueseledealaproductividadencadacasoenparticular, lasempresas
grandesdependendelosprogramasdeproductividaddesusequiposyparquesvehiculares
quelamayoríadelasocasionessonmuygrandes.
Lasempresaspequeñascuyoequiposereduceamaquinaríamenor
como:revolvedoras ,malacates,apisonadoras,vibradores,etc.Tienenlanecesidadde
sermásproductivas , quelasempresasgrandesogigantessino,estasquebraríanporno
tenertantopodereconómico,partefundamentalenutilidades,indirectos, directosy
financiamiento ,loscualesseponenenjuegoenépocasderecesiónycrisiscomolasque
sevivenenlaactualidad.
12
Unprogramadeproductividad,comprendeelprocedimientoaseguir
paraelcumplimientodeunciclodetrabajoenelmenortiempoposible,conelmejorequipo
ylacantidaddeunidadesnecesarias, paradeestaformahacerlamayorcantidaddeciclos
enunahora.Reduciendocostosytiemposenelusodelamaquinariaincrementando
utilidadesenobrayporlotantoenlaempresa.
Losoperadoresdebendeserobservadosparapoderexaminarla
capacidaddecadaunoenparticular,deestaformacontratarlosmejoresposiblesdentrode
losparámetrosnormales, deproductividad hora-hombre.
13
1.-DEFINICIÓN.
-Productividad:calidaddeproductivo,capacidadogradodeproducción
porunidaddetrabajo.
Laproductividadtotaldeunfactorproductivosedefinecomolacantidad
deproductoquepuedeobtenersemediantelaaplicacióndedichofactor,asignandovalores
fijosalascantidadesempleadasdelosotrosfactores:
Paraunafuncióndeproducción.
LaproductividadtotaldelfactorXI será.
Elconceptodeproductividadtotalpermitedefinirlosconceptosde
productividadmediaydeproductividadmarginal.
GRÁFICADEPRODUCTIVIDAD
c
a
n
t
i
d
a
d
e
s
d
e
P
r
o
d
u
c
t
o
cantidadesdefactor
ProductividadmediaymarginaldelfactorXj
enlaProduccióndeq
14
ProductividadmediaymarginaldelfactorXIenlaproduccióndeQ.
Laproductividadmediadeunfactorproductivoeslacantidaddel
productoobtenidoporunidaddedichofactorconsiderado,oloqueesiomismo,la
productividadtotaldivididaporlacantidad empleada;paraelfactorXIlaproductividadserá:
Laproductividadmarginal,deunfactorproductivo sedefinecomola
relaciónentrelavariacionesdesuproductividadtotalylasvariacionesensucantidad
aplicada,permaneciendolasdemásconstantes,oloqueeslomismo, laderivadaparcialde
lafuncióndeproducciónconrespectoaifactorconsiderado,loqueseexpresaparaelfactor
XI como:
Delosdosconceptosdeproductividadqueseexponen,elconceptode
productividadmediasueleserelqueenlenguajecomúnseutilizamásfrecuentemente.
PRODUCTIVO:(Deellatínproductivus).
Quetienevirtuddeproducir.
PRODUCTO:
(Deellatín productus).
Cosaproducida,caudalqueseobtienedeunacosa
quevendeytambiénelcaudalqueunacosa
reditúa.
FORMULA DE PRODUCTIVIDAD
Xi= ^Q
= q (Ii,X 2 ,
Xn)
Xi
15
II.
PRODUCTIVIDADYEFICIENCIADEEQUIPOS
DECONSTRUCCIÓN.
Laproductividaddelosequiposdeconstrucción,eslaexpresiónparadesignarel
rendimientodelequipoenunahora.Paraobtenerlaproduccióndecualquiermáquinaes
indispensable conocer ycalcularlosfactores queintervienenenella,sonconstantesparael
análisisderendimientos ysemejantesparacualquiertipode trabajo quesedesarrolle. En
otraspalabras,laproductividad deunequipoindica elnúmerodeunidadesdetrabajoque
produceelequipoenunahora.Estonoes unacantidadñja paraunequipodado,sinoque
dependeprincipalmente delascondicionesdeltrabajo ydeladireccióndelmismo,asícomo
deladestrezadeloperador,desupersistencia,ydelacoordinación conlasdemásfuerzasde
construcción.Alamejorproductividadquepuedeesperarse,regidageneralmenteporlas
limitaciones dediseñodelequipo,seledenominaraproductividad óptimaodepico,qp.
Dichaproductividadestabasadaenqueelequipotrabajelos60minutoscompletosdecada
hora.Considerandounatoleranciaporfactorhumano,enlaproduccióndelequipono
automatizado,habráunrégimendeproducciónunpocomasbajoalquellamaremos
productividadnormal,qn.Estosuponequelamayoríadelosoperadores,notrabajanun
equipoasumáximorendimientoenformacontinua,sinoquetomanundescanso
aproximadamentecadahora.Laproductividadnormalpuedesuponerseigualala
productividadóptima,durante45o50minutoscadahora.Estosignificaqueqn(48/60)qp
=0.8qp.Elfactor 0.8puedeconsiderarsecomounpromedionormal,yseledenominafactor
deeficiencia detrabajo,fw.Adicionalmentealfactorfw,queesbastantepredecible,es
necesariousarunfactor dedireccióndeltrabajo,fj,paratomarencuentalasinterrupcionesde
operacióndelequipodebidasafactoresdependientesdeltrabajoydeladireccióndelmismo.
Lacombinacióndeestosdosfactoresdaunfactordeeficiencia generaldeoperación.Este
factordelaproductividadreal,faeselproductofwXfj,Y.
qa=faqp=fwfjqp=fjqn, endondeqa=productividadreal.
Laseccióndecostosdecarreteras delaOficinadeCaminosPúblicosdelosEE.UU.
determinó,trasunamplioestudiodelasoperacionesdeconstrucciónrealizadoqueeltiempo
medioproductivodelequipodurantelashoras detrabajo " netasdisponibles ",esde44
minutos, osea,del73%deesetiempo.
16
Estaeslaeficiencia detrabajo, fw, estamismaeficiencia vario,enlaconstrucciónde
carreteras, desdeunaproductividad altade53minutosporhora,paralosraspadoresdehoja
deempuje contractordeorugas,hastaunabaja de38minutosporhora,paralaspalas
motorizadas.
Enlasdeterminacionesdeproductividad,debereconocersetambién,quesilas
condiciones delmedioydeoperacióndeconstrucciónnosonadecuadosparaqueelequipo
realicesutrabajo, sereduciráaúnmáslaqpromedioparaelproyectototal.Algunosestudios
handemostradoqueeltiempoproductivomedioreal,enconstrucciónesmenordel50%del
tiempototaldisponible,consideralosretrasosmayores,de 15minutos omas,debido a:
reparacionesdelequipo,variacionesatmosféricas,planeación deficiente,etc.
TABLA No.l FACTORESDEEFICIENCIADELEQUIPO.
Eficiencia combinada, f.
Estado
general
Bueno
Promedio
Deficiente
Eficiencia
de
trabajo, f„
0.90
0.80
0.70
_,,.
f]U'^,
*,A
Condición de dirección
del trabajo
Irab., f¡ de trabajo Bueno Promedio Deficiente
1.00
0.85
0.65
Bueno
Promedio
Deficiente
0.90
0.80
0.70
0.77
0.68
0.60
0.59
0.52
0.45
Se sugierenalgunosvaloresrepresentativosparalaseficiencias detrabajo yparalos
factores dedirección delmismo,quepodránutilizarseenlaestimacióndeproductividades
paracondiciones dadas. Estaseficiencias consideranelelementohumano,ladisposicióndel
trabajo, lascondicionesatmosféricas lasfallas delamaquinariayladisponibilidaddepartes
derepuestoydeservicio.Enlaplaneación, lautilizacióndelasproductividades delequipo
debeserlógicayrealista.Eltécnicodeplaneación debeconocerlasyaplicar sucriterioal
utilizarla.
Alcompararunequipoconotro,oalconsiderar variosequiposenoperación
simultanea, lasproductividades usadasdecadaunodebensercomparables.
17
Engeneral,loanteriorsignifica quedebeusarse,yasealaproductividad óptima,ola
normal,paracadaequipo,entalesdeterminaciones.Deestamanera,lacondicióndedirección
deltrabajo, quenodependedelequipo,noafectara lacomparación.
Laproductividad delequipodeconstrucciónesunabaseimportanteparasuselección
alplanearunaoperación.
Alseleccionarelequipocorrectopararealizarunaoperacióntotalquerequiera
muchashorasdetrabajo,debentomarseenconsideración las eficiencias.
III.
PRODUCCIÓNDELASMAQUINAS.
Paraobtenerlaproduccióndecualquiermáquinaesindispensableconocerycalcular
losfactores queintervienenenella,sonconstantesparaelanálisisderendimientosy
semejantesparacualquiertipodetrabajo quesedesarrolleysonlossiguientes:
1. PRODUCCIÓNDELASMAQUINAS.
a). Capacidad delamáquina:
Loprimeroesdeterminarlacapacidaddelamáquina,locualdenominamos "LA
CARGA"porciclo.
b). Tiempodelciclo:
Lasegundaoperaciónescalculareltiempodelciclodelamaquinanormalmente,se
divideenseismovimientos:extracción,carga,acarreo,maniobras,descargayregreso.
Hallandoeltiempodelciclo,puededeterminarseelnúmerodeciclosporhora.
c). Producciónporhora:
Eltercerpuntoconsisteencalcularlaproducciónporhoramediantelamultiplicación
delacargaporcicloyelnúmerodeciclosporhora.Conestoseobtieneunaproducciónpor
horaal 100%deEFICIENCIA.Luegosemultiplicaelresultadoporelfactordeeficiencia en
eltrabajo, elcualsebasaenelempleodeltiempo.
18
d).Lacuartaoperaciónesconsiderarlosfactores decorrecciónquehaya.Estos
factorespodríanbasarseenlaaptituddeloperador,losmétodosdeproducción,eltiempo
atmosférico, eltransitodevehículos,causasdefuerza mayor,etc.Lahabilidaddeun
contratistaparadeterminaryemplearestosfactoresdecorrección,enlascondiciones
existentes,tendrágraninfluencia ensuéxitoenlasoperacionesdemovimientodetierras.
Medianteestascuatrooperaciones,sehallalaproducciónestimadadelamáquinaen
unahora.Estoeselresultadodelacomprensiónyutilizacióndelosfundamentos de
movimientodetierras.
Paraestimarlaproducción,utilizamoslascuatrooperacionesbásicas.
A.l. Capacidaddelamáquina,ocargaporciclo. ¿Cuantocargaríaoconduciríala
máquinaencadaciclo?. Estodependedeltamañodelbote,cucharónodelacaja.(Nose
preocupedelaposibilidad dellenarconexcesoomuypoco,puesdependedelasdiversas
condicionesdeltrabajo). Paraestaoperación,solosenecesita lacapacidadindicadalacual
puedehallarseenlashojasdeespecificaciones delasdiversasmáquinas.
B.1. Tiempodeciclo.Consideremoslascincopartesdeltiempodelciclo.
b.2. Tiemposdeextracciónycarga.Paracadaunadelasmáquinas,estetiempoes
diferente yvariable,aunenaquellasquesondelmismotipo,yaqueestaíntimamenteligadoal
tamañodelamáquina,alacapacidaddelelementocargable,alaresistenciadelmaterial,ala
habilidad deloperadoryalosmovimientosqueejecuta duranteelataque.
Asíparalascuchillasempujadoras oDozers,eltiempodecargaesaquelduranteel
cualsellenalacuchillayvariaprincipalmenteconladistanciaquenecesita cortarpara
llenarseylavelocidaddedesplazamiento,estomismosucedeconlasescrepas,
motoconformadoras ycontodaslasmáquinasenqueparallenarsenecesitan caminar,puesla
velocidad,elanchodelacuchillaylaprofundidad delcortenosmarcanestetiempo.
b.3. Rendimientodelasmáquinasquetrabajan concuchillascortadoras.
Supongamosquesevaacalcularelrendimientodeuntractor,elprocesológicoes:
1. Hincarlentamente lacuchillasegúnsedesplace,alaprofundidad quepermitanla
durezadel sueloyelmodelodeltractor.
2. Cortarenprimeravelocidad osegunda,enunalongitudenquesellenela
cuchilla.
19
3. Levantar lacuchillaligeraylentamente,paracontinuarconelacarreohastael
lugardeacomodoodescargadelmaterial.
4. Continuarempujando elmaterialhastaellímitedelacarreo.
5. Hacerelfrenado, movimientodelacuchilla,cambiodevelocidadyregresoen
terceravelocidad,paracerrarelcicloeiniciarotro;elcierreseharáfrenando, bajando la
cuchillaycambiandovelocidad,paraquedarlistoparaotrociclo.
Datosparacalculodelaproducciónorendimientodeuntractorcortandoelmaterial
3 0 - 7 0 - 0 conacarreode20m.
Anchodelacuchilla4.04m. altura 1.52 (cuchilla 8.Scat.)
Areadelacuchilla6.14m2. capacidad 7.63m3segúnnormaJI265delaSAEquese
obtieneconlaformulaVs=0.8WH2,enlaque:
Vs=capacidaddelahojarectaodegirohorizontal.
W=anchodelahojaexcluyendolaspuntasdelosextremos (3.3m)
H=alturaefectiva delahojatomandoencuentalasesquinas
superiores(1.52).
Velocidad en la.2.7km/h.,en2a.3.5km/h,en3a.4.8kg/h,yreversaen3a.4.8kg/h.
Profundidad decorte0.3m.
CÁLCULOS.
Areadecorte4.04m.x0.30m.= 1.21 m2x lm.= 1.21m3.
Vol.7.63m3/1.21m3=6.30m.longituddellenadodelacuchilla
en la.
Vel.45m.pormin. tiempodellenado.
CORTE = 2700m.en3600seg.enX X=
8.40 seg.
ACARREO= 20m.-6.37m.= 13.63m.
3 500m.en3 600seg: 13.63m.X X= 14.02 seg.
MANIOBRAS=Frenado,levantedelacuchilla,
engranaje enreversa=
12.00seg.
í' 1 4 ¿ I Z T n C A
liviituir X w a i . " ) . k o de 1» Ova»tniocioo
20
REGRESO=20m.en3a.4.800m.en3600seg.:
20m.enX X=
MANIOBRAS=Frenadobajar lacuchillaycambio
ala.=
15.00seg.
12.00seg.
Tiempototaldelciclo
61.51seg.
61.42seg./60= 1.024 min.=60/1.024=58.59ciclos/h.
58.59cicl.x7.62m3=446m3/h.encondicionesóptimas.
446m3/hx0.8x0.8 x0.8x0.75= 171.26m3/h. (efectivos)
loscoeficientes de0.8corresponden a:
0.8 eficiencia entiempo.
0.8 eficiencia delacuchilla.
0.8 eficiencia del operador.
0.75eficiencia pororganizacióndela superintendencia.
Estoscoeficientes debenserestudiadoscuidadosamenteparasuaplicación.Las
motoescrepasylasmotoconformadoras, sontambiénmáquinasdecuchillasporloqueel
rendimiento secalculaenforma semejante,exceptocuandolamotoconformadora otractor
estántrabajando conlacuchillaenángulo,enelqueelcicloseconsideraconstanteyel
productoenfunción deladurezadelmaterialquevierteenformaconstante,alladoopuesto
delcorte.
Elrendimientoenestecasosecalculatomandoencuentalavelocidadde
desplazamientodelamáquinaelángulodelacuchillaylaprofundidad decorte,cuandolos
materialesestánsueltos,seconsideraelvolumenqueescapazdemoverlacuchillaen función
delavelocidad.
Ejemplo:
Unamotoconformadora 120 B (cat.)
cuchillade3.66m.x0.61dealtura.
velocidades la.4.2km/h;2da.6.4km/h;3ra. 10.1km/h;
4a. 15.6km/hyen5a.22.7km/h.reversa3a. 15.4km/h.
21
Supongamosmovimientodematerial sueltoparahumedeceren 150m.delong,
lo.maniobrasymovimientodelmaterial.-Acomodarcuchilla,engranarvelocidady
arrancara4.2km/h.enlosprimeros5m;
4,200m.en3600seg.5m.en X X=
4.28 seg.
cambioa2a.6.4kms/hen 1Om. 6400en3600seg.
lOenX X=
5.62 seg.
cambioa3a. 10.1km/h.en 135m. 101000en
3600seg. 135 m.enX X=
48.12 seg.
2do.maniobras.-Levantedelacuchillaengrana
je
en3ra.reversa =
3a.Regreso 15.4km/hen 150m. 15400m.en
3600seg.: 150m.enX X=
4o.Maniobrasparainiciarotrociclo=
12.00 seg.
35.06 seg.
12.00 seg.
Tiempodelciclo 117.08 seg.
117.08 seg./60 seg.= 1.95min./ciclo.
60min./1.95min.=30.77ciclos/h.
capacidaddelacuchillapormetro(contalud 1:1)
0.61mx 0.30m=0.18m2.
0.18m2.x 150m.=27.00m3./ciclo.
27.00m3./ciclox30.77ciclos/h=830.79m3/h.
830.79m3/h.x0.8x0.8x0.8x0.75x0.75=239.26m3/h.
CORRECCIONES.
0.8 coeficiente detiempo.
0.8 coeficiente cap.decuchilla.
0.8 coeficiente deoperador.
0.75coeficiente porabundamiento.
0.75coeficiente deorganizacióndela superintendencia.
0.29coeficiente totaldecorrección.
22
b.4. Lasmaquinasqueparacargarllenarunboteocucharóntienenuntiempoque
variatambiénenfunción delaresistenciadelmaterial,delángulodegiro,alturadedescargay
delahabilidaddeloperador.
Comoseidentifico anteriormenteelrendimientodeloscargadoresestaenfunción del
ciclodetrabajo, yestedeladurezadelmaterialydelacomododelvehículoporcargarodela
tolvadondesevaciaráelmaterial.
Elcicloporlotantoestaráformado por:
Eltiempodecarga+eltiempodemaniobras+eltiempodeviaje+eltiempode
descarga.
Porexperienciaydatosestadísticos,losfabricantesdemaquinariaproponenunatabla
detiemposdecargaenminutos,enfunción deladurezadelmaterialqueseexpresaasí:
Materialesuniformes
0.03a0.06min.
Materialeshúmedosmezclados
0.04a0.06min.
Margashúmedas
0.05a0.07min.
Tierravegetalconpiedrasyraíces
0.05a0.20min.
Materialescementados
0.10a0.20min.
Materialesvolados,buenafractura
0.20a0.30min.
Materialesvolados,malfracturados
0.30a0.50min.
Consideranlostiemposdemaniobras,incluyendoelrecorridobásico,los4cambios
desentidodelmovimientoylosvirajes necesariosen0.22min.conoperadorcompetenteyde
0.27conoperadorbueno.
Eltiempodeviaje secalculadeacuerdoconladistanciaylavelocidad delamáquina
considerandoacarreoyregreso.
Finalmenteestimaneltiempodedescargaentre0.02y0.10min.considerandola
resistenciadelvehículootolvaenquesevacía.
Ejemplos:
Seva hacargarelmaterialproductodedespalme,tierravegetal,conalgunaspiedras
de+-0.20m.dearistayalgunasraíces;quepreviamente seamontono.
23
Carga,tierravegetal,etc.
Maniobras,op.competente
Acarreonohay
Descarga
0.10min.
0.22min.
0.00min.
0.05min.
ciclo
0.37min.
60min/0.37min= 162ciclosporhorade60min. 162x 1.53m3cap.delcucharón=
247.83m3/h.
2.47.83m3x0.8x0.95x0.75= 141.28m3/h.
CORRECCIÓN:
0.8 coeñcientede tiempo.
0.95coeficiente decucharón.
0.75coeficiente deorganización.
Encualquiercasoesaconsejableparaelcalculodetiempos,aprovecharsedelas
tablasqueproporcionanlosfabricantes,corrigiendoeltiempoindicadoconloscoeficientes de
quehablamosanteriormenteyquetambiénvienentabulados.Todoloanterior,mientrasse
obtienenestadísticaspropiasqueproporcionenalIngenierotiempospromedioobtenidospor
observación;comonormaparacálculosraídos,indicaremoslostiempospromediológicospara
cadaunadelasmáquinas.
a) Tractores
b) Motoescrepas
c) Cargadores
d) Retroexcavadores
e) Dragas
f) Palas
entre0.20min.y 1.5min.
entre0.60min.y 1.0 min.
entre0.05min.y0.20min.
entre0.06min.y 1.0min.
entre0.50min.y 1.2min.
entre0.50min.y 1.0 min.
b). Tiemposdeacarreo.Eltiempodeacarreodependedelpesotransportado,dela
poteciadisponible,delafuerza motriz,delapendiente compensada,delascondicionesdel
caminodeacarreo,ydeladistancia.
24
c). Tiemposdedescarga.Lasmaniobrasyladescargaesde0.2a0.10minutos
usualmente.
d). Tiemposderegreso.Cuandolamáquinaregresa,habrádosdiferencias en
relaciónconelacarreo.Enprimerlugarestarásincarga,ylasegundadiferencia esqueel
sentidodelapendienteseraopuesto.
PRODUCCIÓN DELASMAQUINASENACARREOSA
DIVERSASDISTANCIAS.
Tiempodecarga:Laforma enquesecargayeltipodemáquinadeterminaeltiempo
queseinvierteeneseconcepto,dependedelaobra.
Tiempodedescarga:Dependedelautilizaciónquesedealmaterial (tendido,
amontonado,enmontonesparaformar camellón,odesperdicio).
Tiempodeacarreoyregreso:Puedenestimarseutilizandolasgráficas adjuntas o
calculándolasenfunción delavelocidadydistancia,considerando lascondicionesdelcamino
encuantoaresistenciaalrodajeypendientes,paraentrarconlapendientecompensada.
CONJUNTOS OGRUPOSDEMAQUINASENFUNCIÓN
DELTRABAJOQUEDESARROLLAN.
Conobjetodefacilitar elestudiodelasmáquinasdeconstrucción,vamosa
relacionarlos formando gruposconaquellasqueconsideramosidealesenlaejecución del
trabajo indicado.Noquieredecirestoquesolamenteseaneficientes enesteconceptode
trabajo, yaquepuedenserigualmenteeficientes eneldesarrollode2,3yhasta4conceptos
diferentes comoseveenelcuadrosiguiente,endondelasagrupamosparaidentificarlas conel
conceptoyasípoderhacersuseleccióncasi automáticamente.
Entodaobradeconstruccióndecualquiertiposeguimosunprocesológicode trabajo
ydeacuerdoconestepodemosfijarlosgruposqueconsideremosennuestrocuadroyqueson
lossiguientes:
25
a) Desmonte
b) Despalme
c) Cortes
d) Acarreos
e) Terraplenes
f) Compactaciones
g) CribadosyTriturados
h) Excavacionesparaestructuras
i) Maniposterías
j) Concretos
k) Pavimentos
1) Maniobras
Sobrelacurvamasa.
—Enprestamos.
Enbancos.
Enlapaginasiguientepresentamosuncuadroqueconjunta alasmáquinasdetal
formaquenosseafácil hablardeellasencualquiertipodetrabajo constructivo.
CLASIFICACIÓNDELAMAQUINARIASEGÚNEL
TRABAJOIDEALQUEPUEDENDESARROLLAR.
MAQUINARIAEMPLEADAENCONSTRUCCIÓN.
A) Desmontes:
1.Tractores.
2.Aditamentosespeciales.
B) Despalmes:
1. Tractores.
2.Escrepas.
3.Motoescrepas.
4.Cargadores frontales.
26
C) Cortes
:
D) Carga
E) Transporte :
1.Tractoresdeorugas.
2.Tractoresdeneumáticos.
3.Cargadores frontales.
4.Palasmecánicas.
5.Dragasdearrastre.
6.Retroexcavadoras.
7.Escrepas.
8.Motoescrepas.
9.Escrepasautocargables.
10.Zanjadoras.
11.Dragasdesucción.
12.Perforadoras.
13.Compresores.
1.Cargadores frontales.
2.Palasmecánicas.
3.Dragasdearrastre.
4.Retroexcavadoras.
5.Dragasdesucción.
6.Escrepas.
7.Motoescrepas.
8.Escrepasautocargables.
9.Bandastransportadoras.
10.Cangilones.(elevador).
1. Escrepas.
2.Motoescrepas.
3.Camionesfueradecarretera.
4.Camionesvolteo.
5.Volquetespararoca.
6.Vagonetasdedescargainferior olateral.
7.Camiónsilo(paracemento).
8.Autotanques.
9.Pipas.
10.Transportadoresdebanda.
11.Ferrocarriles.
12.Barcos,chalanesygangiles.
27
F) Tendido
l.Motoconformadora.
2.Motoescrepas.
3.Tractores.
4.Rastradediscos.
5.Tendedorasdeconcreto.
6.Esparcidores.
7.Petrolizadoras.
IV.FACTORESPARA LASELECCIÓNDELEQUIPO.
Losfactoresmasimportantesalhacerlaseleccióndeequipopararealizaruna
operacióndeconstrucción,soncostosyfacilidad deconservación.Esdecir,seescogeel
equipoquepuedahacereltrabajo almínimocostototal,siendoigualeslosdemásfactores.
Hayotrosfactores significativos aconsiderarenlaseleccióndelequipo,quedeben
analizarseencadaselecciónysonlossiguientes:
1.Trabajo uoperaciónespecifica a ejecutar.
2.Especificación deconstrucción.
3.Movilidadrequeridaporelequipo.
4.Influencia delasvariacionesatmosféricas enel funcionamiento
delequipo.
5.Tiempoprogramadoparahacereltrabajo.
ó.Balanceodelequipointerdependiente.
7.Versatilidad yadaptabilidaddelequipoaotrosconjuntos de
maquinaria.
8.Efectividad deloperadorconelequipo.
Unasoluciónfactible alproblemadeseleccióndeequipoparacondicionesdecampo
reales,comprenderaindudablementevariosdeestosfactores.Enefecto,unaselecciónde
equipoquedependieradeunsolofactor seriaunaoperacióndeconstrucciónmuyextraña.
CLASIFICACIÓNDELAMAQUINARIA SEGÚNEL TRABAJO
IDEALQUEPUEDEN DESARROLLAR
CLASIFICACIÓNDELAMAQUINARIA SEGÚNELTRABAJO IDEAL
QUEPUEDENDESARROLLAR
MAQUINARIA EMPLEADAEN OONSTRUCCION
MAQUINARIA EMPLEADAENCONSTRUCCIÓN
Desmontes
Despalmes
Carga
Cortes
1.-Tractores
2.-Aditamentos
Especiales
1.-Tractores
2.-Escrepas
3.-Motoescrepas
4.-Cargadores
frontales.
1.-Motoconformadora
2.-Motoescrepas
3.-Tractores
4.-Rastradediscos
5.- Tendedorasdecoi
1.-Cargadoresfrontales
2.-Palasmecánicas
3.-Dragas dearrastre
4.-Retroexcavadoras
5.-Dragas desucción
6.-Escrepas
7.-Motoescrepas
8.-EscrepasAutocarga
ereto
6.-Esparcidores
7.-Petrolizadoras.
bles.
doras
1C .-Canjilones(elevador)
_L
1.-Tractores de orugas
1.-Escrepas
2.-Tractores de neumáticos
2.-Moto escrepas
3.-Cargadores frontales
3.-Camiones fuera decarretera
4.-Palas mecánicas
4.-Camiones Volteo
5.-Dragas de arrastre
5.-Volquetes para roca
6.-Retroexcavadoras
6.- Vagonetas dedescarga lnfe
rlor o lateral.
8.-Moto escrepas
9.-Escrepas autocargables
10.-ZanJadoras
Carga
Estática
I
1.-Rodillos lisos
2.-Patas de cabra
3.-Tamping Rollers
4.-Gridd Rollers
5.-Rodilíos neumá
ticos(sencillos
ymultiples).
Tratamiento
de materiales
Carga dinámica
de impactoy
_Vibratorios ^
1.-Pizones(neumáticos
2.-Rodillos lisos
3.-Rodillos depisones
4.-Rodillos de rejillas.
1.-Plantas Cribadoras.
a)Vibratorias
b)De gravedad
c)Rotatorias
2.-Plantas Trituradoras.
a)Demartillos
b)De bolas
c)De quijadas
d)De rodillos
e)De conos
f)De impacto
8.-Autotanques
3.-Plantas para pro
ducir concreto.
a)Hidráulico
b)Asfáltico
9.- Pipas
4.-Dosificadoras
7.-Camión silo(para cemento)
11.-Dragas de succión
10.-Transportadores de Banda
12.-Perforadoras
11.- Ferrocarriles
13.-Compresores.
12.- Barcos
chalanes yGangiles
Auxiliares
Trabajos
Subterráneos
I
I.-PARA CONCRETO
a)Mezcladoras
b)Vibradores
bl)De regla
b2)De inmersión
b3)De cimbra
c)Bombas
el)lanzadoras
d)Guarnicionadoras
e)Lavadoras
f)Cortadoras
6.-Duo-pactors
9.-Bandastransporta-
7.-Escrepa8
Compactación
Tendido
Transporte
S.-Reclcladoras.
g)Llanas
h)Pulidoras
i)Compresores yrompe_
doras
~
II.-PARA ESTRUCTURAS
a)Piloteadoras
b)Grúas
c)Malacates
d)Bombas paraagua
e)Dobladoras para varilla.
f)Cortadoras devarilla.
g)Soldadoras
h) Compresores
III.-PARA ASFALTOS
a)Recicladores
b)Bombas para asfalto
c) Serpentines
d)Calentadores
e)Autotanques nodrizas
f)Cortadoras y rebaja
doras.
~
1.-Rezagadoras
2.-Ventiladoras
3.-Trendebarrena
ción.
4.-Brazos neumáti
eos.
5.-Torres
6.-Escudos
7.-Compresores
8.-Malacates
9.-Topos
29
Sinembargo,paralograrmayorcomprensiónycapacidadparaaplicarlosdiversos
factores enlaselección,seestudiaranunoporuno.Alhaceresto,sesupondráque,mientrasse
estudiaunfactordado,losdemásfactorespermanecensubordinadosencuantoasuefecto.
V.PRODUCTIVIDADDELEQUIPOTRACTOR.
Laproducciónquepuedeesperarseoestimarseparaunequipomontadoentractores
extremadamente variable,acausadelagranvariedaddeoperaciones,comoeldesmonte
(despeje) deterrenos,elcorteyelretirodetierrasuperficial ylaexcavaciónordinaria.Sise
usaeltractorcomoempujador, suproducciónserásecundariaaladelasmotoescrepas.El
tiempodelciclodeltractorparaalcontactoconlamotoescrepa,empujarla parasucarga,
puedeestimarseen 1.5 a2.5minutos.Porlogeneral,estaoperacióndebeplanearsedemanera
quelasmotoescrepasnotenganqueesperaralempujador. Enotraspalabras,elpapel
secundariodelempujador, índicaquenoesésteelquerigelaproductividad delaoperaciónde
movimientodelatierra.Cualquierdilaciónquepudieraocurrir,deberíaserporeltractorde
empuje odetiro.
Eltiempodeciclodelostractoresqueseusancomoempujadores otiradorespara
motoescrepasenelmovimientodetierras,puedeestudiarseenelcampo.Talesestudiosse
hacenconcronómetros,yserealizanempleandoobservadorescuidadosos,obien,mediante
fotografía delapsosdetiempo.Sisehacenobservacionesdesuficientes ciclos,puedehacerse
unanálisisestadísticodelosresultadosparalograrlaóptimaexactitud.
LaOficinadeInvestigaciónsobreCaminos(Highway ResearchBoard),consede
central enWashington,D:C:patrocinóunestudiodetiempodeestanaturalezaparanueve
tractoresgrandesdeorugas,utilizadosensietetrabajosenelesteyeneloestede.losEstados
Unidos.Losresultadosdeestasoperacionesdecampo,indicaronqueeltiempototalmediodel
cicloparaunempujador, incluyendoeltiempodeesperaalasmotoescrepas,erade2.5
minutos.
Enestatesiselsignificado deproductividad eslacantidaddematerialde
construcción manejado enunahora. Laproductividad deunaoperacióndedesgarramientoes
difícil deestimar,yamenudonoesnecesaria.Latenacidad odificultad dedesgarramientode
larocaformada encapas,comparadaconlatierraencostrada, sugiereunapartedelavariedad
delesfuerzo necesario.
}
, .. . O *
r- 'J
*
30
También,lanecesidaddedesgarramientonoes,porlogeneral,decaráctercontinuo.
Amenudosehacealavezquesecargaelmaterialqueseestaexcavando.Estaeslarazónpor
laqueuntractorequipadoconaccesoriosparaunproyectograndedeterracerias,tienecon
frecuencia tantounahoja frontal comoundesgarradortrasero.Entalsituación,sinhaberuna
necesidad continuadadedesgarramiento,laproductividad essecundaria,muyinexacta,ysu
estimacióncarecedeimportanciareal.
Sinembargo,paraunamayoroperacióndedesgarramiento,eseconómicamente
deseablesaberqueproductividadpuedeestimarse.Ladeterminacióndelaproducciónpor
desgarramiento,puedehacerseporunodelostresmétodosqueserecomiendanenseguida.En
cualquiercaso,seráunadeterminaciónmuyvariableacausadelafalta deuniformidad delas
propiedadesdelmaterial.Enconsecuencia,losdosprimerosmétodosparadeterminarla
productividad, sebasanenlaexperienciarealdeltrabajo dado.Elterceropodidausarsepara
hacerunaestimaciónlógicaparaunaoperaciónfutura dedesgarramiento.Sedicequeel
primermétodoeselmasexacto.Sebasaenelregistrodelasseccionestransversales
topográficas originalyfinal delárea,desgarrada,indicandoeltiempousadoenel
desgarramiento.Estodaelvolumendelmaterial,elcualsedivideentreeltiemporeal
trabajadoparadeterminarelvolumenenbancomovidoporhora.Elsegundoessemejante,
peronoutilizaelvolumenmedidoporseccionestransversales,sinoquesebasaenelcontéo
delascargasdematerialmovidasporlasmotoescrepasolasunidadesdeacarreo.Estemétodo
requiereconocerlacargareferida asumedidaenbanco,quesemueveencadaviaje, yla
suponeigualparatodoslosviajes.
Elmétodoquepuedeaplicarseparaestimarunfuturo trabajo dedesgarramiento,se
basaensuponer lavelocidadmediaalaquesemoveráelequipodedesgarramiento,encada
viaje quehagaenelviaje pordesgarrar.Estavelocidad serámenorquelamáximavelocidad
quepermitalatransmisióndelequipoconelquesevaahacereldesgarramiento:En efecto,
puedeacercarsemasalamitaddeesavelocidad.Conociendoladistanciaquesehadecubrir
encadapaso,puedecalcularseeltiempodecadaciclo.
Aestehayqueagregareltiemponecesarioparalevantareldesgarrador,pivotear,o
girar,ybajar eldesgarradorenelretorno,paradeterminareltiempototaldelciclo.Este
tiempopermitirácalcularelnúmerodepasadasdeldesgarradorporhora.Elvolumenqueha
dedesgarrarse sebasaenelanchoentrepasadas,laprofundidad mediadepenetraciónyla
longitud deláreacubierta.
31
Laestimaciónhechaparaunaoperacióndedesgarramiento,aplicandoesemétodo,
podríasercomolasiguiente:
Datos : Tractordeorugasconundiente,paradesgarraren
primeravelocidad;velocidadmax.v=2.5km/hr;0.75m.
entrepasadas,siendocadaunade0.60m.de
penetración;eláreaadesgarrartiene90m.delargo.
Estimación: Velocidadmedia= 1.6km/hr(26.67m/min.)con
tiempoparamaniobrasentrepasadas,osea,
tiempofijo,TF=0.25min;sesupondráquela
horadetrabajo esde45minutos.
Tiempodelciclo= 90 +TF=3.37+0.25=
26.67
3.62min,ypara45min/hr; 45 = 12.4pasadas /hr.
3.62
Volumendesgarrado 90x0.75x0.60 =40.5m3/
1
Productividadestimada=40.5x 12.4=502m3/hr.
Nota : Comparandolasestimacioneshechasporesemétodo
conlosresultadosrealesdecampo,generalmente se
encuentraquelaestimaciónesde 10a20%masalta
quelaproducciónrealobtenidaencampo.
Productividad enexcavacióndetierrashechacontractorequipadodehoja frontal de
empuje. Laproductividad deestetipodeoperaciónesunaevaluaciónimportante,
particularmente cuandodebehacerseelmovimientodetierraantesdequepuedaprocederse
conotros Trabajos.
32
Conotraspalabras,elcasoesparticularmente importantecuandoeltractorequipado
conhojautilizaporsimismounapartedelvaliosotiempototaldelproyecto.
Paraestimarlaproductividad deltractorequipadoconhoja,debedescomponerse su
ciclodetrabajo enpartes significativas.
Eltractorestarácargandoduranteunapartedesurecorrido,porloquenoes
necesario separareltiempodecargaparaestaoperación. Setieneeltiempovariable (TVC)
queusaelempujador ensurecorridoconlacarga.Yeltiempo(TVV) queutilizapara
regresar enreversaparatomarlasiguientecarga,locualhaceconlahoja levantadayvacía.
Cadaunodeestostiemposvariablespuededeterminarsedividiendo simplemente ladistancia
recorrida entrelavelocidad demarcha,enmetrosporminuto(m/min.)parael engranaje
empleado.
Lostiemposvariablesdeterminadosdeesamanera,notomanencuentaeltiempo
adicional quetomaelllegardesdeelreposohastalavelocidadreguladadeltrayecto,o
viceversa:Aestetiempoadicionalseleconocecomoeltiempodeaceleraciónode
desaceleración, yseleconsideracomotiempofijo(TF)acausadesunaturalezaconstante.Si
sehaceelviaje encualquierdirecciónenunengranaje quesolorequieraelcambiodemarcha
haciaadelanteareversa,sepuedeconsiderarqueeltiempofijo delempujador esde0.10a
0.15minuto.
Siesnecesariouncambioadicional aunavelocidadmasaltaencualquieradelasdos
direcciones,eltiempofijo podríaestimarseen0.20a0.30minuto.
Eltiempototaldelciclodelempujador sedeterminaporunamodificación dela
ecuación.
TT= TF+ TVC'+TW'.
Paraexcavaciónenterrenorelativamentecompactooduro,yacarreorelativamente
corto,elempujador dehojaviajara haciaadelantealavelocidadmasbaja ymáximapotencia.
Estosignifica queelTVC, sebasaraen2.4a4.0km/hr.(40a66.67m/min).Elviaje de
retornoseraunpocomasrápido,yaqueentoncesnointeresalapotencia,amenosqueel
tractor regreseascendiendo unapendiente.
Laproductividad máxima,osea,laproducciónesperadaenunahoradesesenta
minutos,puededeterminarse usandolaecuaciónsecombinaconunfactor deabundamiento,
enlacual.
33
qp=producciónmáxima,enmetroscúbicosdematerial.
VI=medidoenbanco,porcada60minutos,
sw=cargadelahojafrontalempujadora medidasuelta,m3.
CT=factordeabundamientoexpresadoenforma decimal
tiempototaldelcicloenminutos.
Lasproductividadesdeoperacionesrealizadascontractorequipadodehoja
empujadora, dependenprimordialmentedeltamañodelahojaydeltractorquelaempuja, así
comodeladistanciaalaquesemueveelmaterial.Sepuededesarrollarunconjunto decurvas
paralosdiferentes tamañosdehojasdetractor,sisenecesitahacerestimaciones frecuentes.
Ejemplodeproductividaddeuntractorequipadoconhojafrontal deempuje.La
operacióndeltractorconhoja,adistanciascortas,esmuycomún.Elmaterial amover,las
distanciasylaspendientesdeláreadetrabajo, yelequipoautilizar,puedenvariarsey
asimismodeterminarse.Porlotanto,debecalcularselaproductividad paracadaoperación.A
continuación,sepresentaunejemplo,paraenseñarcomosehacentalesdeterminaciones.
Datos:unahojarectade3.90mdelargoy 1.20 mdealtura,
sujeta auntractordeorugas(detransmisióndirecta)de
190hp,paramovermaterialarenososeco30metros,
horizontalmente.
Hallar:unaestimacióndelaproducciónnormalquedebe
esperarseenunahoradetrabajo deSOminutos.
Resolución:(a)determinarlacargatotalarrastradaporestahoja
estimarelmaterial sueltousandolaecuación.
V2= (1.5x1.2) x 1.2x3.9 =4.21m3.
2
ydelatablasw= 1.14, demaneraque
Vb= 4.21 =3.69m3,medidaenbanco.
1.14
34
(b)paralostiemposdeciclo,sesuponequeel
empujadoravanzaenprimeravelocidad(2.4km/
hr=40mpm)yqueretrocedeen2a.velocidad
enreversa (3.2km/hr=53mpm).
30
TVC+TVV=
30
+
;
40
53
(tiempodeviaje)=0.75+0.57= 1.32minutos;
suponiendoquesehaceuncambio,TF=0.3,de
maneraqueTT= 1.32+0.3= 1.62minutos.
(c)hallarlaproductividad,usandolaecuación
60 x 3.69
qp=
= 137m3/hr,
1.62
yparaunahoradetrabajode50minutos,
50
qn=
x 137= 114m3/hr.
60
TABLA 2 Tiempos del ciclo para tractores de orugas
de empuje o de tiro, trabajando con motoescrepas
de tractor dotado de neumáticos de caucho
Tiempo, en minutos
Operación
Ayudar a la carga de la motoescrepa
Maniobras: retroceso, giro, y contacto
con la motoescrepa
Kspera por la motoesuepa siguiente
Retrasos menores
Total del citlu
Intervalo
0.9-1.0
0.5-1.2
0.0-1.0
0.0-0.8
T5-3.2
Promedio
1.1
0.8
0.4
0.2
2.5
35
02
FIGURA
1
04 06 0.S 10 1.2
Tiempo de carga, minutos
"¡urvas de rrecmiiento de la carga para diversos tractores-empujadoreJ
(cortesía dr la Caterpillar Tractoi Co)
Tractores, del mas grande
al más pequeño
Distancia a la que se mueve el material, metros
FIGURA '¿ Comparación de las productividades de los tractores equipados
con hoja de empuje.
36
T R A C T O R E S
39
40
VI.PRODUCTIVIDAD DEUNA MOTOCONFORMADORA.
Laproductividad deunamotoconformadora ensuoperaciónbásicadenivelación,se
calculadeacuerdoconeltiempoutilizadoparahacersutrabajo. Estaesdiferente dela
productividad deuntractordehojafrontalydeotrosequiposparamovimientodetierras,los
cualessecalculanhálanosenlosmetroscúbicosmovidosporhora.Enelcasodeuna
motoconformadora, elvolumenrealdematerialmovidoesdemasiadovariableynose
consideradeprimeraimportancia.Loqueesmássignificativo paraesteequipoeselnúmero
depasadasqueserequierenparanivelarunáreadada,osea,lasvecesquela
motoconformadora tienequerecorrereláreahastanivelarlacompletamente.Elnúmerode
pasadasdependedelestadoinicialdelasuperficie anivelarydelaprecisiónenelacabado.
Engeneral,lavelocidaddeavanceesrelativamentelentayconstante,parapermitiral
operadormantenerbuencontroldesunivelación.Laexperienciadeloperadorbajo las
diferentes condicionesdenivelación,haráposibleestimarelnúmerodepasadasquese
necesitanparahacerlaoperacióndenivelación. Sepuedenemplearvaloresestimadosdetales
variablesparadeterminarlaproductividad deuna motoconformadora.
Lafórmula queseempleaparadeterminareltiemporequeridoparahaceruna
operacióndenivelaciónes:
(df + dr)
T = ( v f +vr )
N ,enminutos
E
enlacual, df =distancia,enmetroslineales,quedeberecorrer
lamotoconformadora haciaadelante,enuna
direcciónporciclo,
dr =distanciarecorridaenelretorno,paracomenzar
elciclosiguientedenivelación,
vf =velocidadmediadeavance,enmetrospor
minuto,
vr =velocidad mediaderetorno,enmetrospor
minuto.
41
N =númerodepasadashaciaadelante,quedebe
hacerlamotoconformadora pasandoporun
puntodadodeltramoqueseestanivelando.
E =eficiencia deoperacióndela
motoconformadora.
Silaoperaciónessuficientemente corta,elretornopuedehacerseenreversa,
recorriendolamismadictanciaqueenelviajehaciaadelante.Entalcaso,lavelocidaddel
viajepuedetomarsecomoelpromediodelasvelocidadesdeavanceyretroceso,va.Entonces
laecuaciónanteriorpuedecambiarsea:
T = 2dN enminutos
vaE
enlacual,lasliteralestienenelmismosignificado queenlafórmula anteriorydesla
distanciarecorridaenunadirección,expresadaenmetros.
Laeficiencia deoperacióndeunamotoconformadora dependedeunavariedadde
factores,entrelosquesecuentanlahabilidaddeloperadoryloslincamientos sobrelosqueha
deguiarse,esdecir,lasestacasolaslíneasalasquehadenivelar.Otrofactor claveeselgrado
deuniformidad, laregularidadolarectituddelaoperación.Lanivelacióndeuncampode
fútbol americanodebehacerseconmuchamayoreficiencia queladelaspendienteslateralesy
acequiasdedesagüedeuntramocurvodecamino.
Silamotoconformadora trabaja porsimismayeloperadorregulasutiempo
productivo,laeficiencia E,puedevariarentreel70yel90%.Confrecuencia una
motoconformadora trabaja enunaflotilladeequipoparamovimientodetierras.Bajo tales
circunstancias,quizálamotoconformadora nosealaquecontrolelaproduccióndetodala
operación.Enesecaso,laeficiencia delaoperacióndelamotoconformadora severíareducida
aunvalorinferior alintervalodadoantes.
42
Ejemplo deproductividad delas motoconformadoras.
Seusaraunejemploparademostrarcomosedeterminaeltiempoproductivodeuna
motoconformadora. Consideramos lanivelacióndeuncampodefútbol americano,enelque
sehavaciadoconciertauniformidad material suelto.Estematerial eslo suficientemente
granularcomoparapermitir sudesagüe,siseelevaelniveldelasuperficie existente 15
centímetro,ysecompacta.Lavistaenplantadeláreadelcampo,queapareceenla figura
muestradosacercamientosdelaoperacióndenivelación:Elprimermétodoilustrado,
comienzaenelladosuperiordelcampo,ysiguerecorridos,portramos,avanzandoy
retrocediendo. Secuentacomounapasadacadavezquelamotoconformadora avanzadesdeun
extremodelcampohaciaelotro.Sesupondráquecadapasadadela motoconformadora,
provistadeunahojade3.30mdelargo,cubreunafaja delcampode2.40metrosdeancho.
Ademas,quecadafaja requierecuatropasadasparaeliminarlaspilasynivelarelmaterial
satisfactoriamente. Entonces,N=24/2.40x4=40pasadas.
Paraesteprocedimiento,seutilizaralaecuaciónconunavelocidadmediahacia
adelanteyhaciaatrás.Silamotoconformadora avanzaaunavelocidadmáximade6.4km/hry
retrocedeaunavelocidadmáximade 19.2km/hr,lamaquinatendrá,unavelocidadmedia,con
tiempoparaaceleración,etc;va=9.6km/hr.Sesupondráquelaeficiencia dela
motoconformadora, independientementedelosdemásequipos,esdel 80%.Entonces,el
tiemporequeridoparalaoperaciónsera:
T= 2 x 1 0 8 x 4 0
=68minutos.
9.6 (16.67)0.80
Elotroprocedimiento,consisteenavanzarcontinuamente,aunavelocidad mediade,
digamos4.8km/hr,dandovueltascerradasfuera deláreadecampo.Estosignifica quecada
viaje quedalamaquinadesdeunextremodelcampoalotro,encualquieradelasdos
direcciones,esunapasada:Lalongituddecadapasadadebeaumentarseporlavuelta
semicircular quedaencadaextremo:Entonces,usandolaecuaciónmodificada setiene:
T = (108 +3.14x6) x 40 = 8 0 minutos.
4.8(16.67)
0.80
43
VILPRODUCTIVIDADDEUNAMOTOESCREPA.
Laproducciónotrabajo útilquepuedeesperarsedeunamotoescrepaenunahora,
dependedevariosfactores. Porsupuesto,lascaracterísticodediseñoylascapacidadesdela
motoescrepasonsololasmasimportantes.Adicionalmente,laproductividad dependerá: (1)
lanaturalezadelmaterialexcavadoycargado;(2)lapotenciadisponibleparacargar;(3)las
rutasdeacarreo,suspendintes,sualienaciónyestado;(4)lasvelocidadesderecorridoqueson
posiblesentramoscontinuosderutadeacarreo;y(5)laeficiencia deloperadorquemanejael
equipo.Elmaterial queseestamanejando,afecta alaproductividad delamotoescrepaporsu
reacciónasercortadooexcavadoycargadoalrecipientedeella.
Elmaterialtrabajable óptimo,eselquenocontienemuchomaterialaglutinanteo
cohesivo,comolatierradelabor,laarcillasecaohúmedayellimoarenoso.Unmaterialque
sedesprendedesumatrizenterrones,comolaarcillaseca,eselmasdeficiente parafinesde
produccióndevolumenconmotoescrepas,porquedaorigenagrandeshuecosenlascargas
acarreadas.
Unareglapracticaquetienevalidez,yquepuedehacerseextensivaparaabarcarel
elementotiempo,diciendoque"unamotoescreparequierekiloporkiloacargarenunminuto
"'.Estosebasaenpruebasdecampoyenobservacioneshechasporlosfabricantes de
motoescrepas.Elrendimientopuedeilustrarsegráficamente comoenlafigura(tiempo de
crecimientodecargadeunamotoescrepa).
Lacurvaindicaque,consuficiente esfuerzo tractivoycondicionespromediodel
material,lamayorpartedeunacargacompletaseobtieneenunminutocompletodecarga:Se
podríaempacarunacargacompletasiseutilizan2minutos,peroladuplicacióndeltiempono
originaunasituaciónqueseacerquesiquieraaldobledelacarga.
Tambiéndebereconocersequeamayorpotenciadisponible,comolaquetendríaun
tractorempujador, podríalograrseunacargamayorenmenortiempo.Evidentemente,el
técnicodeplaneaciónnopuedereducirsutiempodecargaacero,niutilizandolostractores
maspotentesqueencuentreparacargar.Debeencontrarseunpuntodeequilibrioeconómico,
queparaseruntiempodecargadelamotoescrepadeunpocomenordeunminuto,conel
potenteequipoactual.
44
Conlaayudadelostractoresempujadores odetiro,sesuponequepuedealcanzarse
el 100%delacapacidaddecargadelamotoescrepa.Aunnuevosistemadeaplicaciónde
esfuerzo extraparacargarunamotoescrepa,selehallamadométododeempuje-tiro ode
"ayudaextra":Bajo estesistematrabajan dosmotoescrepas,unidasextremoconextremo,enel
áreadecarga.Paracargarlaprimera,seutilizaunbloqueempujador, demaneraquela
segundamotoescrepasirvacomoenlaqueseindicaeltiempodecargaenlacurvade
crecimientodelacarga.OAsetrazapartiendodelorigen(0),yextendiéndosehaciala
izquierda,endireccióncontrariaalTC.Laescalaverticaleselvolumendelmaterialacargar
enlamotoescrepa.Estostrazosseilustranenlagráfica delafigura,lacualconstituyeun
resumendeestemétodo gráfico.
Eltiempoóptimodecarga,TCs,paralamotoescrepa,seencuentratrazandounalinea
tangencialdesdeelpuntoAhastalacurvadecrecimientodelacarga.Estaestangenteala
curvaenelpuntoS.LapendientedelalineaAS,dalaproductividad óptimaporloquese
refiere alamotoescrepa.Elvalorsedeterminacomosigue:
PendientedeAS= ladovertical
ladohorizontal
= m3decarga/ viaje
tiempodeciclo/ viaje
Pendiente =m3decarga/minuto =productividad.
CualquierotralíneaquesetracedesdeelpuntoAalacurva,daráunaproductividad
menor;así,soloASdaelóptimoTCs.
Puedeseguirseelmismoprocedimientoparaeltractorempujador, quetieneun
tiempodeciclomenorentrelostiemposdecarga.SutiempodeciclosmenoselTC,variará
conlalongituddelatrayectoriaydeltiempodecarga.Peroladiferenciaparael empujador
puedeilustrarseconcertezarazonableporunvalortalcomoOB.Laproductividad óptimacon
respectoaltractorempujador, seencuentraporlalíneatangencialBP.Yeltiempoóptimode
cargaparaeltractorempujador esTCp.
45
Eltiempodecargaqueseusará,TC,debeestarcomprendidoentreTCsyTCppara
quelaoperación seaeconómica.Comoeltiempototaldelciclodeltractorempujador, TTp,es
muchomenorqueeldelamotoescrepa,eltractorempujador puedeayudaralacargadevarias
motoescrepas.Puedejuzgarseelnúmerodemotoescrepasadicionalesquepuedemanejarel
tractorempujador, dividiendo(OA+TC)entreTTp.Parahaceróptimasuflotilla, el
encargadodeplaneacióndebeseleccionarunTC,bálanosenelhechodequelamotoescrepao
eltractorempujador trabajen asuplenacapacidad.Sihaymasmotoescrepasque lasque
puedamanejar normalmenteeltractorempujador, debeacortarseeltiempodecargaaTCp.En
cambio,sisetieneexcesodecapacidad eneltractorempujador, untiempodecargamas
económicoseraelTCs.
LapublicacióndeCaterpillarpresentatambiénunacomparacióndelas
productividadesdeconjuntos deunaacuatromotoescrepasyuntractorempujador, con
tiemposdecargaquevaríanhasta 1.4minutos.Estossetransforman acostospormetros
cúbico.Lasconclusionesalasquesellegaronpuedenenunciarseasí:
1.Generalmentenoeseconómicoempujarparacargarhastaquelamotoescrepaesta
cargadaasumáximacapacidad.
2.Debemantenerseunequilibriorazonableentrelasmotoescrepasyeltractor
empujador.
3.Debeajustarse eltiempodecargaentreloslímitesTCpyTCsparasatiafacer las
condicionesdeacarreovariables,demaneraqueseamínimoeltiempodeesperadelas
motoescrepasydeltractor empujador.
Unamaneradedeterminaruntiempodecargarazonablesintenerquetrazaruna
curvadecrecimientodelacarga,eslasiguiente.Cualquieraqueseaqlplandeequipoenque
sepiense,sesuponequepuedecargarsenormalmentecercadel 100%delacapacidad del
recipiente,locualforma labaseparalaecuaciónsiguiente:
TC = WL x 100
ETL EL
enlacual,TC = tiempodecargaenminutos.
WL= pesodelmaterialacargar,enkilogramos.
ETL=esfuerzo tractivodisponibleparacargar,de
todaslasfuentes, enkilogramos/minuto.
EL=factor deeficiencia decarga.
46
Sidosomasunidadesmotricestrabajanjuntasynoseconoceelesfuerzo tractivo
real(ET L ) paracargar,resultaadecuadosuponerqueETL=WL.
Hagamosunejemplo deaplicacióndelaecuación. Supungaqueunamotoescrepa
puedelograrunacargacompletadearcillasecaquepesa22,700kilogramos.Eneltrabajo de
unamotoescrepa, siobtenemosdeltractorempujador ydeltractordelapropiamotoescrepaun
esfuerzo tractivoneto(deduciendo laresistenciaalrodamiento,etc.)paracarga,calculadoen
25,400kilogramos,eltiempodecargacorrespondiente es:
TC = 22,700 x 100
= 0.99min.
25,400 x 90
Siseusaraelmismoconjunto deescrepaytractoresparacargarpiedravoluminosa,el
tiempodecargaseriaTC = 1.79 minutos.Larazónporlaquetomamayortiempolacargade
piedravoluminosa,esqueestematerialnoseconsolidaconfacilidad, comosucedeconel
limoolaarcillaseca.Entalcaso,debeseguirselaguíadelapublicacióndeCaterpillar.
Efecto delarutadeacarreo.Latrayectoriayelestadodelarutadeacarreoquehade
recorrer lamotoescrepasonfactores claveparasuproductividad. Laplaneacióndelarutadebe
considerarlaspendientesylasvueltas.Cadaunidaddeporcentaje dependienteascendente,
implicaquelaunidadmotrizejerza 10kilogramosportoneladadepesoenmovimiento.Este
eselpesodelamotoescrepaydelacargadematerialquearrastra.Elrecorridopendiente
abajo, aportaunaventaja depotenciade 10kg/ton/1%dependiente.Porlotanto,resulta
benéfico acarrearunacargapendienteabajo yascenderlaconelequipovacío.Porsupuesto,no
siemprepuedehacersetalelección.Enlaplaneaciónesposibleconsiderarlaalternativade
acarrearhaciaarribadeunapendientepronunciadaderecorridocortoquepuedasubirseala
velocidad demenorpotencia,oaceptarunapendientemenospronunciadaperomaslargosu
recorrido,pararecorrerla enunengranaje paramayorvelocidad.Lascondicionesa
seleccionar, dependerándelasvelocidades ydistanciasparatodoslostramosdelaruta,ypor
lotanto,tambiéndeltiempototaldelviajeredondo.
Lasvueltasquedaunamotoescrepaensurutadeacarreo,implicantiempoadicional.
Unavueltade 180°tomaaproximadamente uncuartodeminuto.Porlotanto,unciclo
completo deunamotoescrepa, desde lacargahastaelvaciado eincluyendo suretorno,tendrá
unmínimodedosdeestasvueltas(360°),yenconsecuencia,0.5minuto/ciclo.
Tiempo de carga
0.2
0.4
0.6
0:8
1.0
1.2
TABLA 3
D9G
2-D9G
DD9G
8.0
13.0
15.8
17.2
18.1
18,7
9.3
15.2
16.8
17.8
18.6
12.2
16.4
17.7
18.4
Factores de eficiencia de carga
de las inotoescrepas
Eficiencia
de carga,
EL , en %
Material considerado
Tierra vegetal
Linio arcilloso (bajo contenido de
Limo arenoso
Arcilla, seca
Arcilla, pesada, húmeda
Arena, suelta
Grava, suelta
Arcilla y pizarra blanda, densas
Piedra de glaciar, a granel
Pizarra blanda o roca, deleznables
humedad)
100
97
95
90
80
75
67
60
50
33
48
Lasvueltasadicionalesqueseincluyaneneltrayecto,agregaranaltiempodelciclo
0.25minuto/vuelta de 180°.Obviamente,debenevitarselasvueltasinnecesarias.
Elestadodeuncaminodetierraparaacarreo,puedevariardesde"compactoybien
conservado"hasta"acanalado,lodosoycarentedetodaconservación".Paraelequipodotado
deneumáticosquetrabaja sobretierracompactaybienconservada, laresistenciaal
movimientoesde20a35kilogramosportoneladamétricadepesoenmovimiento.
Silasuperficie delarutadeacarreoestaacanalada,lodosayenmalestado,esta
resistenciaserade75-110kg/ton.Laresistenciaalrodamientoimplicalaaplicacióndeun
esfuerzo tractivoequivalente,porpartedelaunidadmotriz,paraimpulsarlamotoescrepaen
movimiento.Mientrasmayoresestaresistencia,maspotenciaserequiere.Paraunaunidad
motrizdada,unamayornecesidaddepotenciarepresentamenorvelocidad derecorrido.Enla
comparacióndelascondicionesposiblesdelasuperficie deacarreoarribaindicadas,habría
unadiferencia de2a4vecesenlasvelocidadesderecorrido,sifueran directamente
proporcionales alaresistencia.
Porsupuesto,lavelocidadrealderecorridoesinversamenteproporcional alas
necesidadesdepotencia.Peroexisteunarelaciónlosuficientemente próximacomopara
sugerirqueelencargado planeacióndelequipodeconstruccióndediqueatenciónalestadode
susrutasdeacarreo.Larazónesqueeltiempodelcicloplaneadoparalamotoescrepaque
arrastrasucarga,debeserlomascortoposibleparalograrquelaoperaciónseaeconómica.Si
puedereducirse laresistenciaalrodamiento delarutadeacarreoparapermitir surecorridoa
mayorvelocidad,debehacerselonecesarioparalograrlo.Paraunaoperacióngrandede
movimientodetierrasquerequierademuchasmotoescrepas,puederesultareconómicotener
unamotoconformadora enlaobra.Esteequiposeusaríaparaconservarenbuenestadolaruta
deacarreoymanteneralmínimolaresistenciaalrodamientoparalasmotoescrepas.
Lasvelocidadesposiblesderecorridodelamotoescrepadependendelasresistencias
almovimiento,principalmente delaresistenciaporpendienteylaresistencia alrodamiento,
asícomodelaunidadmotrizdequesedisponeparacontrarrestarlas.
Estambiénsignificativo, eltipodeunidadmotrizqueseutilice.Sisetratadeuna
unidaddeltipodeconvertidordepardetorsiónodecambiosdepotencia,eloperadortendrá
queescogersimplementeelintervalodereduccióndevelocidad apropiadoparalas diferentes
fases delciclodelamotoescrepa.Estopuederepresentarsolamenteuncambiodeengranaje de
baja velocidad (mayor potencia)paracargar,aunengranaje demasvelocidad(menor
potencia)paradesplazarse
49
Launidaddepotenciaseajustara automáticamentealasdiferentes demandas(de
potencia),yconsecuentemente,alasvelocidadesquerequieranlasdiferentes condicionesde
viaje sobrelarutadeacarreo.Silamotoescrepallevaunaunidaddepotenciadeltipode
transmisióndirecta,eloperadortendráquehacerelcambioalengranajemasapropiadopara
cadapartedesuciclo.Lacargaseharáprobablementeenunengranaje debaja velocidad.
Elascensodeunapendienteconcargacompletaseharátalvezenunasegunda
velocidad,mientrasqueelviajeenunasuperficieprácticamentehorizontalseharáaunaalta
velocidad deavance.Lasvelocidadesnormalesparacubrirlasdistanciasdecadatramolas
regiránlasvelocidadesdelosengranajes escogidos.Sinembargo,tomatiempoenhacercada
cambioyenacelerarhastalanuevavelocidad.Demodosimilar,tomaalgodetiempoen
desaceleraryenfrenar parabajar deunaciertavelocidadaotramenor.Puedeconsiderarseel
tiempodeunciclodemovimientodetierrasporaceleración,desaceleración yfrenado, hálanos
enfactores talescomoeltipodeunidaddepotenciaylosengranajes usadosparaelciclo
especifico deacarreo.Cuandoseconocenestos,puedeconsiderarsecomotiempofijoelque
incluyelaaceleración,ladesaceleraciónyfrenado (ADF).Ladefinición deuntiempofijo (
TF) nodependedeladistanciadedesplazamientoquehayaenelciclodemovimientodel
equipo.Medianteestudioscuidadososdetiempo,realizadosconequiposenoperaciónconel
campo,sehandeterminadoalgunosvaloresdeltiempofijo ADE.Enlatablasiguientese
presentanvaloresrepresentativosdelosmismos.
TABLA4Tiempode acelaración-desaceleración-franado
paralaoperacióndetractores
Unidaddetracción,engranajes
Tractordeorugas,todoslosengranajes
Tractorderuedas,cambiosdepotencia
2o.intervalo(0-16 km/hr)
3er.intervalo(0-40km/hr)
Tractorderuedas,transmisióndirecta
lo. a2o.engranaje (16km/hrmax.)
a 3o.o4o.engranaje (hasta32km/hr.)
a 5o.engranaje (hasta 48+-km/hr)
TiempoADE,
enminutos.
0.5
0.4
0.7
1.0
1.5
2.0
I¡ I b i I O T K 0 k
Xijatituto Tfvnológico H-- ¡a ("onítmcíJón
50
Laeficiencia deoperaciónesunfactor importanteenladeterminacióndela
producciónporhorasoentregarealdeunamotoescrepaparamovimientodetierras.La
habilidad ypreparacióndeloperadorquetrabaja elequipoesobviamenteimportante.Sin
embargo,aestaeficiencia larigentambiénfactores talescomo:(a)eldiseñoylacapacidadde
lacombinaciónescrepa-tractor,(b)laplaneaciónparasucoordinaciónconotrosequiposenla
zonadecargayenelsitiodevaciadoodedescarga,y(c) lascondicionesdeviaje enlaruta
deacarreoyderetorno.Enlasseccionesanterioressehanestudiadoyaalgunospuntossobre
estosaspectos.
Elefecto delasdiversascondicionesdetrabajo eneloperadordelequipoyenla
operacióndelmismo,serefleja enlosfactoresdeeficiencia. Duranteciertostiemposideales,
unencargado deplaneaciónpuedetomarcomometalograrlaproducciónmáxima,
aprovechando lacapacidadplenadelequipo.Sediríaquetalproductividad tieneel 100%de
rendimiento,yque,siseefectúa duranteunahoracompleta,representahorasproductivasde
60minutos.Debeusarselaproductividad máximaparaseleccionarlostractoresempujadores o
cualesquieraotrosequipossecundariosquehayandetrabajar conlasmotoescrepaspara
movimientodetierras.Alhacerlaplaneacióndelaproduccióndelosequiposprimariospara
laduración deuntrabajo, debeobtenerseunrendimientorazonablemasbajo.
Elrendimientonormaldetrabajo delamotoescrepaenunperíododevariashoras,o
enunoprolongado,difiereunpoco,dependiendodeltipodeequipo.Lasescrepascontractor
deorugassonmasfáciles deoperar,porquesaltanmenos,tienenmenorvibraciónysus
cambiosdemovimiento sonmaslentosencomparación conlasunidadesmontadasen
neumáticos.Porello,esrazonablecalcularlahoranormaldetrabajo delasescrepascon
tractordeorugas,en50minutos.Esdecir,elrendimientonormaldetrabajo esfw=0.83(=
50/60).Enelcasodelasmotoescrepasmontadassobreneumáticos,quetienenmovimientosy
vueltasmasraídos,ymayorflotaciónyvibración,lahoranormaldetrabajo debeserde45
minutos.Estorepresentaunaeficiencia normaldetrabajo del75%(fw=0.75).
Estosvaloressoncomparables alosdeterminadosporlosestudiosdetiempo
realizadosporlaOficina deInvestigación sobreCarreteras(HRB),conobservacionesdemas
de6,000horasdetrabajo, relativasamasdeunadocenadetrabajos demovimientodetierras.
Talesestudiosseextendieronaladeterminacióndelosrendimientosgeneralesdetrabajo. Para
talesdeterminaciones setomaronencuentatodoslosatrasoshabidosenlaoperación delas
motoescrepas,incluyendoelmaltiempo.
51
30
60
90
Tiempo de carga, segundos
FlGl'RA( 3 ) Tiempo de crecimiento de la carga de una motoescrepa.
Capacidad de la motoescrepa, volumen medido en banco
Tiempo del
ciclo menos TC
*«
FIGURA 4
e
0
LT,
Tiempo, en minutos
Tiempo de carga, TC
—>LT,
Método gráfico para hacer óptimo el tiempo de carga del
conjunto motoescrepa-trartor empujador.
52
MOTOCONFORMADORAS
Y
MOTOESCREPAS
53
¡; /'.: 'y.,,' !•**'- ^ -J"f'i-
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54
l*C
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01
tn
56
Losresultadosindicaronquelosrendimientosgeneralesomediasdeoperación (fa),
sondealrededordel60%paralasescrepascontractordeorugas,ydealrededor del30%para
lasdetractorderuedasconneumáticos,loscualesestán sujetos amuchosmasatrasos
ocasionadosporeltiempolluvioso.
Calculodelaproductividad delasmotoescrepas.Elcalculodelaproducción,o
rendimientohorario,deunamotoescrepa,reúnetodoslospuntosestudiadospreviamente.Se
basaenelcalculodeltiempodeproducciónenunciclo.partiendodelacargaeincluyendoel
acarreo,elvaciadoyelretornoparalasiguientecarga.Luegoseproyectalacargayeltiempo
deunciclo,coneltiempodetrabajo esperadoporcadahora.Estodalaproductividad.
VIH.PRODUCTIVIDADDEUNCARGADORFRONTAL.
Laproductividad deuncargadorfrontal secalculaenmetroscúbicosporhora.Puede
determinarse,estimandolacargarealmedidaenbanco(odepago)dematerial,ycalculandoel
tiempoquetomaelmanejar cadacucharónlleno.Enotraspalabras,elencargadode
planeaciónestimalacargadelcucharónysutiempodeciclo.Luegopuedecalcularla
productividad paraeltiempomediogastadoencadahoradeproducciónreal.Estaeslamanera
deestimarlosmetroscúbicosporhoraparacualquierequipodeconstrucciónquemaneje
material agranel.
Eltamañodelcucharónquellevaelcargador lodaeltamañodeesteultimo,soloque
enyardascubicas(1yardacubica=0.7646m3).
Loscargadoressevendende 1/2 yardacubica,de5yardascubicas,de 15yardas
cubicas,etc;ydevariostamañosintermedios.Eltamañoindicalacapacidadenyardas
cubicas,deacuerdoalanormadelaSAE(SocietyofAutomotiveEngineers,oSociedadde
IngenierosAutomotrices),lacualeslacapacidadnominal delcucharóncopeteado.Por
supuesto,elmaterial copeteadoesmaterial suelto,yparadeterminarlacargadepagomedida
enbanco,esnecesarioaplicarunfactor dedilataciónestimado.
Eltiempodeciclodeuncargadorparamanejar cadacucharón,debesepararseen
varioscomponentesclave.Estasubdivisióntieneporobjeto separarlostiemposvariables,los
cualesdependen delasdistanciasquerecorreelcargadorconcadacucharón lleno,delos
llamadostiemposfijos.Eltiempofijo,TF,comprendera aquellaspartesdelciclodelcargador
que sonrazonablemente constantes,cualquieraquesealaoperacióndequesetrate.
57
Laspartessonlostiemposrequeridosparacargarelcucharón,paracambiar las
velocidades,paragiraryparavaciarlacarga.Paracualquiertipodearreglodelaoperacióny
cualquier distanciademovimientodelacarga,seestimaqueelvalordeTFesde0.25a0.35
deminuto(15a21segundos)paraunaoperaciónrazonablementeeficiente. Eltiempode
maniobrasrepresentanaturalmentelamayorpartedeestetiempofijo.
UnestudiodetiemposrealizadosporlaOficina NorteamericanadeCaminos
Públicos(U:SBureauofPublicRoads)sobrecargadoresmontadosenorugas,demostróqueel
tiempodemaniobrasseencuentraenelintervalode8a 19segundosparacargarconun
promediode 13segundos.Esteesunpromedioaltoporqueseobservoencargadoresde
modelosatrasados;sinembargoconcuerdarazonablementebienconelintervaloactualdeTF
anteriormentedado.
Cargadoresfrontalesparamovimiento detierras.
FIGURA 5
Vistaenplantadelacomodoidealdeun
cargador frontal.
Banco del material
por excavar
30
90
150
Acarreo en una dirección, con cucharón lleno, metros
FIGliKA 6
Tiempo del ciclo de un cargador frontal
300
58
Eltiempovariablederecorridosebasaenlasvelocidadesderecorridoyenlas
distanciasarecorrer entrelacargayladescarga,yluegoenelretornoparalasiguientecarga.
Elcambiodevelocidades,elgiroylasmaniobras,engeneral,sehacenentrelospuntos
extremosdecadaciclo.Enla figura seilustraunacomodoidealdeoperaciónparalograr
altaproductividad delcargador.Enla figura sepresentaunesquema,vistoenplanta,detal
acomodo.Elciclodelcargadorenesteacomodoideal,consisteencargarelcucharóncon
materialdelbanco,retrocederhastaunpuntoconveniente(a)paragirar,avanzar,vaciarel
camiónyregresaralpuntoa,paraluegoavanzardenuevoyexcavarlacargasiguiente.Porlo
tanto,eltiempovariable(TV)deunciclo,cubrirálasdistanciasdemovimiento di yd2,tanto
haciaadelantecomohaciaatrás.Paraalgunosvalorestípicos,elTVpuedeestimarsecomo
sigue:
Tiempoenminutos
engranaje yvelocidad (mpm) paradi =d2=4.5m; 6m
Avancea4 km/hr (80)
Reversaa8 km/hr (133)
2x4.5/80 =0.113; 12/80=0.150
2X4.5/133=0.068; 12/133=0.090
TVtotal =0.18
=0.24
Sielmaterial esfácil decargar,estaseriaunaoperaciónidealdecargaentodoslos
aspectos.Entonces,podríaestimarseeltiempototaldelcicloTT,porlaformula TT=TF +
TV:
TT=0.25 + 0.18 = 0.43minuto.
Paralosmovimientosmínimosde4.50mencadadirección.Estoconduceauna
productividad máximaodepicoparaelcargadortrabajando sinatrasos,queseencuentrapor
la formula:
SAE
qp=
60
x
sw
TT
59
Parauncargadorde 1 yardacubica(0.76m3)trabajando enarenasecaylimpia
(14% deabundamiento) conelacomodoidealdeoperaciónqueacabamosde
describir.
1.0x0.76x60
qp=
=93m3/hora.
1.14x0.43
Unadelascausasdemayoratrasoenlaoperacióndeuncargador frontal con
unidadesdeacarreo,sedebealacomododeunanuevaunidaddeacarreoensulugar,paraque
lacargueelcargador.Aestepuedellamárseletiempode"acomodo",ST,yseestimaquetoma
unpromediode0.25minutoporunidad.Paracalcularlaproductividad nodebeagregarseel
totaldelosSTaltiempodeciclodelacargadora.Silosequipossehacentrabajar enuna
forma coordinada, sepuedeacomodarunaunidaddeacarreomientraslacargadoralograsu
siguientecargadecucharón.Quizáshayaunamanerademanejar estefactor ydereconocer
quelaexactitud alacentésimademinutonoesrealistaenlaestimación delTT.Unamanera
consistiríaensuponerqueelvalorausarparaeltiempodelcicloseencuentrasumandoTFy
TVyagregandounvalorparaSTcomprendidoentre0.1y0.2minuto,paraqueelvalordel
TTresulteredondeado aldécimodeminuto.Porejemplo,elacomodoalquehemosllamado
ideal, conciertatoleranciadetiempoparaelacomododelasunidadesdeacarreo,podiría
estimarseconuntiempodeciclo,
TT =0.43+0.17 =0.6minuto.
Laproductividad, anteriormentedescritaparaladistanciadeacarreomuycorta,es
igualmenteaplicablealoscargadoresmontadosenorugasyalosmontadosenruedas.Silas
cargasdelcucharóntienenquemoverseamasde9metros,oalgosimilar,esprobablequeel
cargador deruedasseamasefectivo. Enefecto,enuntajo ocanteradeagregados,elcargador
puedemoversedesdevariasdecenashastaunos300metrosparavaciarsucucharóncargado.
Lasvelocidadesmasaltas,de 12.8a24km/hr,deloscargadoresde4ruedasconneumáticos,
utilizadasenlasdistanciasmayores,daránlaproductividad elevada deseada.
60
Cuandolaoperacióndelcargador impliqueelacarreodecucharonesllenosalargas
distancias,lasproductividadestendrándosvariablesprincipales,lacapacidad delcucharondel
cargadoryeltiempovariabledelciclo.Estasseexpresanenlaecuacióndelaproductividad
máximaodepico,enmetroscúbicosdepago(medidoenbanco)porhora.
(capacidadnominal SAEx0.7646)entreSw
qp =
x60
TV + TF + (0.1a0.2)
endondelacapacidadnominal SAE,eseltamañodelcucharónenyardascubicas;
(
%dedilatación )
1+
;
(
100
)
TVyTfsedescribenpreviamenteenestasección;y
0.1 a0.2 seagregaporeltiempodeacomodo,oparamaniobras
extra.
sw =factor dedilatación=
Cuandoelmismoestimadordebecalcularmuchasoperacionesparauncargador
dado,esconvenientehacerunagráfica delasvariablesprincipalesqueintervienenenla
determinación delaproductividad. ElTVesunavariableprincipalquepuedegranearseen
combinaciónconelTF,comoseilustraenla figura .Eltiempofijocomprendealtiempo
paracargar,parahacercambiosdevelocidad,paragiraryparavaciar,asícomoelrecorridoen
reversade4.5metrosencadaextremodelarutadeacarreo.Siseusanlosengranajes de
velocidad masalta,debeaumentarse elTFpor0.1minutoomas,debidoacambiosde
velocidad,aceleración,desaceleracióny frenado.
61
VIH.1.PRODUCTIVIDADYCOSTOSDELOS
CARGADORESPORTRANSPORTADORES
DEBANDA.
Losprimeroscargadoresportransportadoresdebandadeltipodearrastre(no
autopropulsados)hanpodidoproducirentrelos750ylos 1,500 metroscúbicosporhora, bajo
condicionesidealesybuenaseficiencias deoperación.Enconsecuencia,paralostrabajos que
seefectúan enterrenoplanoyenunáreadecortalargaparaexcavar(conunmínimode
vueltas),estacombinacióndeequipopuedecargarlatierraaeseritmoconuncosto
aproximado de6.5centavosdedolarpormetrocubico.Hacevariosaños,sedeterminoque
talesequipostienenunaproductividad deltrabajo alrededordel67%.Lascargadorasarrastre
masmodernaspuedenexcavarhasta2,300m3/hr.
Lasconformadoras elevadoras,siendolaversiónmaspequeñadelascargadorasde
arrastre,puedenmoverde460a600m3/hrdematerialconbuenascaracterísticasdecarga.Su
producciónsereduceconsiderablementealmanejarelmaterialmasdifícil.Elequipomas
pequeñoyespecializadoqueseusaparaensancharcaminos,etc;conelquesehacencortesde
0.60a 1.20 mdeanchoyhasta40centímetrodeprofundidad, excavahasta300m3/hren
condicionesóptimas.
Loscargadoresportransportadordebandaintroducidosalrededorde 1960para
trabajar enposiciónfijateníanmenorproductividad quelascargadorasdearrastremas
antiguas.Puedenmoverde 1,500 a2,750m3/hr,sisealimentasuficiente materialal
transportador debandamediantetractoresequipadosconhojaempujadora. Labandadescarga
elmaterial aunaalturade3.0a5.40m,acamionesdealtavelocidadoavagonesdevaciado
porelfondo. Conunidadesdeacarreode 15a23m3decapacidad,labandapuedecargaruna
cadamediominuto.Dichocargadordebandatieneuncostooriginalrelativamentebajo,que
variade30,000a75,000dolares.Noobstante,elcostodecargarlatierraconesteequipoes
cercade 13centavosdedolarpormetrocubico,porconceptodeequipo.Loscincouocho
tractoresconhoja representanuncostoconsiderableenestaoperacióndecarga,peroelmayor
costodecargasecompensaporelgranvolumenquesemueveenunidadesdeacarreoenalta
velocidad,condistanciasdeacarreode 11/2 kilómetrosomas.
Paradiseñarunexcavadordealtaproducciónquepuedatenerunmayornumerode
aplicaciones,losfabricantes handiseñadoequiposdemenorproductividad.
TABLA 5" Potencia necesaria (hp) en la flecha del motor, para elevar verticalmente
cualquier material a cualquier velocidad de la banda 1
Elevación
vertical,
pies
50
r>
10
20
JM»
40
50
r.o
70
80
0.25
0.51
1.01
132
2.02
2.53
3.03
334
4.04
Capacidad (q), en toneladas por hora {toneladas de 2,000 lbs)
100
150
200
250
300
350
400
500
600
0.51
1.01
2.02
3.03
4.04
5.05
6.06
7.07
8.08
0.76
132
3.03
4.55
6.06
738
9.09
10.60
12.12
1.01
2.02
4.04
6.06
8.08
10.10
12.12
14.14
16.16
1.26
2.52
5.05
7.57
10.10
12.62
15.15
17.67
20.20
131
3.03
6.06
9.09
12.12
15.15
18.18
21.21
24.24
1.76
333
7.07
10.60
14.14
17-67
21.21
24.74
28.28
2.02
4.04
8.08
12.12
16.16
20.20
24.24
28.28
32.32
232
5.05
10.10
15.15
20.20
25.25
30.30
35.35
40.40
3.03
6.06
12.12
18.18
24.24
30.30
36.36
42.42
48.48
to
63
CARGADORES
FRONTALES
Y
DEBANDAS
en
si*-* s
**<*
A*f.
jw*
*S£3L*
*M * * * * *
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st&Í
*HM
«¿ Mp
Ü$
> • % ,
%;**
Ml'
en
67
Elexcavadorcontinuodecangilones,queesuncargadorintegradoenunasola
unidad,yquerequiereunsolooperador,puedecargaralrededorde 1,340 m3/hr.Elcosto
originaldeesteequipoespecializadoessimilaraldelaspalasmecánicasde4a6yardas
cubicas(3.0a4.6m3).Bajo lascondicionescorrectasdetrabajo sunmedioeconómicopara
excavarycargarmaterial deterracerias.Otrofabricante deestetipodeequipostieneunalinea
demodeloscuyaproductividad variaentre300y2,650m3/hr.
IX. PRODUCTIVIDAD ENLASOPERACIONESDE
EXCAVACIÓNDETRINCHERAS.
Paralostrabajos deexcavación detrincheras,elritmodeproducciónseexpresaen
metroslinealesporunidaddetiempo.Laproductividad deestostrabajos seexpresaamenudo
enmetrosporhora.Debeestablecerseunadistincióncuidadosaentreelrégimendeexcavación
delmaterial delatrincherayelrégimendeproduccióndelaoperacióncompleta.Esteúltimo
comprende laexcavación,lainstalacióndelconductoyelrellenadodelatrinchera.Sitienen
querecibirse lasparedesdelatrincheraparatrabajar ensuinterior,puededejarse abiertamas
tiempodelnecesario,porquenosetieneprisapararellenarantesdequeocurranderrumbes.Se
acortaríaesteelementodetiempo,sihubieranecesidaddevolverausarestematerialde
soporte.Entodocaso,elrégimendeproduccióndelaoperacióncompletadeexcavaciónde
trincheras,esbastantevariable,exceptocuando setratadesimpletendidodecable.
Laproductividad eselrégimenconquepuedemoverseelexcavador, siguiendola
líneadelatrinchera.Estaseproyecta,porlogeneral,delanchomínimo,oseael suficiente
paraelconductoyelespaciodetrabajo necesario.Porlotanto,elrégimendeproducción
expresado enfunción delvolumenexcavado,porejemplo enmetroscúbicosporhora,carece
deimportancia.Losequiposversátiles, comolasretroexcavadoras,puedenmanejar un
volumenmayorqueelquemuevenexcavandotrincheras.Sonlosmetroslinealesdetrinchera
excavada,porminutooporhora,losquecuentan.
Elrégimendeexcavacióndeunaexcavadoracontinuadetrincheras,esuna
productividad quepuederegularse.Variaconlaprofundidad yelanchodelatrinchera,conla
solidezdelmaterial porexcavaryconlapotenciadisponibleolaqueselecionaeloperador.
Cuando seinicialatrincheraparalascondiciones especificadas, puedemantenersela
producción elamáquina,enmetroslinealesporminuto,hastaqueunfactor cualquierala
interrumpe.
68
Lascurvasdelafigura7 sonunarepresentacióndeestaproductividad,q.La familia
decurvasindicalaclasedevariaciónqueesdeesperarenlosregímenesdeproducción,para
lasdiferentes maquinasexcavadorasdetrincheras,bajo condicionesvariablesdetrabajo. La
curvasuperioresparalaexcavadoradetrincherasmasgrande,deltipoderueda,enmaterial
fácil deexcavar;lainferior esparalaexcavadoradetrincherasmaspequeña,deltipode
cadenacontinua.Enunterrenoenelqueunaexcavadoradetrincherasgrandepuedeexcavar
unazanja de2.10mdeprofundidad, a3m/min,otramaspequeñapuedeexcavarsolouna
zanja de 1.35 mdeprofundidad, conlamisma rapidez.
FIGURA7Regímenesdeproducciónenlaexcavaciónde
trincheras.
Las curvas inferiores son
para excavación más difícil
yequipo más pequeño
3.0
5.4
7.5 m/min.
Productividad, q
Regímenes de producción en la excavación de trincheras.
Fácil
1
3
"5
Arena, grava,
tierra suelta
Regular
Tierra empacada,
grava arcillosa
Semidifiril
Arcilla pegajosa,
roca triturada
Difícil
Pizarra blanda
y otras rocas
95
11
^ \
í§Líñ lite
su perior
^ d e la efic encia
60
75
50 60 70 80 90 100»
Eficiencia del cucharan, E, % de la capacidad
flGlKA 8 t,i.•envidad de carga de las palas.
69
Paratodaslasexcavadorasdetrincheras,amayorprofundidad delatrinchera,
correspondeunrégimendeavancemenor,sobrelalineadelatrinchera.
Tambiénpuedeusarseesafamilia decurvasparaexplicarlaexcavaciónenterrenos
masduros.Silamáquinamasgrandetrabaja enelmaterialdemasdifícil excavación,su
régimendeavance,q,semuevehaciaunacurvamasbaja. Loanteriorquedailustradoporlas
lineaspunteadasmaslargasdelafigura (8). Suponiendoquelacortadoradetrincheras,
excavando 1.2 mdeprofundidad enmaterial fácil deexcavar,puedemoversea7.5m/min,al
cambiaramaterial sólido,puedeexcavaresamismaprofundidad aunrégimendeproducción
desolo5.4 m/min.
Paralaretroexcavadora, elrégimendeproduccióndetrincheraexpresadoenmetros
deavanceporminuto,noestanaltocomoparaunaexcavadoradetrincherasdetipocontinuo.
Estoesdeesperarse,porquelaretroexcavadora noesdeaccióncontinuayautomática.
Prácticamentecadamovimientodeestaoperacióndeexcavaciónescontroladoporeloperador
delequipo.Selogralaventaja delaretroexcavadora cuandosetienencondicionesde
excavaciónmuyvariables,porejemplo lasolidezdelmaterialporexcavar, lasuperficie del
terreno,ocuandohaycambiosfrecuentes delasdimensionesdelatrincheraodesu
alineamiento.
Sepuedeformular unresumendelashabilidadesdelosdistintosequiposquese
estudian enloqueserefiere alaexcavacióndetrincheras,comoelquesepresentaenlatabla.
IX. 1. PRODUCTIVIDAD DELASPALAS.
Enestasecciónnosinteresasabercomodeterminarlacantidad dematerial que
maneja esteequipoenunciertoperíodo.Ladeterminación usual,consisteendeterminarel
numerodeyardascubicasodemetroscúbicosexcavadosporhora.Estodependeráde: (a)el
tamañoylascaracterísticodediseñodelapalaqueseusa,(b)lavariedadylacondicióndel
materialqueseesteexcavando,y(c)ladisposicióndeltrabajo,juntoconlashabilidadesde
operación dequesedispongaparahacerlaexcavacióndada.Porejemplo,enuntrabajo dado
podidautilizarse unapalapequeña,operandomuycercadesuslimitesdepotenciaparael
material sólidoycercadesusalturasmaximadeexcavaciónydevaciadoqueseindicanenla
figura(8). Unapalamasgrandetendríamaspotencia,trabajaría completamentedentrodesus
intervaloseficientes dedimensionesdetrabajo, ytendríamayorproductividad.
70
Porsupuesto,elcostoporhoradelapalamasgrande,seriamayor.Ladeterminación
decualdelasdossehaeusar,sebasaráenlasdeterminacionesdelaproductividad ydelcosto
decadaposibilidad.
Laproductividad deunapaladependeengranpartedelascaracterísticodediseño
queposea.Lacantidaddematerialquepuedemanejar enunperíododetiempodado,depende
deltamañodelcucharón,delavelocidad demovimientodelmiembroexcavadorenla
direcciónvertical,ydelavelocidadderotacióndelasuperestructuraensumesadegiro
horizontal.Todasestassoncaracterísticoqueseincorporanensudiseño.Paraunapala
controladaporcables,lasvelocidades segobiernanporvelocidades linealesdeloscables.La
velocidaddedirecciónylasdelosdemásaccesoriosfrontales, puedenvariarentre75y 180
piesporminuto(p/m).Otravelocidaddefinida eneldiseño,esladegirodela superestructura
sobresubasedemontaje. Paralaspalascontroladasporcablesesavelocidadpuedeserdetres
acuatrorevolucionesporminuto(rpm).
Lasvelocidadeslinealesdelcableylavelocidaddegirosonlosfactores claveque
determinanelmejor tiempodecicloquepuedelograreloperadorconlapala.Elciclodela
palapuededescribirseenrelaciónconlosmovimientosbásicosdelosequiposquese
estudiaron. Elmalacatesecundarioencaja alexcavadordentrodesucarga,mientrasel
malacateprincipal levantaalcucharóncortandoelembanque.Luego,girala superestructura
delapalaparavaciarlacargaendóndesedesee.Segiraluegoelconjunto miembro
excavador-cucharon ysebajahastadejarlo enposiciónparaelsiguienteciclo.
Parauncortede 10piesdealtura,eltiempomínimoparaelevarel conjunto
excavadorcruzandoelmaterialpuedeserdecincosegundos.Estoselograconunavelocidad
deelevación de 120fiVmin.Entonces,eltiempomínimoparagirarenunángulode90° ,
vaciaryregresardenuevoa4rpm,esdealrededorde8segundos.Estostiemposnotomanen
cuentaeltiemponecesarioparaalcanzar lasvelocidadesgobernadas,nielquesenecesitapara
lograrlasvelocidadesmenoresdenuevo,estoes,laaceleraciónniladesaceleración,encada
movimiento delciclo.
Tampocoestaincluidoeltiemponecesarioparavaciar lacarga,elcualdebetomarse
conciertaexactitud.Estoselementospuedenagregardetresacincosegundosdetiempo
necesario.Portanto,eltiempoóptimodecicloquepuedeesperareloperadorconlapala,en
estasituación deexcavación, seriade 16a 18segundos.Esetiempolorigenprincipalmente las
característico dediseñodelapala.
Lascondiciones deltrabajo ysulocalización puedenafectar tambiénnotablementea
laproductividad deunapala.Laproducciónmaseficiente, siendovariablelaalturadelcorte,
seobtienecon lapalatrabajando asu"alturaóptima"decorte.
71
Estaeslaalturadelembanqueenelquetrabaja unapala,enlaqueelmiembro
excavador levantaalcucharónatravésdeunacapataldematerialquelepermitelograr
cargarloconcopete.
Elexcavarenestaalturadecortenorequierereexcavacionparalograrllenarel
cucharón,niocasionaderramedelmaterialporlosladosdelcucharónduranteelmovimiento
decorte.Enunmaterial sueltoyfluido,sellenacompletamenteelcucharónexcavadorenun
recorridomascortoquecuandoexcavaenmaterialpegajoso yformadoporterronesotrozos,
quenollenaconfacilidad loshuecosenlacargadelcucharón.
Laprofundidad óptimadecorte,variaentre4y 11piesparaelmaterialsuelto,
granularoterroso.Paramaterialesdurosopegajosos,variade6a 14pies.Estosvaloresvarían
enrazóndirectaaltamañodelapala.Comparandoestasalturas(alturasdelembarque)conla
curvaqueapareceenlafigura(8)seencuentraquelaalturaóptimadecorteesdel25al50%
delaalturamáximadeexcavación.
Enlafigura9 seilustralavariaciónespecifica delaalturaóptimadecorteparapalas
dediferentes tamañosyparadiferentes materialesporexcavar.
FIGURA9Alturasdecorteóptimasdelaspalas.
2V»
FIGURA 9
Capacidad del cucharón de la pala, yarda» cubical
(1 yarda cúbica = 0.76 m s )
Alturas de corte óptimas de las palas (tomada de datoj publicado»
por la Power Crane and Shovel Association\,
72
Frecuentemente,eloperadordeunapalahacemasdeunapasadaenelembanquepara
cargarsucucharón.Taltendenciaocurreconmayorfrecuenciacuandolaalturadelembanque
esmenorquelaalturaóptimadecortedelapala.Ocurreunavezcada5o6ciclosconalturas
decortemenoresde5pies.Ellimitedefrecuenciaydeprofundidad, esmayorconun
embanquequecontengamaterial voluminoso quenopaseconfacilidad porelcucharón.El
hacerpasadasextraparaobtenerlacargadelcucharónesunacargaindiscutibledelos
operadores,peropuedeserdifícil deimpedirquesesiga.Supongaquelapartedecargadeun
ciclotomaseissegundosenuntiempototaldelciclo(TT)de 18segundos,paralograrla
operaciónmaseficiente. Unasegundapasadaagregaraporlomenosotrosseissegundos.Esto
hacealTT=24segundos,yrepresentaunaumentodetiempodemasdel30%.Estopodiría
serjustificado siseaumentaralacargadelcucharónporlomenosenesaproporción. También
puedenotarsequemientrasmayorsealaproporciónqueesetiempodecargarepresentedel
tiempototaldelciclo,menosdeseableseraquelapalahagapasadasextraparaaumentarsu
carga.
Lacantidad decargaquellevauncucharón,comparadaconsucapacidad,esun factor
vitalenladeterminacióndelaproduccióndelapala.Larelacióndelacargadelcucharónasu
capacidad,recibeelnombredeeficiencia delcucharón (E).Paralosmaterialesexcavadosa
pala,encondicionesóptimas,debeesperarsequeEvariaradel 110%al50%.Losmateriales
quesonfáciles deexcavaryquepuededescribirsecomofluidos,talescomolaarena,lagrava
o latierrasuelta,debenllenarconfacilidad elcucharónhastasucapacidad.Enelotroextremo
estánlosmaterialesdurosyrocosos,que,enlasmejorescondiciones,solollenanlamitaddel
cucharón delapala.Estaclasedevariación seilustraenlafigura(9).
73
Aunqueamenudosecopeteaelmaterialenelcucharón,lacargadepagorealdel
material,deduciendo loshuecos,seaproximamasalacapacidad.Enlafigura(9) seilustra
queenexcavaciones fáciles,queserealizanenmaterialuntantopegajoso, unmaterial
copeteado,untantopegajoso,puedeserlosuficientemente compactoparaquelacargade
pagosobrepase ligeramentealacapacidad delcucharón.
Cuandoelmaterialexcavadoporunapalatieneunagrancantidad detrozosmuy
voluminososocuandoesexcepcionalmentepegajoso ynopasaconfacilidad alcucharón,se
reduceconsiderablemente laeficiencia delcucharón.Estareducciónesprácticamente iguala
laproporción departesdesobre-tamañoquecontieneelmaterial.Así,sihayun20%
voluminosoeneltotal,laeficiencia delcucharónseradel20%menorqueloseriasino
hubieradichomaterial.Obviamente,sielmaterialvoluminosoquetengaquemanejar lapala
esexcesivo,convieneconsiderarelusodeotrapaladecucharónmasgrande,oquebrarlos
trozosmasgrandesdelmaterial,oempujar estematerialaunladoparasermanejadoporotros
medios.
Lacondicióndeltrabajo paravaciarlacargadeunapala,esunfactor de
productividad quelagerenciapuedecontrolarmuydecerca.Lospuntosacontrolarson:(a)el
ángulodegiroparaquelapalavacíesucarga,(b)elequilibriodetamañosentreel cucharón
delapalayelrecipientedecontencióndelaunidaddeacarreoquecargalapala.Paratenerun
buenequilibrio detamaños,elcontenedordeacarreodebetenerunacapacidad casiiguala 4,5
o 6vecesla capacidad delcucharóndelapala.Siseplaneasobreestabase,seeliminaráeste
desperdicioquesetienealutilizarcucharonescargadosparcialmenteyseusaralacapacidad
delaunidaddeacarreoconplenaventaja. Tambiénconstituyeunaprácticaútildeplaneación,
elprestaratenciónalaaberturasuperiordelrecipientedecontencióndelaunidaddeacarreo.
Lasdimensionesdelaaberturaenlaquehadedescargarelcucharóndelapala,debetenerpor
lomenosvariasveceselanchodelcucharónenambasdirecciones.Porotrolado,laabertura
nodebeserdedimensionestalesquetengaquemoverselaunidaddeacarreoolapala,durante
eltiempodecarga,parapoderllenarelrecipientedeacarreo.
Elángulodegironecesarioparaelciclodeexcavacióndelapalapuedecontrolarse
medianteunabuenaplaneación.Enuncicloordinarioformado porexcavación,girodela
carga,vaciadodelamismaygiroderetornoparalacargasiguiente,lascargaspuedenvaciarse
aunladodelaexcavaciónoaunidadesdeacarreoparaquelatransporten.
74
Parauncorteenladera,lapalapuedevaciarelmaterialexcavado,pendiente abajo,
enelladoopuestoaldelembanque.Enesecaso,elángulodegiroesrelativamentefijo,yesta
comprendido entre 130%y 180%.Unaoperaciónquerequieraungirotangrande,tendráun
tiempodeciclorelativamentelargo,yenconsecuencia,baja productividad.
Cuando sehaceelvaciadoaunidadesdeacarreoquepuedensituarseencualquier
posición sobrelasuperficie delterrenoquesoportaalapala,labuenaplaneaciónyelcontrol
ayudaranalograraltaproducción.EnestudiosrealizadosporelDepartamentodeCaminos
PúblicosdelosEstadosUnidosenladécadasiguientealaSegundaGuerraMundial,se
observaronlosciclosdemasde80,000palas.Losángulosdegiromasfrecuentesfueron de
45° a90°.Detodoslosciclosmedidos,enlosquesemidióelángulodegiro,elgiropromedio
resultode79°enunadirección.Haydosáreasdistintassobrelasquesehaceelgiro.Estasson:
(1)eláreadeexcavación,y(2)eláreadelocalización delaunidaddeacarreo,exterioralárea
deexcavación. Sepuedesuponerquesetendráungiropromediode45°eneláreade
excavación. Estodejaríaungirode34°paraeláreadelocalizacióndelasunidadesdeacarreo
enelciclopromedio.Esposiblereducirestaultimapartedelgiroparaobtenermayor
eficiencia enlaoperacióndelapala.Labuenacoordinaciónentrelosoperadoresylos
encargadosdeplaneaciónpuedelograrlo.
Enlatabla seilustraelefecto delángulodegiroenlaproductividad delaspalas.
Estatablamuestra,comoeradeesperarse,queparacualquieralturadecortedada,unángulo
degiromaspequeñodaráorigenaunaentregamejor. Comoseexplicoantes,ycomose
ilustraenla figura hayunaalturaóptimadecorteparacadatamañodepalaque trabaje
excavando enunmaterialenparticular.Unapalaqueesteexcavandoenunembanquede
alturadiferente delaóptima,seramenoseficiente. Estosucedeyaseaquelaalturadel
embanque seamayoromenorquelaalturaóptimadecorte.Latabla seempleausandola
alturarealdecortedivididaentrelaóptima,expresadacomoporcentaje alaizquierda,para
cadarenglóndelatabla.
Lainformación dadaenlatabla indicaunefecto combinadode 1.00 paralapalaque
trabaja conungirode90°yalaalturaóptimadecorte,D(esdecir, 100%).Estosignifica que
lapalaquetrabaja bajo esascondiciones,debeproducirunaentreganormaloestándar.
Cualquierotrovalordelángulodegiroodelaalturadecorte,conduciráa productividades
diferentes quesedeterminanhaciendocorrecciones alaproducción estándar.
Comoseestudioenestasección,eltiempodelcicloparalascondicionesestándarse
determinautilizando lasvelocidades lineales,lasalturasóptimasdecorte,lavelocidaddegiro,
yunatoleranciaporaceleración,desaceleraciónyvaciado.
75
Estostiempossebasanenquenohabráinterrupciónalgunaenlosmovimientos
planeados.
TABLA 6 Efectodelaalturadelcorte(D)ydelángulodegiro
(A)enlaproduccióndepala.
Porcentaje
de la
profundidad
óptima de —
corte
45°
60°
75°
90°
120°
150°
180°
20%
60%
100%
140%
180%
.99
1.13
1.19
1.14
1.05
.94
1.06
1.11
1.06
.98
.90
1.01
1.05
1.00
.94
.87
.97
1.00
.96
.90
.81
.88
.91
.88
.82
.75
.80
.83
.81
.76
.70
.74
.77
.75
.71
Ang ulo de giro en grados
Dato» de la Power Crane and Shovel Awociation.
Paraobtenerlaproductividad realdebeconsiderarseunatoleranciaporcualquier
variaciónquehubiera,talcomoelatrasoquerepresentaríaelmoverlapalaauna mejor
posicióndeexcavación.Unestudiodetiemposymovimientos,indicaqueestetipode
movimientonecesariotomaunpromediode0.6minuto,osea,36segundos.Asimismo,dicho
estudioindicaqueestemovimientosehizodespuésdealrededorde20cargasdelexcavador.
Comoesteesunmovimientonecesarioparalaoperacióneficiente delapala,debería
agregarse suefecto acadatiempodelcicloconcargacompletadelexcavador.Estoequivaldría
aagregaraproximadamentedossegundosacadaTTdelosqueaparecenenlatabla.
TABLA 7 Tiemposdeciclodepalas,ensegundos,paraaltura
ÓDtimadecortevgirode90grados.
Dificultad
relativa de
excavación
Fácil
Mediana
Medio difícil
Difícil
Tamaño (del cucharón) de la pala, yardas
—
—
—
8
1
W.
/<
7«
'/«
19
18
16
17
If)
23
21
20
19
19
26
24
23
22
22
28
26
24
2*>
24
Datos proporcionados por la Power Crano and
Shovel Association.
cúbicas
2
21
25
28
30
Pit
22
26
29
31
76
Ahoraqueseconocenlosfactores querigenlaproductividad deunapala,puede
escribirseunafórmulaparaexpresarla:
3600Be (e) (A:D)
qs=
f
TTs
enlaque qs=producciónmáxima,enyardascubicas/hora.
Be=capacidaddelcucharón,enyardascúbicas.
E=eficiencia delcucharón.
A:D=factor combinadoparaelángulodegirodelapala
ylaalturadelcorte.
TTs=tiempodelciclo,ensegundos,paralaoperación
"estándar"delapala,con90gradosdegiroy
alturaóptima decorte.
Laaplicacióndelaecuación esrelativamente simple,usandolos factores
determinantescomoseexplicoantesenestasección.Unejemplo ayudaraaentendersu
empleo.
Datos:
unapalade 1 yardaestaexcavandotierra
empacada(dedificultad "mediana")deun
embarquebanquede6piesdealtura,ygirando
elmaterial 75gradosparavaciarlo.
Determinar: (de la figura )E =87% =0.87;
alturaóptimadecorte(dela figura )Do =7.8;
D = 6.0
— =
x 100 = 77%; (estimadodelatabla )
Do = 7.8
A:D= 1.02
tiempodelciclo(delatabla ) , TTs=21segundos;
3600(lyd) (0.87) (1.02)
producción,qs =
=152
21
yardascúbicas/hora,basadasenuntiempode
trabajo de60minutosporhora.
77
Laproductividad determinadacomosehahechoenelejemplo anterior,utilizandola
ecuación ,seraelmejorrégimendeentregaposible,ynoesdeesperarsequeseobtengani
porunahoracompleta.Debepoderseobtenereltrabajo normaldeunahora,trabajando lapala
50minutosdelos60disponibles.Estosupondríaunaeficiencia detrabajo fw=50/60=0.83,
ylaproducción normalesqn=(rww)qs.Paralapaladeunayardadelejemplo anterior,qn=
0.83x 152= 127yardascubicas/hora.
Laproducciónrealdepalas,comosucedeconlamayoríadelosequiposde
construcción,esmenorquelaquedeberíaesperarse.
Variosestudiosefectuados bajo elpatrocinio delDepartamento deInvestigación
sobreCarreterasdelosEstadosUnidos(HRB),obtuvieronlostiemposproductivosrealesdela
palas,hálanosenunciertonumerodeexcavacionesencarreteras.Eltiemporealutilizadopara
excavar,fue del50al75%deltiempodetrabajo disponible.Estoequivaleaquesehubieran
trabajado de30a45minutosdecadahoradisponiblede60minutos.Elrestodeltiempo fue
tiempoperdidoporatrasostalescomo:movimientoscortosparalograrunamejorposiciónde
excavación,manejo especialdematerialvoluminoso,limpiezadeláreadecarga,cambiode
unidad deacarreo,falta deunaunidaddeacarreoenlapala,interrupcionesparaelcafé,etc.
Atrasoscomoestoshacenquelaeficiencia realdelapalasetransforme enf=0.50a0.75,ysi
seaplicaestaeficiencia alejemplo anterior,enelquelaeficiencia óptimaqs=152yardas
cubicas/hora, laproducciónrealpodríallegarhastaelbajo valordeqa=0.50x 152=76
yardas cubicas/hora.
Paralograrunamejor comprensióndetalvariación,semencionaranlosresultados
encontradosporlaHRB:EnlosestudiosdelaHRBsecomparaeltiempodisponibleconel
tiempoproductivoreal,enhorasodías.SiserepresentanporTlosdíasdetrabajo totales
contratadosdequesedispone,eltiemponetodisponibledetrabajo, queserepresentaríaporN,
podríaexpresarsecomounporcentaje deT.Eltiempoatmosférico ylosdemásequiposque
trabajan conelexcavador,danorigenaunadiferencia importante entreTyN.Losllamados
atrasosimportantesomayores,sonlosquetomanmasde 15minutosporatraso,yasean
debidosaltiempo,areparacionesdelequipooaotrascausassecundarias.Sehaobservadoque
forman untotaldel4al 80%deT.Elpromediodelasoperacionesdepalaobservadasresulto
comprendido entre35y45%ytendienteaN=(0.6)Tparaeltiemponetopromedio disponible
detrabajo. Elsiguienteajuste ocorrecciónconsisteenhallareltiempoproductivo realquehay
enToN.Estedeberáconsiderar losatrasos"menores'cortos duranteeltiempode trabajo.
Herramienta
para
excavación
Ganchos
Agarradores
Heranuentas
para materiales
a granel
Gancho Poleas múltiples
simple con gancho
Cucharones
de draga
Cucharones
d e almeja
_
Eslingas
o lazos
j j
Y/
I
Cubeta para
concreto
oanchos
de pasador
Plataforma
de carga
Plataforma
de fondo falso
Pesos
Hojas
para rellenar
Cucharones de
cascara de naranja
R^des
Ganchos
especiales
Mordazas
é i
Hincador
de pilotes
Rompedores de
calavera o peras
FIGURA 1 0
Accesorios de levantamiento para grúas (impreso con autorización d e la Power Crane and Shovel Association).
CO
79
RETROEXCAVADORAS
JPP ""WW
OD
O
81
íf
•$/$},Wnrm——..
«,,,
-«KSM
^fjf*
•'-sssiS,--:
¿jrfl
83
Losatrasosmenores,porlogeneral,demenosde 15 minutoscadauno,sedebenalas
interrupciones ocasionadasporlasoperacionesdelasunidadesdeacarreo,lasmaniobras
especialesdelaspalasylasreparacionescortas.Suefecto totalpuedevariarentre 10y50%
deltiemponetodetrabajo disponible,N.LosestudiosdelaHRBdeterminaronquelosatrasos
menorestomaron,enpromedio,entre20y26%deT.Estosignifica queeltiempoproductivo
esP=(100-40-23)%deT=0.37T,oP=(37/60)N,enpromedio.
Talesobservacionesypromediosconducenaunabaseparaestimarunfactor medio
deeficiencia general,fa=P/T.Sisehadebasarlaeficiencia enelusodeltiemponeto
disponible,tendrálaexpresión f=P/N,comoseaplicóenelejemplo anterior.
IX.2. APLICACIÓNYPRODUCTIVIDAD DELASGRÚAS.
Lagrúamóvilesunequipoverdaderamenteversátil.Seutilizaprincipalmente para
elevarcargasorecipientescargados.Losdispositivosorecipientesqueseutilizanparaestos
levantamientos seilustranenlosesquemasdelafigura(10). Lagrúadebepoderlevantarel
pesototaldelacargayeldeldispositivodelevantamiento,cucharónoplataforma. Enotras
palabras,sucapacidad sebasaentodoelpesoquesesuspenderealmentedesucablede
levantamiento.
Lasgrúasseusanavecesparalevantamientosdegranalturaconsuplumaextendida
o alargadaporlainsercióndeseccionesadicionalesdeplumaoporlaadicióndeunapuntade
plumaojiba.Porlogeneral,elbastidordeforma "A"uhorquetaseextiendehaciaarriba,al
alargar lapluma,paradarmejorestabilidadalaplumacargada.Estasmodificaciones sehacen
cuando senecesitausarlagrúaparacolocaraceroestructuraloparamanejar concretoenbotes
degrantamaño,enedificios degranaltura.Otraaplicación similarenlaqueserequiereun
granalcancepuedepresentarseenlostrabajos dedemolicióndeestructuraselevadas.
Generalmente,seusaunaplumadejiba odepuntaparaextenderelalcancehorizontal dela
grúaporarribadelbordedeunaestructuraelevada.Porsupuesto,loslímitesdecargaentales
aplicaciones sonmuchomenoresque lacapacidad máximadelagrúabásica.
Laproductividad delasgrúasmóvilescarecedesentido,entérminosprácticos,enlas
aplicacionesmencionadas.Esdecir,quenorepresentanadalaproduccióndelequipoen
toneladas porhoraoenmetroscúbicosporhora.
84
Larazónesquelasgrúasnoserigenporestetipodeproductividad. Otrasfuerzas de
laconstrucción,comolacuadrillademontaje,midensurendimientoporlastoneladasdeacero
levantadasporhora,ylacuadrilladevaciadoslomideporlosmetroscúbicosdeconcreto
colocadosporhora.Enestoscasos,lagrúasolocontrolaunapartedelostiempostotalesdel
ciclo.
Mediantelagrúasecontrolalavelocidaddelevantamientodeunacarga,lacualse
basaenlavelocidaddelevantamientoaunsolocable,reguladaentre 100y400piespor
minuto.Cuandosetrataenlevantamientoendosomascables,lavelocidadmáximasereduce
aproximadamente enproporción alnumerodecables.
Elgirodeunacargaesotrapartedelciclodetrabajo querigeeldiseñodelagrúa.El
giroserealizaporlogeneralaunavelocidadmáximade4rpm.Estaesunaparte significativa
deltiempodeciclodelagrúacuandoseutilizaunaplumalarga,acausadelainerciade
arranqueydeparo.Elefecto delacargaporinerciacausamuchosaccidentesutilizando
plumaslargas.
IX.3.PRODUCTIVIDADDEUNADRAGADEARRASTRE.
Elrégimendeproduccióndeunadragadearrastrepuedecalcularseen forma
semejante alaproductividad delapalamecánica.
Seaplicanlosmismostiposdefactores:
1.Naturalezadelmaterialexcavado.
2.Profundidad delaexcavación.
3.Ánguloenquegirasucargalaexcavadora.
4.Tiempodelciclodecargadelaexcavadora.
5.Laholguraylosmovimientosqueserequierendurantela
operación.
6.Elvolumendeexcavaciónenunlugar.
7.Elbalanceodelasunidadesdeacarreocuandoseusan.
85
Sinembargo,paraunaoperacióndevaciado,ladragadearrastre,esporlogeneral,de
granofinooregular,aunquepuedesertambiéntierracomún.Ladilatacióndelmaterial
excavadopuedeseronosersignificativo. Sisetratadesuelodegranofinoquesetomade
abajo delagua,laspartículaspuedenestarsuspendidasenelaguaqueseestamoviendo.En
esecaso,ladilataciónnosignificanada,ylacantidaddematerialquesemueveencadacarga
decucharóneselporcentaje desolidosquehayenelvolumendeeste.Sielmaterial sueltoes
arenaogravamuymojadas,nopodráformar grancosadecopete,yunagranpartedesupeso
seráeldelsuelosaturado.
Estematerial seradel 5al20%maspesadoqueelmaterial seco,porloquedebe
verificarse lacapacidaddecargadeladragadearrastreconelcucharónlleno,trabajando con
unaplumalargayunángulobajo.
Paraelmaterialmasseco,quesufre dilataciónalserexcavado,puedecalcularseel
volumendelacargadeuncucharónlleno.
Laprofundidad óptimadecortedeunadragadearrastre,similaraladeunapala,esla
distanciamínimaquedebemoverseelcucharónenelmaterialexcavado,paralograrunacarga
completadelcucharón.Comoelcucharóndeunadragasecargamientrasseestamoviendoen
forma mashorizontalqueeldeunapala,esadistancianoesenrealidadunaalturavertical.Sin
embargo,estefactor sebasaenuna"altura"oprofundidad quepermitaobtenerlaóptimade
unadragaencomparaciónaladeunapala.Paralasdragasdearrastre,lasalturasóptimasde
cortesonmayoresqueparalaspalasdelmismotamaño.Enelotroextremodelaescalade
tamaños,unadragade2!4yardascúbicas,esporlogeneral,masefectiva enuncortemascorto
quelapaladelmismotamaño.Entérminosprácticos,noestansignificativa unaalturaóptima
decorteparaunadragacomoparaunapala,porqueladragaesmasflexibleensuoperación.
Eloperadorpuedevariarsudireccióndecargaylongituddecorteparaconformarlo desde
cualquierposiciónqueescogaparaexcavar.
4.2
T—I—I
1
T
S
FIGURA 11 S "
§ 3.0
•8
I 2.4
i
§
I'-2
0.6
J I I
I
L
'o *H 1
t'n
2
2'n
Tamaño nominal del cucharón,
yardas cubical
s
(1 yarda cúbica = 0.76 m )
86
Porlogeneral,elángulodegiroparaunadragadearrastreenmayorqueparauna
palamecánica.Lostrabajos enmaterialsueltoyconpendientesmasaplanadas,hacenquela
dragatengamayoralcanceparasucargayvaciado.
Siestavaciandoaunaunidaddeacarreo,esteequipotienequeestarmasalejado dela
dragadearrastrequecuandosetratadeunapala,acausadelaspendientes.
Cuandoladragadearrastreestasimplementeapilandosuscargas,esmasprobable
quetengaungirocomprendidoentre90°y180°.
LaPCSArecomiendaunfactor quecombinaelefecto delaalturadelcorteyel
ángulodegiroparadeterminarlaproductividad deunadragadearrastre.Losvaloresdeeste
factor paraunadragadearrastreaparecenenlatabla.
TABLA 8 Efectodelaprofundidad decorte(D)ydelángulode
giro(A)enlaproduccióndeladragadearrastre.
Porcentaje
déla
profundidad
óptimade
corte
45°
20%
60%
100%
140%
180%
.99
1.13
1.19
1.14
1.05
Ángulodegiroengrados
60°
.94
1.06
1.11
1.06
.98
75°
.90
1.01
1.05
1.00
.94
90°
.87
.97
1.00
.96
.90
120°
150°
.81
.88
.91
.88
.82
180°
.75
.80
.83
.81
.76
.70
.74
.77
.75
.71
Seentraaestatablaconunvalordelporcentaje decorteóptimo.Porejemplo,siuna
dragade 1'Ayardasestaexcavandouncortepromediode5piesensuelosueltoyarenoso,el
porcentaje es5/7.5 por 100,osea67%.Estohacenecesariointerpolarentreel60%yel 100%.
Conungiropromediode 120°,seestimaqueelvalor(A:D)ausares0.89.Siladragade
arrastrede 1'Ayardas,conelmismogiro,estacortandounaalturamediade 12'/2pies,
entoncestieneunaD= 167%y(A:D)=0.84.
87
Eltiempodelciclodeunadragadearrastreparaexcavación, secalculademanera
semejante aldeunapala.
Ladragadearrastretieneunavelocidad superior ligeramentemasbaja, digamosde
3.5rpm,encomparacióncon4rpmdeunapalamecánica.Conesadiferencia yla flexibilidad
deuncucharón degirolibre,lostiemposdeciclodeladragadearrastresonunpocomas
largosquelosdeunapalatrabajando bajo lasmismascondiciones.Enlatabla9 sepresentan
algunosvaloresadecuadosparaunadragadearrastre,excavandoasualturaóptimadecortey
conunángulodegirode90°.
TABLA 9 Tiemposdeciclodelasdragasdearrastre,en
segundos,paraprofundidad óptimadecortede
girode90°.
Dificultad
excavación
Tamañodelcucharóndedragado,yardascúbicas
3/8
Vi
Excavación fácil 19
19
20
24
-
Arenaograva
Tierracomún
Arcilladura
20
24
3/4
20
22
26
30
1
22
24
28
32
VA
25
27
30
34
2
27
29
32
37
2lA
29
31
34
39
Estostiemposdecicloestánbasadosenlaoperaciónalosmovimientosdiseñadossin
interrupción. Observe,alcompararestostiemposconlosdelaspalas,ladragadearrastretoma
del 10al30%masparacadaciclo.Cualquiercambiodeposicióndeladragadearrastre
agregatiempoentrelosciclosregularesdecarga.
Ahoraresultaútilreunirestosfactoresenunaecuaciónparacalcularlaproductividad
deunadragadearrastre.Estoda:
3600 Vb (A:D)
qd =
,
CTd
88
Enlacual, qd=producciónmáxima,enyardascúbicas/hora.
Vb=volumenenmedidaenbancoquehayenel
cucharón,enyardascúbicas.
A:D=factor combinadoparaelángulodegirodela
dragadearrastreylaalturadelcorte.
CTd=tiempodelcicloensegundosparalaoperación
deladragadearrastreagirode90°ycorte
óptimo.
X. EQUIPODEACARREO.
Paraacarrearlosmaterialessueltos,agranel,enunproyectodeconstrucción,puede
usarseotravariedaddeequipo.Laescrepaparamovimientodetierrasfunciona comounidad
deacarreoenunapartedesutiempodetrabajo. Otrascombinacionesdetractores-remolques,
queseconocencomovagonetas,sediseñanespecialmentecomounidadesparaacarreode
tierras.Elcamióndevolteocomúnquerecorrelascallesylascarreteras,seutilizaamenudo
comounidaddeacarreodematerialessueltos,agranel.Endécadasrecientessehan
desarrolladoequiposmuysemejantes alcamióndevolteo,perodemayortamaño,parausoen
carreteras.
X.1.USOYPRODUCTIVIDADDELOSEQUIPOSDE
ACARREO.
Laseleccióndeunidadesdeacarreoadecuadasparaunaoperacióndadade
movimientodematerialesdependedeunanálisiscompletodeltrabajo. Dichoanálisisdebe
considerar cadaunadelaspartesdelciclodetrabajo decadaequipo.Paraunaoperaciónde
movimientodematerialeselciclocomprende:lacarga,elacarreo,ladescarga,elretornoyel
acomodoparatomarlasiguientecarga.
Tomandoseparadamentecadacomponentedelciclosepuedediscernirdelos factores
queinfluyen enlaseleccióndelasunidadesdeacarreo,seestudioelciclototaldeuna
operación demovimientodetierras.
89
Elresumendedichoestudioservirápararevisarlospuntosclave:
1.Laetapadecargarequierequeseconozcan:
a.Eltamañoyeltipodelamáquinacargadora. Siesunacargadorcontinuocomolos
debanda;sitieneuncontrolpositivodelcucharóncomounapalaouncargadorfrontal; si
tienecucharóngiratoriocomoeldeunadragadearrastre,etc.
b.Eltipoyelestadodelmaterial quesevaacargar. Sifluyelibrementecomola
grava;sieshúmedoypegajoso comolaarcilla;siestaformado portrozosoterronesgrandes
comolarocadevoladura,etc.
c.Lacapacidad deunaunidaddeacarreo.
d.Ladestrezadelosoperadores.
2.Laetapadeacarreoodetrasladorequierequeseconozcan:
a.Ladistanciaalaquetienequemoversecadacarga,divididaentramos continuos
rectosycurvos.
b.Elestadodelarutadeacarreo.Siestapavimentadaosisetratasolodeuna
superficie compactada; queclasedepavimento odecompactacióntieneyencuantostramos
delaruta;sisetratadeuncaminodetierra,lasresistenciasalatracciónyalrodamiento.
c.Laspendientesquehayenlarutaylaslongitudesdelasmismas.
d.Diversascondicionesqueafecten alavelocidad deacarreoyalmovimiento.Los
cambiosdedirecciónydependientequeorígeneaceleración,desaceleraciónyfrenado. Sila
rutatienebuen sistemadedesagüeosipuedenservariableslasresistenciasalatracciónyal
rodamiento.Sihaypuentesopasosadesnivelporlosquedebatransitarseenlaruta.
e.Lahabilidad delequipodeacarreoparatrabajar bajo lascondicionesdelcamino,
laspendientes ydemásadversidadesquehayaensurecorrido.
3.Ladescargaovaciadoafecta alaseleccióndelaunidaddeacarreopor:
a.Eltipoyelestadodelmaterial,comoenlaetapadecarga.
b.Lamaneraenlaquehademanejarse elmaterialenelsitiodedescarga. Sihade
descargarsependienteabajo deunembanque,sihadeextenderseparafinesde compactación,
sihadevaciarse aunatolva,etc.
c.Eltipodefacilidad queofrece elequipoparalasmaniobrasenunáreadedescarga
restringida.
90
4.Elviaje deretornodebecubrirsecomoelacarreoconunacarga.Generalmente,ese
componentedelciclodeacarreonorigelaseleccióndeltipodeunidad.Puedepresentarse,
empero,unaexcepción,cuandolaunidaddeacarreodebaregresarvacíaascendiendo una
pendientemuchomasfuerte ounarutaqueesteenpeorescondicionesquelaquetuvoque
recorrerconcarga.
5.Elacomododelaunidaddeacarreopararecibirucargarequiereconocer:
a.Eltipodemaquinacargadora.
b.Lasdiversasposicionesquedebeadoptarelcargadorparacargarelmaterial.
c.Lafacilidad demaniobrasqueofrece launidaddeacarreoparatomarunabuena
posiciónparasucarga.
Paraunaoperaciónenlaquedebamoversematerial sueltoagranel,yenlacualla
distanciadeacarreoenunsentidoseademasdevarioscientosdepiesynohayaotros factores
quepermitanqueseamaseconómicousarmotoescrepas otransportadores,probablemente sea
preferible utilizarlasunidadesdeacarreocargadasporpalamecánicaoporotrotipode
cargador. Sipuederecorrerseenforma efectiva unapartesignificativa deesadistanciade
acarreosobrecaminosyaexistentes,laselecciónseinclinarahacialasunidadesdeacarreo
paratransito sobrecarretera. Sedebenconsiderarlostractores-vagonetas devaciadoporel
fondo, concargassuficientemente ligerasenlosejes,cuandoelmaterial aacarrearesde flujo
ocorrimientolibreycuandotienequeextenderseamedidaquesedescarga.Enesecaso,el
tiempodevaciadoesmínimo.Eneltiempoderecorridopuedeincluirsequedebeindicarun
descensodevelocidad,talvezhasta 16/32km/h, paraentrarysalirdeláreadevaciado.Para
lasdemáspartesdeladistanciadeacarreo,elvehículopuedealcanzarvelocidadesde60a 100
km/h.Elusodeunequipodevaciadoporelfondo requerirádeamplioespacioparagirar,
tantoeneláreadecargacomoenladedesócarga,paraelequipodelquetoquetienede 12a
18m.delongitudtotalyque,prácticamentenopuedemoverseenreversa.
Enelcasomascomúndeacarreodematerial sueltoporunadistancia significativa
sobrecarretera,yconciertavariacióndependientesycondicionesdevaciado,laselección
puedeinclinarsehaciauncamióndevolteoordinario.Lamaniobradevaciado,queconsiste
porlogeneralporretrocederyvaciarenunsitiodesignado,tomaratiempodelnecesariopara
elrecorrido.Ellevantamientodelacajayelvaciadodeunacargatomaalrededorde VAde
minuto.Lamaniobrarealizadaeneláreadevaciadopuedellevareltiempototalplaneadopara
ladescarga(TD)de Viminuto.
91
Eltiempoquesedebeconsiderarenelotroextremodelciclo,esdecir,eltiempode
carga(TC),dependeráprimordialmente delequipodecarga.Entreestospuntosextremosdel
ciclodeacarreoestaeltiempoderecorrido.Estetiempovariable(TV)incluyendotantoel
recorridoenunadirección,conlacarga(TVC),comoeltiempoderetornovacío(TVV)
Parahallarlostiemposderecorridodebedescomponerselarutadeacarreodeun
camióndevolteoentramospendientesyresistenciaalrodamientocomunes.Luegopuede
determinarselatransmisiónqueserequiereparadarlapotencianecesaria,y
consecuentemente,lavelocidad
máximaparacadatramodelaruta.Enestepunto,esnecesarioreconocerqueel
vehículodeacarreonoviaja alavelocidadmáximadurantetodasuruta.Elencargadode
planeacióndebepoderestimar lasvelocidadesmediasquepuedeobtenerencadapartedel
ciclodeacarreo.Paraestoscálculosesdeutilidadlatabladefactoresparaconvertirlas
velocidadesmáximasavelocidadesmediasrazonables.
Enlostrabajos demovimiento detierrasenlosqueserequierearrastraroacarrear
materiales sinutilizarcaminosexistentes,seplantealamismapreguntabásicarelativaaluso
deescrepasoaldecargadoresconunidadesdeacarreo.Paralosacarreosdetierraenunsolo
sentido,adistanciasmayoresde3,000pies,puedensermaseconómicas lasunidadesde
acarreo.Suponiendoqueeseseaelcaso,elencargadodeplaneacióndebedecidir sihadeusar
camionesdevolteoparatransitofuera decarretera,tractores-vagonetasdedescargatraserao
lateral,ovagonetasdevaciadoporel fondo.
Elcamióndevolteodedescargatraseraesmasefectivo quelosdemásparael manejo
yacarreodemateriales sueltoscuandohayalgunaspendientesfuertes ycuandosedesean
velocidadesaltasenlostramosrectosynivelados.Eltractor-vagonetadedescargatrasera
tieneensuextremounaaberturabajapararecibircargaderocagrandedeuncargadorfrontal
o deunapalamecánica.
92
TABLA 10Factoresparaconvertirunavelocidadmáximaauna
velocidadmedia(deunvehículocon300a400lbs/hp).
Longitudde
untramodel
caminode
acarreo.
Unidad
deacarreo
partiendo
delreposo.
100-350
350-750
750-1500
1500-2500
2500-3500
3500ymas
.25-.45
.45-.55
.55-.68
.68-.78
.78-.84
.84-.92
Unidaddeacarreo
enmov.alentrar
auntramodel
caminodeacarreo.
.50-.66
.66-74
.70-.88
J8-.93
.87-.95
.90-.97
Puedemaniobrarenespaciosrelativamenteestrechosyvaciarconrapidez.En
consecuencia,eslamejor unidaddeacarreopataunaoperacióndeexcavacióndetúnelypara
otrasenlasquehayarutasdeacarreoangostas.Tieneestabilidadyvelocidadmoderadasenlas
pendientes,locualhacedelavagonetadedescargatraseraunequipomasadecuadopara
acarreoscortosqueelcamiónparatransitofuera delacarretera.Loscamionesyvagonetasde
descargalateral,menoscomunes,seempleancuandolaoperaciónpermitedescargarel
materialalladodeunembarqueestableosobrelaruta.Estoreduceeltiempode
vaciado.eliminando lanecesidad demaniobraryavanzarenreversaparadescargar.
Paraelvaciadodematerialdeflujo libreenpilas,alolargodesurecorrido,enlos
trabajos deconstrucciónseusamasfrecuentemente lavagonetadedescargaporel fondo.
Dichaaplicaciónseencuentracuandosetratadeformar unbordodetierraolacapadebasede
unpavimento decarretera. Elrecorridoquedeberealizarsesobreeláreaderellenosuelto
puederequerirdelaaltaflotación delavagonetadedescargaporelfondo.Tambiénpuede
usarseesteequipoenformaefectivaparaacarrearmaterialdeflujolibrehastaunatolvaconsu
aberturadecargasituadaalniveldelterreno,yvaciarloenella.Talaplicaciónseencuentraen
lasplantastrituradorasymezcladorasdemateriales.Encualquieraplicacióndelasvagonetas
dedescargaporelfondo,larutadeacarreonodebetenerunapendienteadversamayorde3al
4%paralograrunaoperación efectiva.
93
X.2.DETERMINACIÓNDELAPRODUCCIÓNDE
EQUIPOSDECARGAYACARREO.
Puedecalcularseconfacilidad laproductividad deunequipoparaacarreodetierra.
Paraesto,serequierecalcularlacapacidad copeteada,ellimitedelacargaolacarga eficiente
quepuedelograrsedeuncargador,yeltiempoquetomacargarlaunidad.Parateneren
equilibrio alcargadorylasunidadesdeacarreo,lacapacidaddelacaja delaunidaddeacarreo
debeserunnumeroenterodecucharonesdelcargador.Porejemplo,uncamiónde6yardas
cúbicasestaríaenequilibrioconunapalade 1'/2yardacúbica,peronoconunade 1V*yarda
cúbica.
Paralograrunaoperacióneficiente, conbuenequilibrioentreelcargadorysus
unidadesdeacarreo,elcargadornecesitaentretresyseiscucharonesllenosparacargaruna
unidad. Sinecesitamenosdetres,seperderámuchotiempoenposicionarlasunidadesde
acarreoenelsitiodelcargador,ysinduda,estenoestarátrabajando asuproductividad
esperada. Silaunidadsecargaconmasdeseiscucharonesllenos,launidaddeacarreoysu
operadorestaránparadosdemasiadotiemposinhacernadaynoseutilizarálaproducción
esperadaeneltiempoderecorridoparamoverelmaterial.
Ahoraseestudiaraladeterminacióndelaproductividad paraunaoperación
desarrolladaconcargadoryunidadesdeacarreo.Habiendotantosfactores deseleccióny
tantaseleccionesposiblesdecargadoresyunidadesdeacarreo,puedenlograrse innumerables
combinaciones.Entodocaso,elencargadodeplaneacióndelaconstruccióndeberáseguiruna
aproximación lógicasegúnsusituación.Masadelante,seusaráunejemplotípicoparailustrar
elprocedimiento quesesugiere.
Laaproximaciónconsistiráobviamenteen: (1)comenzarconlaoperación de
construcción porejecutar: luego(2),considerarlacondicióndellugarsobreelquesehade
hacer laplaneación;enseguida(3),definir lasalternativasposiblesparaseleccióndeequipos
pararealizareltrabajo,; luego(4),determinar lascombinacionesposiblesdeequipoysus
productividades ycostosdeoperación,yfinalmente(5),seleccionarlacombinacióndeequipo
ausarparalograrunaoperacióneficiente yeconómica,considerandotodoslosfactores.Una
ampliación delosconceptoscubiertosenestospasosdebeayudar aaclararelacercamientoal
problemayelprocedimientoquesesugiere:
94
1. Datosdelaoperaciónparacargadoryunidades deacarreo:
a.Cantidaddematerial.La cantidaddematerialpormover.
b.Estadonatural delmaterial.Sipuedemanejarse comoestaosiseriamas
manejable, siselehicieraalgúntratamientoantesdemoverlo.
c.Distanciaalaquesehademoverelmaterial.Sihademoverseaunlugar
específico paradepositarloosihadetirarsecomodesechoendondeelija elencargadode
planeación.
2. Condicionesdellugarparacargayacarreo:
a.Estadodelterrenoentreelsitiodecargayellugardedepositodelmaterial.
Definición delasvariacionesdependiente,dealineamientoydelascurvasenlastrayectorias
factibles.
b. Superficies sobrelasquehadehacerseelrecorrido.Resistenciadetracciónyde
rodamiento quepuedenesperarse.Sipuedenmejorarsetalesresistenciascon ventaja.
3. Alternativasposiblesdeequipo:
a.Cargadores.Tiposytamañosquedebenconsiderarseparalaoperacióndada.
b.Unidadesdeacarreo.Tiposytamañosquepuedenusarseenlasalternativasde
cargadoryparalascondicionesdellugar.
4. Determinacionesparacadacombinacióndecargador-unidades
deacarreodefinida enelpunto3:
a.Determinacióndelaproductividad máximadelcargador,paraunapalaoparauna
dragadearrastre.
b..Cálculodeltiempodecarga.(TC)paralasunidadesdeacarreo,apartirdeltiempo
delciclodelcargadorodesuproductividad máxima(qmax.)porla formula:
Vh
LT=
,
qmax.
enlacualVh=volumenmedidoenbanco/ciclo.
95
Seusalaproductividad máximadelcargadorporladuracióncortayporlasuposición
dequenoocurriráinterrupciónalgunaentreelprincipioyelfindelacargadeunasolaunidad
deacarreo.
c.Determinacióndelarutadeacarreo,delaspendientesydelpesodelascargaspara
elrecorridodelasunidadesdeacarreo.
d.Cálculodelasresistencias,velocidadesytiemposderecorridoqueintervienenen
elacarreo;paralosdiversostramosdelaruta;paraambosrecorridos;concargaosincarga.
e.Cálculodelostiemposdeciclototalesparaunaunidaddeacarreo,tomandoen
cuentalatoleranciaporaceleración,desaceleración,frenado ygiro(utilizando"tiempos fijoso
convirtiendoavelocidadesmediasderecorrido)ydeltiempodedescarga(TD),yeltiempo
óptimoesperadodelaunidaddeacarreoseexpresaporla formula:
TTh=TC+TVC+TD+T W , enminutos.
yeltiempodeciclonormal,contoleranciaporlaesperadelaunidaddeacarreoenla
línea(que)hastaquelacargueelcargador,yporlaeficiencia detrabajo deloperador( fw)
puedeencontrarseporla fórmula:
CTh
(CTh)n=
,
fw
f. Hallarlasproductividadesmáxima(qh)ynormal(qh)nparalasunidadesde
acarreo,comosigue:
Vh
qh=
x60,volumenmedidoenbanco/hora,y
CTh
( qh) n=qhfw volumenmedidoenbanco/hora.
g.Decidirsobreelnúmerodeunidadesdeacarreoquesenecesitanparacada
cargador,conbaseenladesicióntomadabajo elpunto 1 anterior,ydeterminando siel
cargador olasunidadesdeacarreohanderegirlaproducciónparalaoperación;elnúmero
teóricorequerido(N)es:
96
(CTh)n-LT
N=
+1,
LT
elcualgeneralmentenoresultaunnúmeroentero :enconsecuencia, sedebeescoger
unnúmerodeunidadesdeacarreo,Nh,queseaelsiguientenúmeroenteromayorqueel
teórico:
N h / N paraquerigaelcargador,
o sedebeescogerelsiguientenúmeroenteromenorqueelteórico,
Nh\Nparaquelariganlasunidadesdeacarreo.
h.Calcularelcostoporunidaddematerialmovidoporcadacombinaciónde
cargador-unidad deacarreo,utilizandoloscostosdirectosdelequipoyeloperador,ycostos
indirectoscontoleranciaporlosatrasosestimados.
5.Seleccionarlacombinaciónmasapropiadadecargador-unidad (es)deacarreoa
partirdelosresultadosdelpunto4,conbaseen:
a.Unaeleccióneconómicacuando seconsiderenestascombinacionesparaesta
operación solamente.
b.Lacombinacióndeequipoqueseamaseconómicaymasfácilmente asequiblepara
estaoperación oqueseamaseconómicacuandoseconsiderenconella,otrasoperaciones
relacionadas.
Ejemplo dedeterminacióndeequiposdecargayacarreo.Parailustrarel
acercamientoyelprocedimientoesbozados,enseguidasedesarrollaraunejemplo de
determinacióndeunacombinacióndecargador-inidad (ES)deacarreo.Endichoejemplo,se
llegaráaunaselecciónvisibledecargadoryunidadesdeacarreoparaunaoperaciónde
construccióndada.Nosetocaran,sinembargo,lospasosrelacionadosconloscostos(puntos
4o.y5o.delbosquejo anterior).
Datos: Setratadeunaoperacióndemovimientodetierraenla
quhademoverse40,000yardascúbicasdesueloterrosocon
roca,quevaadesecharsehaciaabajo deunbancosituado
aproximadamente4,000pies,pararellenarpartedeunaoquedad.
97
-elbancodecortetieneunpromediodesietepiesdealtura
yeláreadecortetienebuendesagüe;
-eláreadecorteeslosuficientemente abiertaparadejaramplio
espacioparamaniobras;
-lasposibilidadesdeacarreoson:
(i)rutadeacarreocompletaconlasuperficie detierraysinvueltasforzadas -600pies
conpendientedescendentedel2%;1,200 piesconpendienteascendentedel3%;2,000pies
prácticamente anivel,y300piesconpendientedescendentedel4%hastaelsitiodedescargaelretornodebeefectuarse esencialmentesobrelamismaruta;obien,
(ii)recorridode700pies,conpendienteascendentedel4%hastalacarretera;de
4,000piessobrecarreteraconpendientemediadegradocero,yde800piesenpendiente
descendentedel2%hastaelsitiodelvaciado-elretornodebehacersesobrelamismarutade
acarreoinvertida;-usandoneumáticosdehule,laresistenciaalrodamientodeloscaminosde
acarreoconsuperficie detierrapuedemantenerseconfacilidadparanomasde70
libras/tonelada (de2,000lbs).
Ahora,siguiendoelacercamientodesarrolladopararesolverestaoperaciónde
cargador-unidad (es)deacarreo,seutilizaráelprocedimientobosquejado.Lainfirmación dada
proporcionarespuestasparalospuntos 1 y2.Laseleccionesfactibles paraelpunto3podrían
incluir:
(i)unapalade2yardascúbicasode2%yardas(la cantidadnojustifica uncargador
demayorproducción),cargandounidadesdeacarreoparatransitofuera decarretera,de
descargatrasera;ocomoalternativa,
(ii)uncargadorfrontal ounapalade 1 ode2yardascubicasconcamionesdevolteo
paratransitoencarretera.
Conesostamañosytiposdeequipospuedeconsiderarsemuchasalternativascon
unidadesycombinacionesespecificas. Esteeselprimerpuntoenquesereconoce obviamente
elequipodisponiblealencargadodeplaneacióndelaconstrucción,peroestonodebesolo
originar unprejuicio sobrelaselecciónsiguiente.
98
Podidaresultarventajoso deshacersedelequipoviejoymenosadecuadodequese
disponga,paraadquirirunonuevoparahacerestaoperación.
Tomandounacombinaciónviableparalaalternativa(i)detransitofuera decarretera,
esdeseabletenerunequilibriodetamañosentreelcargadorylasunidadesdeacarreo.Una
unidaddeacarreopodiríatenerlasespecificaciones siguientes:
Pesodelaunidadvacía=28,000libras.
Cargamáxima=30,000libras.
Motor= 140bhpa2,100rpm.
Velocidadgobernadamáxima=30mph.
Neumáticos= 12.00x25enlasruedasfrontales yenlas
motrices.
Continuandoahoraconelprocedimientoesbozadoenelpunto4
a.Partiendodelplanodellugardelcorte,puedehacerseunaestimacióndelgiro
mediodelapala.Sesupondráungiromediode90°.
Estimelaalturaóptimadecortedelapalade2lAyardas(Do)=9pies
D
7
enconsecuencia,
=
x 100=77%,
Do
9
y(A:D)=0.97
Lapalade2 1/2yardascúbicas,puedecargar,comomáximo,utilizando laecuación:
qs=
3600(2 1/2) 0.8(0.97)
=241yardascúbicas/hora.
29
b)Lasunidadesdeacarreoacarreanunacargamedidaenbancodematerialdecorte
delbancoquerecibirándecuatroencajadas llenasdelcucharóndelapala,oseaVh=4(2 1/2)
0.8=8.0yardascubicasmedidasenbanco. Entoncesutilizando laecuación:
8.0
TC=
x60=2.0minutos.
241
99
c)lainformación paralarutadeacarreosereunióconlosdatosaportadossobrela
operaciónylascondicionesdellugar:
Sesupondráunpesounitariodelmaterial,=2,800lbs/yardacúbica,yunacargaWL=
8.0X2,800=22,400lbsmenorque30,000max.
Porlotanto,elpesototaldelaunidaddeacarreocargada,es:
W=
(28,000+22,400)
=25.2 toneladas (de2,000lbs).
d)Dividiendolarutadeacarreoenseccionesdependienteycondiciones derecorrido
uniformes,sepuededemostrarqueelviaje delaunidaddeacarreocargadaes:
Para600piessobrependientedescendentedel2%RP=-40lbs/ton.(RR+RP)=
Rl =(70-40)=30lbs/ton.:elesfuerzo tractorrequerido,(ET) 1 =30x25.2=756lbs.
33,000(0.7) 140
umax.=
=48.6mphmayorquelímitede30.
756x88
Parahallarunavelocidadmedia,supongaunfactor de0.50,yunavelocidad media
VI =(0.5)30= 15mph;entonces:
600
TVC1=
=0.45minuto.
15.0x88
Para 1,200 piessobrependienteascendentede3%RP=60lbs/ton.;
R2=(70+60)= 130lbs/ton.;serequiere(ET)2= 130x25.2=3,280lbs.;
B I B L I O T E C A
I n t i t u l o T - ^ o ' ¿ K i c o .10 U CoMtFU-cióa
100
33,000(0.7) 140
V2max.=
=
3280x88
36,800
= 11.2mph.;
3280
supongaunfactor de0.75,V2media=(0.75) 11.2=8.4mph.;
1200
entonces,TVC2=•
= 1.62MINUTOS.
8.4 x 88
Paracadaseccióndelarutadeacarreosesigueestemismoprocedimiento,
considerandoelviajeconcargaysincarga. Esconvenienteorganizarestoscálculosen forma
detabulación,ycuandosetienemuchoscálculosporefectuar, loóptimoymásrápidoesusar
unprogramadecomputadora.
Latabulaciónderesultadosparaelejemplo quenosocupaes:
Tramodel
camino
de
acarreo
Pendiente
%
R,
lb/T ET.lbs.
Vmáx.
mph
Viajec/carga,Wl= 11.2tons.(T)yW=25.5tons.:
600
-2
30
756
30
1200
+3
130
3280
11.2
2000
0
70
1760
20.9
300
-4
30
Factorde
Vel. u media
.50
.75
.80
.30
totaldelviajeconcarga,TVC=
iajes s/carga,W= •• 14.0tons.:
300
+4
150
2000
0
70
1200
-3
10
600
+2
110
2100
980
140
1540
17.5
30
30
23.9
.35
.80
.75
.40
totaldelviaje sincarga,TVV=
TV,
15.0 0.45
8.4 1.62
16.8 1.35
9.0 0.38
3.80
6.1
24.0
22.5
9.6
0.56
0.95
0.61
0.71
2.83
e)Sehandeterminadoantestodaslaspartesdeltiempototaldelciclo(TT),excepto
eltiemporequeridoparavaciarunacarga.Conreferencia aalgunostemas,sepuedesuponer
qu,maniobrandoalaposiciónnecesaria,eltiempodevaciado,TD=0.5minutos.
Porlotanto,TTh=2.0+3.80+0.5+2.83=9.13minutos:suponiendouna
eficiencia detrabajo,fw=0.7,
(TTh)n=9.13/0.7= 13.05minutos.
f)Parahallarlaproductividad máximadeunaunidaddeacarreosepuedeusarla
ecuación siguiente:
8.0
qh=
x60=52.6yardas3 debanco/hora.;
9.13
perosuproductividad normales:
(qh)n=0.7(52.6)=36.8yardas3debanco/hora.
g)Paraesteejemplo,elnumeroteóricodeunidadesdeacarreoseencuentra
mediantela fórmula:
13.05 - 2.0
N=
+ i =g53unidades.
2.0
Enestaoperación,seconsideramasimportantededicarelcargadoraextraerel
materialdeloscortesqueserequierenparalaconstrucciónquesigue.Porlotanto,lapaladebe
regirlaproductividad delaoperación.Comoconsecuencia,elencargadodelaplantación
deberáescogerunnumerodeunidadesdeacarreo,
Nn
6.53,osea,sieteunidadesdeacarreo.
Elexcesodeequipodeacarreosobreelrégimendeproducción delcargador,tiene
otraventaja. Cuandosejuntaunnúmerodeunidadesdeacarreo,formando unalargañlade
esperaparasucarga,eldespachadorpuedesacardelafiladeesperaunadelasunidades,
interrumpiendo sucicloparacargarcombustibleohacercualesquierareparacionesque
requiera.
Puedeseguirseestemismoprocedimientoparadeterminarlacombinaciónde
equiposparalaalternativa (ii),uotrostamañosytiposdecargador-unidades deacarreopara
cualquieradelasdosalternativas.
Tamañodelaflotilladeacarreo.Paralaplantacióndeunaoperaciónde
movimientodematerialesqueseaeficiente yeconómica,conunacombinacióndecargadory
unidadesdeacarreo,esnecesariocoordinarconmuchocuidadolosequiposdependientes.El
cargadoresunequipodependientedecadaunidaddeacarreoyviceversa.Seexplicoantes,la
necesidaddemantenerunequilibriodelostamañosdelosequipos.Esteesunaspectode
coordinación.Otroaspectoprobablementemasimportante,eseldelosregímenesde
produccióndelosequiposdependientes.Laflotilla deacarreodebeserdeuntamañotalquele
permitaqueelcargadorlogresu productividad normalentodomomento,ysumáximo
régimendeproducciónporlomenosenunapartedeltiempo.Empero,estonodebelograrsea
expensasdetenerunnumeroexcesivodeunidadesdeacarreoparalaoperacióntotal.En
trabajos muygrandes,enlosquesetratademovermillonesdeyardascubicas,laplantación
puedeindicar laexistenciadeequiposociososderepuestoquesetenganparaentrarenservicio
encualquiermomento.
Dentrodeunadesusseriesdeestudiosdecampo,laOficina deInvestigación
sobreCarreterasdelosEstadosUnidos,auspiciounestudioparadeterminarelnúmerode
camionesquesenecesitanparacadapala.Endichoestudioseusaronpalasde3/4deyardaa
2/4yardascubicasdecapacidad,paracargarcamionesde4a 14yardascubicasdecapacidad a
ras. SeObservoeltiempoperdidoporcadapalaenesperadecamiones,ytambiéneltiempo
perdidoporloscamionesesperandoenlafiladelapala.Estostiemposseexpresaroncomo
porcentajes deltiempodetrabajo disponible,representadoporlashorastotalesdelajornada
menoscadaretrasode 15 minutosomas,deduración.
Elresultadodelasobservacionesindicoquelaspalasesperabandel4al25%de
sutiempodetrabajo. Loscamionesdependientesesperabandel25al4%desutiempode
trabajo disponible.
Comoconclusiónseestablecióunarelaciónempíricainteresante,queexpresaque
lasumadelostiemposperdidosporunapalaysuscamionesdeacarreo,asciendeal29%del
tiempodetrabajo disponible.
LaOficina deInvestigación sobreCarreteras(HighwayResearchBoard,oHRB)
publicounconjunto decurvasprocedentesdeeseestudio,querelacionaneltotaldela
capacidaddeacarreoconeltiempoperdidoporlapala.Lacapacidaddeacarreoseexpresopor
elnumerodecucharonesnecesariosparacargarlaflotilladecamiones.Enelejemplo quese
desarrolloantesenestasección,seplaneoquecuatrocucharonesllenoscompletarían lacarga
deunaunidaddeacarreo,yconsieteunidades,lacapacidad deacarreodelaflotillaesde28.
SiseaplicanlasobservacionesdelestudiodelascurvasdelHRBalejemploantespresentado
enestasección,lapalade2lÁyardasperderáentreel 12yel 15%desutiempode trabajo
disponibleconlassieteunidadesdeacarreoplaneadas.Rigiendolapalalaproducciónmáxima
deesaoperacióndeacarreo,laeficiencia probabledetrabajo esfw=(1.00-0.15) 100=85%.
Laproductividad óptimaquepuedeesperarseentodaslashorasdetrabajo, seria:
(qs)n=0.85x241=205yardas3debanco/hora.
FIGURA 12 Relacióndelacapacidaddeunaflotilladecamiones
conlosatrasosdelapala,debidosalongitudesde
acarren variahlpe
metroi
£ Sw-S'
•V
19
[V
c?
av
99
"»V
WW
4(
Sisesuponequeelpromediodeltiempodisponibledetrabajo,despuésdelos
atrasospormaltiempo,parosmayoresdeltrabajo,etc;esdel60%delashorasdelostotales
detrabajo, entoncesfa=0.60y(qs)a= 126yardas3debanco/hora.Estosignificaría quese
necesitarían40,000entre 126=317horashábiles,osea,aproximadamente40turnosde
trabajo deochohoras,paramoverelmaterialconlacombinaciónsugeridadecargadoresy
unidadesdeacarreo.
104
Unmétodopropuestorecientementeparalaseleccióndeltamañodelaflotillade
acarreo,sebasaenlateoríadelafila.EstemétodofuepropuestoporGriffis ydesarrolladode
losantecedentes logradosporlostrabajos deShaffer ysusasociados.Elmétodopartedela
basedequeelcargadoreselequipoprimario,ydequerigelaproducciónparaunaoperación
demovimiento demateriales.
Elobjetivo consisteendeterminarlaproductividad probablequepuedeesperarse
delcargador.Ladeterminación debehacersedejando toleranciasdetiempoparalosmomentos
enquenohayaenlafilaunaunidaddeacarreoesperandocarga.Enotraspalabras,debe
reconocerseeltiempoperdidoporelcargadorobservadoenlosestudiosdelaOficina de
InvestigaciónsobreCarreteras.
Elmétododelateoríadelafilasebasaenlaprobabilidaddequehayaenlafila
porlomenosunaunidaddeacarreoesperandoasercargadaporelcargador.Enrealidadhay
dosalternativasprincipalesparaestemétodo.Elquehayaporlomenosunaunidaddeacarreo
enlafilaoelquenohayaunaunidadalgunaenlamisma.Lasumadeestasprobabilidades
alternativasdebeserigualauno,locualpuedeindicarsepor:
P [ n l ] = l - p [ n =0 ] = l - p o ,
endonde,neselnumerodeunidadesdeacarreonoproductivasquehayenlafila.
ElarticuloquedescribeelmétododeGriffis, utilizaunjuegodesímbolos
diferentes paralasdeterminacionesrelativasalmovimientodemateriales.Paraayudara
relacionarloconlasexplicacionespreviasdeestecapitulo,seharánalgunasmodificaciones a
lossímbolosusadosenelartículode referencia.
UtilizandolaprobabilidadP [n 1 ],laproductividad esperadadecargadores:
(60)
q =( l - P o ) f w V h
enyardascúbicas/hora.
(LT)
Yasehanusadoantestodoslostérminos,conlaexcepcióndelaprobabilidad Po,
enlaquenohayenlafilaunidaddeacarreoesperandosucarga. ElvalordePoseencuentra
utilizandounaecuacióndesumaexponencial,quepuederesolversefácilmente medianteun
juegodecurvasdedistribucióndeprobabilidadesdePoissonomediantetablasestadística.
LacurvadePoissonolatablaausar,dependedeunarelaciónindicadapor Griffis
comou/1,enlaqueu=60/Tcunidadesdeacarreocargadasporhora,y
1=
(CTh)n-LT
105
EQUIPO
DE
ACARREO
o
en
107
log
'MJÉ
Unidadesdeacarreoquelleganalafilaporhora.Poniendolarelaciónenestos
términos,seobtiene:
u
60/LT
1
60
(CTh)n - LT
LT
(CTh)n-LT
Queresultaenunaunidaddeacarreomenorqueelnumeroteóricodeunidades.El
valordelaprobabilidad seencuentracomoPo(k,x),siendokelnumerodeunidadesde
acarreodelaflotillayxlarelacióndePoissonmaspróximaau/1.Griffis ofrece un ejemplo
utilizandoestemétodoybasandosuseleccióndeltamañodelaflotilla,kparaelmínimocosto
unitariodemovimientodematerial.Parasuejemplo, conunarutadeacarreode 1.3 millasen
unadirección,usandounapalade3yardascubicas,vagonetasdedescargaporelfondo de15
yardascubicasyotrosdatosaportadososupuestos,ladeterminacióndeGrifFis fuePo=0.208
yk=5vagonetas,comolaselecciónrecomendada.Elencargadodeplantacióndelequipo
puededesearutilizarelanálisisestadísticoparasusdeterminacionesdelaflotilla deacarreo.
XI.
DIAGRAMADEFLUJOPARAELPROCESO DE
PRODUCCIÓNDEAGREGADOS.
Undiagramadeflujo paraagregadosessimplemente unesquemadeunasolalinea
delosdiversoscomponentesdelsistema,conflechasqueindicanladirecciónenlaque fluyen
opasanlosmaterialesporlaplanta.Lasimplificación conducearepresentarunacribao
unidad separadoramedianteunasimplelineainclinada,yalosalimentadoresybandas
transportadorasporparesdelineasparalelasalrededordepequeñoscírculosenlosextremos.
Lasdiferentes trituradoras serepresentantambiénenforma simplificada. Unatrituradorade
rodillos serepresentasimplementepordoscírculosconunespaciopequeñoentreellospara
indicarpordondellegaelmaterialalamaquinaparasertriturado.Unatrituradorade quijadas
serepresentapordoslineascasiverticalesqueconvergenhaciaabajo, endondetienelugarla
trituración.
Unmolinodemartillospuedemostrarseporuncirculograndecontresocuatro
lineasradialesquepartendesdeunejecentral,paraindicar losmartillosquegiranenel.Este
ejemplo dediagramadeflujo, esquemáticamentemuestraunaplantadegravadetresetapas.
Indicalasposicionesdelosdiversoscomponentesparamostrarlasinterrelacionesy funciones
delasunidades.Parasimplificar, seomitennecesariamente losdetallesparticulares decada
componenteydesusmecanismosdesoporte.
110
Esteeseltipodeesquemaquepuedeusarseconventajaparaencontrarlasolución
deunproblemadeunaplantadeagregados.
FIGURA13 Diagramadeflujodeunprocesodeproducciónde
agregados.
Separador
atustable \
*
Cribado
3 niveles
de cribado
Finos desechados
0 Modado
Flanea psñnaisa
Reducción y claiitVarWín final por tamaños
Ejemplodeunasoluciónparaproduccióndeagregados.
Paradaralencargadodeplantacióndeequipoparaconstrucciónalgúnesquema
pararesolverunproblemadeproduccióndeagregados,sepresentauncasoenqueserequieren
variastrituradorasconalimentadoresycribas.Nosepretendequetalcasorepresenteuna
situacióntípica,auncuandoenelseconsiderentrituradorasycribascomunes.
Componentesparalaproduccióndeagregados.
P
Abertura'2 l / 2 " i
Criba,
1 1/2" (i 8 cm) — ^
5 4 % de 70 = 38
(ver gráfica de
cuadrícula)
Trituradora primaria
Quijadas de 18 X 3 6
pulgadas
abierta a 2 1/2 pulgadas
(46 X 9 1 a 6 * c m >
(Ver la Tabla 10-2)
1(6 4 cm)
Trituradora secundaria
40 X 24, Rodillos
Gemelos, abierta a 1"
(102 X 61 a 2 5 cm)
(Ver la Tabla 10-4)
70
^ [ M ^Abertura,
32 (2 5 cm)
Notas.
—La selección de las trituradoras
se explica en el texto
—En seguida se seleccionan las
¿reas de cnbado
Las dimensiones de abertura 110
se necesitan para completar el
diagrama
Material de 1 1/2" - 1"
(3 8 - 2 5 cm)
Ill
Setomaráelejemplo deunarocadecanterade 12"detamañomáximo,quese
manejaenunaplantatrituradoradedosetapasalrégimende70toneladasporhora.Eltamaño
máximodeladescargadebeserde 1Y¡", ysedeseahacerlaseparacióndematerialesde
tamañomayorde 1" ymenoresde 1".Encuantoalascribasaconsiderar,lainfirmación de
losfabricantes indicaqueunacribade 1'/i"tienecapacidad de2.7TPHporpiecuadradoyuna
cribade 1"tienecapacidadde2.1TPHporpiecuadrado.Lasoluciónadeterminarincluyela
seleccióndelastrituradorasdetamañoeconómicoyadecuadoparalasdosetapas,yeltamaño
delascribasintermediasydelassituadasabajo delaetapasecundaria.
Acontinuación,seresuelveesteproblemausandoundiagramadefilaadecuado.
Enelprocedimientodeseleccióndelatrituradora,seindicoqueprobablementela
trituradoradequijadas serialamaseconómicacomotrituradoraprimaria.Porloquerespecta
altamañomáximoderocadealimentación,factor queesdeterminante,podríausarseuna
trituradoradequijadas de 15x30.Peroestatrituradoranotienesuficiente capacidad,e,TPH,a
sumayorabertura(3").Ademaselajuste de3"de latrituradoraprimariaprobablemente
requeriríaunpasodereducciónmuygrandeparalograrunatrituradorasecundariaeconómica.
Enconsecuencia, laselecciónesunatrituradoradequijadas de 18x36,ajustada a2'A", cuya
capacidadesde77TPH,osealigeramente superioralaalimentaciónesperada.Unadelas
condicionesdadasesquenodebedehabermaterialmayor de 114"en ladescargafinal.El
material deestetamañoymenor,puedesacarsemediantecribadoenseguidadelatrituradora
primaria,paraevitarquesesobrecargue latrituradorasecundaria.Enelgráfico decuadricula
seencuentraque,paraunajuste de2lA", el54%delmaterialpasaráporunacribade VA", por
loquequedaráretenidoel46%.Este46%de70TPHda32TPHdealimentaciónala
trituradora secundaria.
Paralograrunatrituraciónsecundariaeconómica,seseleccionounatrituradorade
doblerodillo.Porloquerespectaalacapacidad,puedeusarselatruturadoraderodillosmas
pequeña,de 16x 16,ajustada a3/4". Sinembargo,ellimitedesuetapadereducciónnoeslo
suficientemente alto.Conlasdimensionesdadas,eltamañomáximodelmaterial de
alimentación F,esaproximadamente 23/4"( elincremento sobre2'/2"seexplicóenseguida
delgráfico decuadriculaodeporcentajes). Latrituradoradedoblerodillode 16x 16, ajustada
a 3/4".tieneunlimitedeF=0.68+0.75= 1.43 '.Laetapadereducciónaesteajuste seriaF/s
23/4"entre3/4=3.66.Basandolaseleccióndelatrituradoradereducciónenlaetapade
reducción,yconsecuentemente,enelfactor máximodealimentación,latrituradoradedoble
rodillode40x24,podríatrabajar conunajuste de 1".Sulímitedetamañodealimentaciónes
F= 1.70 + 1.0 =2.70 23/4.Sielmaterialproducidoporesteprocesodetrituracióndebiera
tenermenosmaterialdetamañomayorde 1",latrituradoraderodillosde40x24debería
trabajar encircuitocerrado.
Esdecir,podríarecircularse sumaterial voluminoso(15%de32TPHmayorde
1")atravésde latrituradoraderodillossinsobrepasar sucapacidad.
Entonces,todoelmaterialquesalieradelatrituradora,conajuste de l"seriade l"o
menor.
112
Conlosdatosproporcionadosenestecapitulopuedehallarseotrasoluciónposible
paraesteproblemadeprocesodeagregados.Unatrituradoragiratoriade 13 x44,conajuste de
2Vi",tieneunacapacidadde85TPH.Eltamañomáximodepiedraquehayenladescargase
estimaenelgráfico deporcentajes, yesaproximadamente2Vi .Todoelproductodela
trituradoraprimariapuedepasarseporunatrituradoradedoblerodillode30xl8,conajuste de
1Vi. (Podríahaberseproyectadoelmismoarregloparalaprimerasolución.)Conunproducto
acabadodetamañomáximode 1Vi,estatrituradoraderodillostendríaquerecircularsu
materialvoluminoso.Enconsecuencia,estaríamanejando 70entre0.85=83TPH,despuésde
queelsistemahubieratrabajado duranteunahora.Estacantidadesauninferior alacapacidad
delatrituradora 30x 18,de95TPH.Lapiedramasgrandequepuedeaceptar,F= 1.27 + 1.5 =
2.77",esmayorqueeltamañomasgrandede2'/2"quellegadelatrituradoraprimaria.La
producciónobtenidadeestasoluciónindicaraunacantidadmayor,poralrededordel 33%del
tamañode 1Vi. Lamayoríadelosproblemasdetrituraciónsonconrespectoalasproporciones
detamañosdelmaterialdedescarga.Sonlasespecificaciones, masquelaeconomía,lasque
determinangeneralmentelastrituradorasaseleccionar.
Paraencontrarlasáreasdecribadoqueserequieren,elencargadodeplantación
necesitasabereltonelaje dematerialquellegaacadauna,ylaconsistenciadeeste.Lacribade
1'¿"situadabajo latrituradoradequijadas eslacubiertasuperior.Paraencontrarlacantidad
relativadematerialquellegaalacribayqueesdelamitaddeltamaño,uselagráfica de
porcentajes. Conunajuste de2'/Tíacantidadqueseamenoraltamañomedio,alimentadoa
unacribade 1Vi, pasaraporunacribade3/4"-Lagráfica muestraqueestadebeserel30%. En
estecaso,conbaseenelmaterial delamitaddeltamaño,laefectividad delacribaesdel80%
delacapacidadnominaldadaporelfabricante. Lacantidaddematerial voluminoso quecaeen
estacribade 1'/Testodoelquequedararetenidoenesetamaño,siprocededeunajuste de2VT.
Lagráfica deporcentajes indicaqueesel46%.
Enconsecuencia,elfactor decorrecciónporvoluminosidad deberíamostraruna
efectividad desoloalrededordel90%.
Porlotanto,lacapacidadcorregidadelacribade 1'/Tes:
2.7(0.80)(0.90)= 1.95 TPHporpiecuadrado,ypara70TPHeláreamínimade
cribadoqueserequiereesde35.8piescuadrados.Porconsiguiente,debeusarseunacribade
4'x 9'paratenerunaanchuramayorquelalongitudde36"delaquijada.
Lacribade Fesunasegundaplataforma paralas38TPHprocedentesdela
trituradoradequijadas,porloqueelfactor decorreccióndecubiertaes0.90.Lasdemás
correccionesdelascribasseencuentrancomoseexplicoparalacribade VA":
mitaddetamaño=23%,porloqueelfactor decorrecciónesde
0.75%;
voluminosidad = 11/38TPH;o29%,porloqueelfactor es 1.0.
Porlotanto,lacapacidad es2.1(0.90)(0.75)(1.0) = 1.42 TPH/
pie2;cribamínimarequerida=38/1.42=26.8piescuadrados.
Paralapartede l'de lacribasituadaabajo delatrituradorade
rodillos:
cubiertasuperior,porloqueelfactor decubiertaesde 1.0;
mitaddetamaño=46%porloqueelfactor demitadde
tamañoesde1.1;
voluminosidad = 15%porloqueelfactor devoluminosidad es 1.0.
Porlotanto,lacapacidadesde2.1(1.0)(1.1)(1.0)=2.31TPH/
pie2;cribamínimarequerida=32/2.31= 13.8piescuadrados.
Eneldiseñoparaelcribadode 1"podríautilizarseunacribade4'x 7'bajo la
trituradoradequijadas,yde3'x 5'bajo latrituradoraderodillosde24'delongitud.Obien,esta
podríaserunacribacontinuade 1",de4piesdeanchopor 11o 12piesdelargo.
Comoseexplicopreviamente,lasolucióndadaessolounadetantasposibilidades.
Cadafabricante deequipoparaproduccióndeagregadospuededarprobablementeuna
soluciónpractica.Lomejor eshacerquevariosfabricantes presenten sussolucionesal
problemaalencargadodeplantacióndelaconstrucción.Concadasolucióndebepresentarse
unaestimacióndecostosdelequipoainstalar.Conestosdatos,elencargadodelaplantación
delaplantaparaproduccióndeagregadospuedehacersuanálisis,basándoseenlaforma en
quesesatisfacen lasespecificaciones delmaterial,yenelcostodeproducción.Amenudo,se
presentaciertavariaciónenelmaterialproducidoporunaplantadeoperación,porloquees
convenientetenerciertañexibilidad enelprocesodeproducción delaplanta.Estopuede
sugeriralencargadodeplantaciónquelamejor soluciónpuedeserunaplantaalgomascostosa
conlaflexibilidad deseadaensuproducción.
XII. PRODUCTIVIDAD YCOSTOSDELASBOMBAS
PARACONCRETO.
Elritmodeproducciónquepuedeesperarsedeunabombadeconcretovariaentre
10y 100yardascubicas/horaconunasolabomba.Laproductividad realdependedeltipode
bombaqueseuse,deltamañodelastuberíasdeentregaydelaeficiencia deoperación.Enel
casodeunabombadeltipodeembolo,lavariacióndeproducciónespequeñaparauntamaño
dado,porqueelconcretoentregadodependedeundesplazamiento fijo delembolo.Enelotro
extremo,laproductividad deunabombaneumáticapuedevariarconsiderablementeparaun
tamañodadodetubería.Cualquieraquesealabombaqueseuse,nodebeconservarseel
concretoenlastuberíasdurantemasdeunahora.
Equipoparabombeodeconcreto
"•.'';'•' ?'•;;&?•'•", s"íí'" ••-•¡'"i"'* '' • • '"'' '¿•'Mlty,\'':''-''tiw$,-
'--'i
115
EnlabombaoriginalPumpcrete,contuberíade6"u 8"yunsoloembolo,qm= 15a
35yardascúbicas/hora.UsandounabombaPumpcrete semejante,exceptoquecondos
émbolosparalelosentregadoalatuberíade8",laproductividad puedeaumentarseamáximos
deqm=50a65yardascúbicas/hora.Paralostamañosmaspequeñosymodernosdebombas
deembolomecánicoohidráulico,generalmentetienedosémbolosytuberíasde3"a4",puede
esperarse unaproductividad máximaqm= 15a50yardascúbicas/hora. Lasmasgrandescon
tuberíasde5"a7",subenhastaqm=100yardascúbicas/hora.Unabombaneumáticaequipada
contuberíasde4"a8"puedeesperarsequemuevavolúmenesmáximosde 15a75yardas
cúbicas/hora. Siseusalamismabombacontuboflexiblede4'A'*, suproductividad puede
llegara80yardascúbicas/hora.Estetipodebombadeconcretotienelacapacidad depoderse
usarexitosamenteparamoverconcretoligero,debidoasutuberíadediámetroconstante.Las
ventajas delusodelasbombasdeconcretoseobservancuandoeltrabajo encuestiónnoes
idealparaunagrúaconcangilonesniparaelacarreoencarretillasocarritossobrerampas.
Cuandoelconcretopuedevaciarsedirectamenteensulugardeutilización desdeuna
mezcladoraentransitoouncamiónconcreterodeotrotipo,noeseconómicousarningunode
losequiposqueseacabandedescribir.Encambio,cuandonosepuedevaciardirectamentela
manodeobraquerequiereelmanejo elconcretorepresentauncostoimportante.Senecesitan
variosoperariosparaextenderelconcretoquedescargauncamiónlleno.Cadacarritode
concretorequiereunoperador,ysenecesitanmasoperariosparaextenderelconcretoymover
seccionesdelarampa.
Conunabombadeconcreto,lanecesidadmayordemanodeobraradicaenel
movimientodelatuberíaydesussoportes,amedidaqueseterminanáreasdevaciado.El
extremodedescargadelatuberíapuedegirarseotenerunaboquilladevaciadoparadepositar
elconcretocercadesulugarfinaldereposo.Usandounabombadeconcretopuedereducirse
lanecesidaddemanodeobrahastaenun30%,encomparación conlosdemásmétodos.
Elequipoparabombeodeconcretotambiéneseconómico.Lainversiónoriginal
enunequipodecolocacióndeconcretopuedeserdelordende30,000a50,000dolares.Tal
inversión puedecompararseconladeunagrúadesuficiente tamañoparamanejar uncamióny
darlaproductividad equivalente,queseríadealrededor de200,000dolares.Porsupuesto,la
grúatienemasaplicacionesqueunabombadeconcreto.Comotal,puedeusarseparaotras
operaciones,ysumayorcostopuededistribuirseentremasdíasuhorasdetrabajo. Elcostopor
horadeestosequiposmayoresparaunaoperación devaciadodeconcretoesotrabasede
comparación. Unabombadeconcretopuedecostarentre 5y 10dolaresporhora,ylatubería
deentregapuedeagregarquizásde2a3dolaresporhoraporcada 100pies.Estecostopuede
compararseconeldeunagrúaconcangilones,quecuestaprobablementeunos40dolarespor
hora.Encosecuencia,esevidentequeunabombadeconcretopuedeserunequipo económico
paraelvaciadodeconcreto.
GRÁFICA PARA ESTIMAR EL F U N C I O N A M I E N T O DE LAS BOMBAS DE C O N C R E T O
Los cálculos están basados en mezclas bombeables que
contienen 5 5 % de agregado grueso, de menos de 1"
Presión de trabajo recomendada en la tubería
HMft
Oprima
*mlm<JM!ia Máxima continua
tZZZZZZZn Máxima intermitente
Ejemplo
4V
Diámetro de
la tubería
4"
N O T A : Para estimar el funcionamiento con mezclas que
contengan agregado
triturado, aumente la
presión de la bomba en
12%
200'
300,
: a de bombeo = \
Longitud de la tubería
-\- distancia vertical
- j - distancia al edificio
Distancia de
bombeo, en pies
x -„-,
\_~
La marca y modelo de bomba que se seleccione, debe tener
la capacidad de volumen y trabajo, a la presión de tubería Requerida
FIGURA 14
Calculador de rendimientos de las bombas de concreto (cortesía de Challenge-Cook Bros., Inc.).
C*
MIL
EQUIPOPARALAPRODUCCIÓNDEMEZCLAS
ASFÁLTICAS.
Elprocesoparahacermezclasasfálticas uotrosmaterialesbituminososmezclados
encaliente,requieredeunaplantacontroladaenaltogrado.Unaplantadeestanaturalezatiene
masdemediadocenadecomponentesclavepararealizarlasfunciones especiñcasdelproceso.
Simplementeenunciadas,estasfunciones sirvenparamanejar losagregadosgraduados,
calentarlosysecarloseliminandolahumedad;regraduarlosagregadoscalientespara
dosificarlos conmaterialbituminosocalentadoymezclarestacombinaciónparaproducirel
materialparapavimentacióndemezclacaliente.
Conelfindedarunaidearápidadeunaplantadeproduccióndeasfalto, en la
figura 15seilustraunesquemalinealdelflujo conlaproporciónrelativadelascantidadesde
material.Eldiagramadeunaplantadeasfaltomuestratresprocesosgenerales:
1)alimentaciónenfrió ytransporte;2)secadoyrecoleccióndepolvo;3)
dosificación ymezcladodelosagregadosymaterialesbituminosos.Enlassecciones
siguientesseproporcionainformación detalladadelospuntosparticularesdecontroldel
procesoyloscomponentesdeequiponecesarios.Losdostiposcomunesdeplantasde asfalto
queseconsideraransonladeprocesadoporlotesesmasfácil decomprender.
XIII.1. PLANTASDEASFALTODEPRODUCCIÓN
PORLOTES.
Loscomponentesbásicosdeunaplantaproductoradeasfalto demezclacaliente
sonlaalimentaciónenfrió,elsecadordeagregados,elcolectordepolvo,elelevadorylas
cribasparalosagregadoscalientes,elcalentadorylasbombasparaelasfalto oelalquitrán,los
dispositivosdedosificación, yel molino-mezclador.
118
Losagregadosparalaalimentaciónenfrió setomangeneralmentedeun conjunto
detolvasrelativamentepequeñas,cargadasporuncargadorfrontal oporalgúnotromedio
económico.Estastolvassoncomolasdeundosifícador detroleparaconcreto.Lascompuertas
yelmecanismodetransporteparalaalimentaciónenfrió seajustan parasacardelastolvaslas
cantidadesespecificadas decadatamañodeagregadoparasatisfacer lamezclafinal requerida.
Esimportantealimentarlacantidadcorrectadecadatamañodeagregadopordosrazones.
Paralaplantaescostosoteneratrasosporfaltadematerialenlastolvasdematerial
calientesituadassobreelequipodosifícador yelmolino-mezclador. Yelderramedeagregado
calentadoysecadosignificadesperdicio.Laalimentaciónenelfriódebepasarlacantidad
exactadeagregadoqueadmitaunacribadelNo.8,debido,aqueeltamañodelagregado fino
esmuyimportanteparaeléxitodelamezclafinal,yenespecialelcontenidoóptimode
asfalto.
FIGURA 15Plantadeasfaltodeltipodeprocesadoporlotes
obachas.
XIII.2. SECADORDEAGREGADOS.
Unsecadordeagregadosesuncilindrolargoyhueco,conelejecasihorizontal,y
abiertoenambosextremos.Sealimentaalsecadorelagregadohúmedoalatemperatura
ambiente;esdecir"enfrio'por elextremosuperior.Laflamadesecado,coninyeccióndeaire
ygas,seintroduceporelextremoinferior delcilindro.
Puedesuccionarse algodepolvodelagregadofrió antesdeentraralsecador.Esto
sehacepormediodeuncolectordepolvodetipociclónico.Loschorrosdeaireygassoplan
haciaafuera delsecadoralgomasdepolvo,loquehaaumentadolademandadecontrolesmas
efectivos. Estosehatraducidoenleyesyreglamentosdemuchosgobiernospararestringirla
cantidad decontaminantesquepuedendescargarseala atmosfera.
Elcolectorprimarioparapolvoseco,detipociclónico,debetrabajar conuna
eficiencia de70a90%.Esosignifica queelcolectorsecoretendráeseporcentaje delas
partículas secassuspendidasenelairedeescapeygasesprocedentesdelsecadordeagregado.
Generalmente,elcolectordepolvoseparalaspartículasde20mieras(.02 milímetros)ode
mayordiámetro.Lasnuevasleyesparaelcontroldelacontaminacióndelairedemandan,
generalmente,unaeficiencia superioral90%.
Parasatisfacer loscódigosrigurosossobrelacontaminacióndelaire,debe
agregarseaunaplantadeasfalto: 1)uncolectordetipohúmedo,o2)unaunidadcolectoradel
tipodefiltrodebolsas.Elcolectordetipoesunaadiciónaloscomponentesusualesdela
planta,inclusivealcolectorprimariodetiposeco.Laeficiencia totaldecoleccióndelaplanta
debellevarhastael99%omasdeseparaciónpolvodelairedeescape.
Elcolectordebolsas,comoelBarberGreenequesefabricaparaplantasdeasfalto,
eliminalanecesidaddelcolectorprimariodetiposecoporlaadicióndeunaunidad
purificadora elaboradaquepuedadar,esencialmente,airedeescape 100%libredepolvo.
Elcolectordetipohúmedotrabaja porelprincipiodemojadodelaspartículasde
polvo,demaneraqueestas seprecipiten separándosedelairedeescape,ypurgándolasdela
plantaenforma desuspensión enagua.Uncolectorhúmedotienesimplementeunabarra
verticalatomizadoraconmuchastoberasparaformar unacortinadeniebladeaguaenun
cilindrovertical.Elairedeescapedelcolectordepolvoseco,quesemueveaaltavelocidaden
estecilindrode 10a20piesdealturayde3a7piesdediámetro,mantieneelrestodelpolvo
cubierto conagua.Elaireconelpolvohúmedosemuevedelfondo deesetanque "contactor'a
uncilindrovertical adyacente,casidosvecesmasgrandequeelprimero.Estetanque
"separador'tiene undesnatadorparaprecipitarelpolvohúmedohaciaelfondo delatolvaafin
de separarloenforma desuspensiónenagua,entantoqueelairelimpiodeescapesemueveen
remolinoparasalirporlapartesuperior,queestasituadade20a40piesarriba.Paramejorar la
eficiencia deuncolectordepolvohúmedopuedeusarseunaplacadeorificio conabertura
central,yllenar laseccióntransversalhorizontaldeltanquecontactor.
120
FIGURAtfVariación delacapacidaddelossecadoresde
6
S
8
Humedad libre eliminada,
%
Elcolectordeltipodeatomizaciónrequieredeungastodebombeodeagua,que
dependedeltamañodeltanque,yesde50a350gpmaaproximadamente 100psidecabezade
presión.Laadicióndeunaplacadeorificio paraobtenerturbulenciamasconcentradadelaire
deescapecargadodepolvo,necesitadeungastode 150a900gpm,perounapresiónmenorde
50psi.Encualquiera delosdoscasos,elmotornecesarioparaimpulsarlabombadebeserde
15a50hp.
Ahorabien,regresandoalsecadordeagregadoslahumedadextraquecontieneel
agregadofrió sesecaamedidaquevapasandoatravésdelcilindroyentornodesuspartes
interiores,mientraselcilindrogiralentamentesobresueje.Elsecadordebetenercapacidad
parareducirelcontenidodehumedad delagregadohasta 1 o2%.
Parauncontenidoinicialdehumedadde8a 10%, esnecesariopasarelagregado
variasvecesporelsecadordadoousarsecadoresentandem,demaneradepoderreducirel
contenidodehumedadaunnivelaceptable.Obviamente alnecesítaseesetratamientoextra,la
produccióndelaplantasereducirá.Dehecho,elcontenidodehumedaddelagregadofrióde
alimentación,esunavariableimportanteparalacapacidad,entoneladasporhora(TPH),dela
planta.Elpasodecombustibleparalaflamadecalentamientodelsecadorpuedeajustarse para
diferentes temperaturas.
Sinembargo,hayunlimiteespecificado detemperaturaparaunamezclayun
material bituminosodados.Elvolumendeairequeseusa,seajusta algastodecombustible
paraasegurarunacombustióncompleta.Unaposibilidadparamejorar elrégimendesecadode
losagregados,consisteenaumentarlavelocidaddelgasensupasoporelsecador,conloque
sereducelahumedadyselograunaproducciónmayordelaplanta.Perodebelimitarsedicho
aumento,porquealtenervelocidadesdelgasmayoresde700pies/minuto,sesepararauna
cantidad indeseabledepolvo.
Losagregadosyfinosquesehansecado,yquesecolectanparausarsecomomaterial
derelleno,seelevanmedianteunelevadordecangilonescompletamentecerrado.
121
Estaunidaddelaplantadosificadora sedenomina"elevadorcaliente".Sediseñapara
mantenerelcalorenelagregado,compartirpartedeelconelmaterialfinoqueseleagregay
extraer,atravésdeductosdesucción,elmaterialdelcolectordepolvoquecausaríaproblemas
enlascribas,tolvas,etc.Losagregadosseelevanmedianteesteelevadorhastaunpuntoenel
queseiniciasualimentaciónverticalporgravedad,pasandoporlasoperacionesdecribado,
dosificado ymezcladodelaplanta dosificadora.
XIII.3. CRIBADOYALMACENAJEDEAGREGADOS
CALIENTES.
Losagregadoscalientesseseparanpormediodeunsistemadecribasendosomas
tamañosquesealmacenan entolvasquepuedenestaraisladas.Estaetapadeproceso,permite
larecomendación controladadelosmaterialesparasudosificación. Larecomendación
efectuada enestaformaaseguramasuniformidad enlagradacióndelosagregados,delotea
lote,quelaqueseriaposiblelograrsisetomaraelmaterialdirectamentedelsecador.La
separaciónyelalmacenaje temporal queselogranenestastolvas,ayudantambiéna
desvanecer lasfluctuaciones delaalimentaciónfría delosagregados.
Lascribasdeunaplantadosificadora sonplanasdeltipovibratorioydevarias
cubiertas.Lascubiertasdelascribasseinstalanconunaligerainclinación,ylasdeabertura
masfinavanabajo delasdeaberturamasgruesa.Enalgunoscasospuedenestardivididasuna
omascubiertasde2!4.Lostamañosdelascribasseeligendemaneradeobtenerseparaciones
quepuedanrecombinarseparalograrlaformula demezcladodeloslotesyparaobtener
regímenesdeproducciónposibles.Lacribamasfinaypequeñadebesertangruesacomo
puedatolerarseysatisfacer aunaformula especificada delamezclaparaeltrabajo.Lascribas
másgrandessediseñanparadividirelrestodelagregadodemaneraparobtenerunbuen
equilibrio enelusodelastolvasdealmacenaje calienteyelequipodedosificación. Sila
operacióndelaplantadosificadora puedeanticipareltenerunavariedaddetamañosy
demandasdelotes,puedeserconvenienteutilizarundiseñodetorreconcribasgemelas.Para
lotesgrandesyaltaproducciónseusaríanambossistemasdecribas.
Cuandohaymayordemandadeplantadosificadora, solosenecesitaunsistemade
cribas,yelotrosetienecomorepuesto.Estodacomoresultadounahorrodepotenciapara
operarlascribasquenoseusan,asícomomenormantenimientoydesgastedelateladelas
cribas.
Lastolvascalientessesitúanbajo lascubiertasdelascribasysobrelosmecanismos
dedosificación deloslotes.Generalmentehayde2a4compartimientos separados.Los
fabricantes danunrégimennominal deproducciónbasadoenelnivel,ovolumenbrutodelas
tolvasllenasporcadatolva,sinembargo,estainfirmación puededesorientar,yes preferible
hablarentérminosdesucapacidadde"almacenaje vivo".
122
Lacapacidaddealmacenaje vivoconsideraelángulodereposodelagregadocomo
caedelascribas.Soloseconsideraelvolumennetodespuésdededucirelespacioocupadopor
loschutesdederramedelatolva.
Debencalcularseotrosdosfactoresdecapacidadparalastolvascalientes.La
capacidad deunatolvaagotadaestarelacionadaconsutonelaje dealmacenamientovivo.Es
particularmente importanteenelcasodelademandaintermitentedeagregados,enlaquese
usaelalmacenaje entolvasparareducirlosarranquedelsecadoysualimentaciónfría. La
capacidaddelastolvascalientesdedosificación compensadoraesmuysimilar.Debe
considerarseparalasplantasdosificadoras cuandoseanticipanperíodoscortosdedemanda
máximaaltenernecesidadesdeproducción superioresalasnormales.Estosperíodospueden
ocurrirtempranoporlamañanaomastardealsubirlaproducción,ycuandoelsuministrode
agregadoscalientesdelsecadorylascribasesinadecuado.
Régimendepreparacióndelotesdeagregados,TPH.
Enelejemplo siguiente,tomadodeBarberGreeneseilustranlasventajas deuna
buenaextraccióndelatolvacalienteydeunabuenacapacidad decompensacióndela
dosificación. Unatolvacalientedosiñcadorade85tons,permitirá90TPHdecapacidad
adicionaldurante50minutos.Estoseilustraenlagráfica adjunta paraesteequipo.
Lacapacidad deextracciónhastavaciarlatolvaestarepresentadaporlaescala
verticaldeltiempo.Lacurvadetiempodeextraccióntotalalrégimendedosificación dela
capacidad decompensacióndelatolvaenladosificación. Enesteejemplo,sielrégimende
suministro deagregadoscalientesprocedentesdelcalorydelascribasesde200TPH,sepuede
sostenerunacapacidaddosiñcadoradeagregadosde290TPHdurantecasiunahoraconuna
capacidaddecompensacióndada.
XIII.4. DOSIFICACIÓNDELOSMATERIALESDELLOTE.
Ladosificación delosagregadossecontrolapormediodelaspruebasdegradacióna
quesesometeelmaterialextraídodelastolvascalientes.Lagradacióndeseadapuede
encontarseporformulas perosondeusomascomúnlosmétodosdetanteo.Paraunaplanta
dosiñcadora deasfalto, losagregadossedosifican normalmenteporpeso.Seinstalaunatolva
pesadora sobrebasculasysesitúabajo lasaberturasdedescargadelastolvascalientes.Es
muyimportanteelcontroldelasbasculas,yporlotanto,debenverificarse constantemente.
Muchasplantasmodernaspesanlosagregadosautomáticamente,yverifican lospesos
promedioselectrónico.Sielpesonoestadentrodeloslimitesdetolerancia,sedetiene
automáticamente elciclodedosificación hastaquelasbasculasse ajustan.
123
Enlasiguientefigura seilustraunaconsoladecontrolautomáticoparaunaplantade
asfalto deltipodelotes.Losfabricantes deplantasdeasfaltoproporcionangráficas de
calibraciónparalosmecanismosdedosificación odealimentación,peroestosdeben
verificarse conlosagregadosespecífico queseestánusando.
FIGURA 17 Consoladecontrolautomáticodeunaplantade
Estosagregadossalendelosdepósitosporgravedad,porloquesurégimendepaso
esmasrápidocuandolaalturadelmaterial esmayor,cuandosucedeconlatolvaestamas
llena.Ladosificación satisfactoria requieredeunniveldeagregadorelativamenteconstanteen
lastolvascalientes.Algunasplantassediseñanconenlaceselectrónicoquedetienenla
produccióncuandoesteniveldesciendemasalládeunpuntodeterminado.
Lacantidadnecesariadematerialbituminosoparaunloteesaunmascritica.
Generalmente,elasfalto oelalquitránsealmacenanenellugardetrabajo, entanqueque
contienensoloelmaterialnecesarioparaunoodosdías.Parlasplantasdeproducciónpor
lotessedosifica porpesooporvolumen. Sisepesaelbetún,sesacaaunbotecolocadosobre
basculas.Cuandoseproporcionaporvolumen, sedosifica elbetúnenunrecipientede
volumenconocido,osebombeaalamezcladoramedianteunabombacalibradaquemideel
gasto.
Concualquieradelosdosdiseños,debenefectuarse verificaciones durantetodala
producción,paraasegurarsedequelascantidadesdematerialbituminosoqueseponenacada
loteobachaestándeacuerdoconlamezclaquerequiereeltrabajo ydentrodeloslimitesde
tolerancia especificados.
Elbetúnsecalientapormediodeserpientesdevaporoporelectricidad,ynohay
flamasquehagancontactoconelmaterial.Sedebecomprenderqueelvolumendeunbetún
variaconlatemperatura,porloquedebenhacerselascorreccionesnecesariasalcambiarla
temperaturaparaladosificación volumétrica, afindeobtenerelpesoespecificado encada
lote.Lascantidadesespecifícadas parauntanqueantesdecalentarse,sedanordinariamenteen
términosdevolumena60°Fdetemperatura.
124
XIII.5.MEZCLADOENUNAMEZCLADORADEPALETAS.
Lamezcladedosmaterialesdeunlotedosificado conexactitud,cuandoestossehan
calentado,sehaceenunaunidadsemejante aunatina,denominadamolino-mezclador o
mezcladoradepaletas.Esteequipodegrantamañoyenformadecajaabiertaensuparte
superior,utilizamezcladorasdepaletainterconstruidasenejesgemelos.
Estosejessonparalelosasusejesdesimetríasituadosenelmismoplanohorizontal.
Laspaletasestánmontadassobrebrazosquesalenenformaradialhaciaafuera aunpieoalgo
así,dedichosejes,loscualesgiranendireccionesopuestasimpulsadosporunaunidadde
potencia.Losmaterialessemezclanmedianteestaspartesconlaspaletasajustadas aciertos
ángulosparamoverlascargasdelamezcladoradeaspashaciaadelanteyhaciaatrás,hastaque
sedescarganporlaaberturaqueseencuentraenelfondo delatorreverticaldelaplanta de
procesamientoporlotes.
Duranteelciclodemezclado,elasfalto oalquitráncalientesseexponenalaire,
quedandoportantosujetos aoxidación,locualreducelavidadelpavimento.Enconsecuencia,
elmezcladodebehacerseenelmenortiempoposible.Laoxidacióndelbetúnaumentatambién
alaumentarlatemperatura.Porestarazón,elmezcladodebehacersealatemperaturamasbaja
quepermitalograrelrecubrimiento suficiente yladensidadadecuadadelmaterialde
pavimentación.
Generalmente,serequierentemperaturasde250°F paraelasfalto,y 175°Fa225°F
paraelalquitrán.Cuandolatemperaturadelbetúnsehaajustado,tambiénseajusta ladelos
agregadosendondelasespecificaciones establescanquenopuedenestarmasde25°Fmas
calientes.
Lahabilidaddelamezcladoradepaletasparaproducirunamezclahomogéneade
materialconrecubrimientocompletoenunoscuantossegundos,dependedevariosfactores de
diseño,incluyendolaformadelamezcladoraysusproporciones;elnumero,lasdimensiones
yladisposicióndelaspaletas;eltamañoylaaccióndelacompuertadedescargaylapotencia
entregadaadichamezcladora.Lacapacidad demezcladodeunamezcladoradepaletas,serige
obviamenteporlacapacidadvolumétricadelacajaotina,asícomoporlascaracterísticasde
diseñomencionadas.Elmaterialdecadalotequesevaamezclarpuedellenarlamezcladora
depaletashastaquesoloseveanlaspuntasdelaspaletas.Esacantidaddematerialdefine la
capacidadnominaldelamezcladora.
Laasociacióndefabricantes,CIMA,adoptoelconceptodelacapacidadnominaluniforme consuformula delazonaviva."Lazonavivasedefine comoelvolumennetoquese
alojabajo unalineaqueseextiende transversalmente alarcosuperiordelradiointernodel
cascoqueformaelcuerpo.Losvolúmenesdelosejes,delosbrazosdelaspaletasydelas
puntassondeduciblesparadeterminarelvolumennetoalpiecubicomascercano".
Entonces,paraobtenerlacapacidadnominaldelamezcladoradepaletas,elvolumen
netodelazonavivaseconvierteaunpesototal,suponiendoqueelmaterialpesa 1001bs/pie
cubico.
125
Lasmezcladorasdepaletassefabrican entamañosquevaríande3,000lbsa 10,000
lbs.Lascargasmezcladasenestasmaquinastomangeneralmentedel45al95%delvolumen
netodelazonaviva.
Eltiempodemezcladodecadacargadematerialesbituminososhaestadoregidopor
latradiciónysetomacomonormauntiempode 10a 15segundosenunciclodemezclado
seco,paralamezcladeagregadoscalientesenlamezcladoradepaletas.Cuandoseagregael
betúncaliente,serequierenotros30a60segundosparaelciclodemezcladohúmedo.Este
ciclototaldemezcladode40a75segundos,constituye lanormadesdequesefijaroncriterios
acercadelmismoenlosaños 1920y1930.
EldesarrollorecientedelprocedimientodeRossCountparadeterminarenque
momentoessuficiente elmezcladodeunacargaporinspeccióndelrecubrimientodelas
partículasdeagregadogrueso,sugierenuevostiemposdemezclado.Tiendeademostrarqueen
lasplantasdediseñomodernoessuficienteuntiempototaldemezcladode20segundoscon
muypocotiempodemezcladoenseco.Estoayudaríaaldeseoantesenunciadodemezclarla
cargacalienteeneltiempomascortoposible.
Amedidaqueseacortaeltiempodemezcladoysevuelvemascriticoelcontrolcon
lamayorproducción,esmasnecesariounistemaautomáticodecontrol.Seramuyútilpara
comprenderelsistema,revisarcomotrabaja estoenunaplantadeprocesamientoporlotes. (
Elprocedimientosedescribióenformamuysencillaenunarticulosobreautomatización."La
produccióndeunacargacomienzacuandoeloperadoroprimeunbotón.Elequipoautomático
extraeagregadosdecadadepositosucesivamente,losdescargaenlamezcladoradepaletas
paraunciclodemezcladoseco;siserequiere,extraeelasfalto, loretienehastaqueterminael
ciclodemezcladoenseco,lodescarga;continuaelmezcladohastacontinuareltiempo
especificado, yluegovacíalacargadelmezcladoralcamión.
Elequipoautomáticotieneunajustederepetición,afindequepuedarepetirseel
cicloporelnumerodecargasnecesariasparacargarelcamión.Despuésdelograrelnumero
decargasnecesariassedetieneelcicloautomáticoysevuelveaarrancarparalacargadel
siguientecamión.Despuésdelograrelnumerodecargasnecesariassedetieneelciclo
automáticoysevuelveaarrancarparalacargadelsiguientecamión".
XIV. PLANTADEASFALTODEPRODUCCIÓN CONTINUA.
Básicamentelaplantadeproduccióncontinuatrabaja, comosunombreloindica,sin
intervaloscíclicosentrecargasesdecir,entregatodoelmaterialenformadecorriente
continua.Elbetúnsemidesiempreporvolumen.Elmaterialliquido,calentado,semide
medianteunabombacalibrada,impulsadaporunmecanismodeenlaceconlosalimentadores
deagregados.Losagregadossealimentanalamezcladoradepaletas,dosificados porun
mecanismoalimentadorcalibradoparacadatolvacaliente.Estosmecanismostrabajan bajo
enlacealmismoeje impulsor.Todoslosenlacesdebenmostrarqueseestén dosificando
correctamente losdiferentes materialesconlastoleranciaspermitidasparaeltrabajo de
mezclado especificado.
126
Régimen de mezclado = Régimen de preparación de lotes de
agregado caliente -f- asfalto -f- alimentación de finos
Ejemplo 200 T.P H. = 1*4 T.P.H. (92*) + 10 T PH (í%>
+ 6 T.PH ( 5 * )
Régimen de alimentación de agregado caliente = Régimen de
secado menos cualquier tamaño voluminoso o derrame
Ejemplo: 184 T.P.H. = 186 T PH.
Régimen de
alimentación de
agregado caliente
Régimen de
preparación de
lotes o bachas d<
agregado calier'x
Régimen <íe
mezclado
L
Sinoestacorrectoalgúningrediente,untamañoseparadodelagregadooelbetún,los
enlacesdetienenlaplantahastaquesecorrija ladeñciencia.
Otracaracterísticaquedistingueaunaplantadeproduccióncontinuaesla
mezcladoradepaletas.Elmaterialsealimentaalamezcladoraporunextremoysedescarga
porelotro.Asimismo,elelevadorcalienteesinclinadoenvezdeserverticalcomoenlatorre
delaplantadeltipodecargas.Estascaracterísticasdelaplantademezcladocontinuolohacen
masmanejable.
XV. PRODUCTIVIDADDELASPLANTASDEASFALTO.
Laproducciónporhoradelmaterialdosificado ymezcladoencalientedeunaplanta,
puedeexpresarseenpeso(TPH)oenvolumen(yardascub/hr.)Conlasuposiciónusualdeque
lamezclacalientepesa 100lbs/piecubico,puedehacerseunaconvecciónfácil deunabasede
productividadaotra.Unrégimende200TPHesequivalentea 148yardascub./hr..Estose
obtienemultiplicandoelrégimenenTPHpor0.74paraobtenerelrégimenenyardascu./hr.
Parapasardevolumenapeso,multipliquelacantidaddeyardascubicas/horapor 1.35
(reciprocode0.74)parahallareltonelaje porhora.Porsupuestoestasconversionessebasan
enelpesounitariosupuesto.Otrospesosrequerirándiferentes factoresdeconvección.
Laspartesmóvilesclavedeunaplantadeasfaltotienensusrespectivascapacidades
dediseñooespecificación enelproceso.Dichascapacidades sonlasmáximasparala
alimentación fría, elsecador,elelevadorcalienteylamezcladoradepaletas,y,paralograrun
procesoideal,debenestarbalanceadasrazonablemente.Sololacapacidaddelelevadorcaliente
esprácticamentefija.
127
Estaseespecificaparaunaproductividaddealrededordeldobledelacapacidad
mediadelaunidadquerigeelproceso.
Eldiseñodelelevadorbajo esasbases,haráquepuedatrabajar alacapacidadóptima
conrelaciónaladelasdemásunidadesynoprovocaraproblemasdeparooatrasos.
Launidadquerigelacapacidaddeunaplantabiendiseñadaeslamezcladorade
paletasoelsecador.
Elrégimendeentregadelsecadordeagregadosuficientemente seco,necesariopara
satisfacer laespecificación, dependeprincipalmentedelcontenidodehumedad delmaterialde
alimentación"enfrió".Puedeserun 100%mayorparalaalimentación demasdel 3%de
humedad,encomparaciónconelmaterialdealimentaciónenfrió conun8%dehumedadpor
eliminar.Laproductividaddelsecadorparalaalimentaciónde3%dehumedadcasiigualala
capacidaddelelevador caliente.Enelextremodealtocontenidodehumedadenla
alimentaciónenfrióycortotiempodemezclado,elsecadorpuederegirlaproductividad total
delaplanta.
Porsupuestoqueelritmodealimentacióndebeajustarseparaquesatisfaga la
demandadeagregadosfrescosdelsecador.Lacapacidad demezcladodelamezcladorade
paletas,yportanto,laproductividad, eslomasvariabledeunaplanta.
Estaeslaunidadquedeberegirlacapacidadtotaldeproduccióndelaplanta.
Lasvariacionesimportantessedebenaltiempoespecificado demezcladoyal
tamañodelascargas,encomparaciónconelvolumennetodisponibledelasmezcladorade
paletas.Anteriormente seanotoqueelmezcladopuedetomar,comomáximo75segundosy
comomínimo20segundos.Enunciclototaldedosificación, mezcla,ydescargade60
segundos,lamezcladoradepaletaspuedemezclar60cargasporhora,especialmente sitiene
controlesautomáticos.Sucapacidaddeproducciónpodríaserdemasdeldobleusandoel
conceptomodernodemezcladorápido.
Lostamañosdelascargasmezcladasenlamezcladoradepaletasdeunaplanta
puedenvariardesdetalvezel95%delvolumennetodelazonaviva,hastaunporcentaje tan
pequeñocomodel45%delvolumendisponible.Larelacióndelvolumendelacargaalde
mezclado,variaporlasmismasrazonesqueenlasmezcladorasdeconcreto.
Losagregadossueltosocupanmasespacioquecuandoestáncompletamente
mezcladosyestrechamenteempacados.
Lasespecificaciones indicaranelvolumendelmaterialdosificado quepueda
mezclarseenuntrabajo dado.Estarelaciónvolumétricapuedevariarlacapacidadde
produccióndelamezcladoradepaletasenmasdeun 100%desdelaproductividad mas baja
hastalamasaltaconunequipodeterminado.
Elefectototalconsisteenhacerquevaríelaproductividaddeunamezcladorade
paletasdad,hastaenun400%.Estosucedepartiendodelrégimenmasbajo, conuntiempo
máximodecicloyrelaciónmínimadevolumendecargaavolumendezonaviva;alrégimen
masaltoquepuedaesperarsedelequipo.Lamezcladoradepaletaspodríapresionarrealmente
lacapacidaddelelevadorcalienteydelastolvasdelaplanta.Eseseríaelcaso,silacarga
ocuparael90%omasdelvolumendelazonaviva,ysuciclomáximototalfuera deunos30
segundos.
128
Debeexistirunequilibriorazonableentretodosloscomponentesdelaplantade
procesamientoporlotesocargas.Laoportunidaddeseleccionarlaspartesindividualmente,
comoenlossistemasBatchpac,hacequeestoseaposible.Laseleccióndelamejor
combinacióndecomponentesparaalimentaciónenfrió,secado,elevadorcaliente,cribas,
tolvascalientes,controlesdedosificación ymezcladoradepaletaspuedehacersepara
productividadesrazonablementebalanceadasyparasatisfacer lasdemandasesperadasporla
planta.
129
CONCLUSIONES
Porloexpuestoenestetrabajopodemosdecirquelaproducción,
onvertidaenproductividadesalgoqueresulta,enbeneficioseconómicoscuandose
laneja demaneraapropiada.
Loquenosdaporresultadoquetenemosquetenerungrupodepersonas,
specialmente abocadosaprogramar losciclosdetrabajo,delosequiposdeconstrucción
ondeestos seanempleados,parasacarleelmejorprovechoenelmenortiempoposible
entrodesuproducción.
Nodebemosolvidarqueenunaempresaconstructora,todoslos
itegrantesdependendetodosentresi,estoesquecadaunodebedecumplirconsu
abajopara noobstaculizar eltrabajodelosdemás,estotambiénsedefinecomo
roductividadencostosymomentosjustocuandosenecesita.
Ensumalaproductividadsiemprenosbrindararesultadosybeneficios
conomicosenobrayempresacuantomejorsemaneje.
131
B I B L I O G R A F Í A
- Maquinariapara Construcción
David A . Dad.
Biblioteca LimusaparalaindustriadelaConstrucción
Tercera Reimpresión 1981
- Caterpillar Performance Hanbook
Edición No.12a. 1981
- Métodos,PlaneamientoyEquiposdeConstrucción .
R .L.Peurifoy . EditorialDiana !4a.Impresión.
- Tratadodeprocedimientos GeneralesdeConstrución.
MaquinariaGeneralenobrasyMovimientodeTierras.
Paul Galabru .Ed.Revertes S. A . 1973
- MaquinariayEquipos paraConstrucción
Ing .Francisco RicciChacon. Primera Reimpresión 1985.
- ConstrucciónyOperaciónModerna.
Me. Graw-Hill Cia.dePublicaciones Ed.1965
- GuiadeEstimacionesyPublicacionesdeConstrucciónenelMundo
Mc.Grauw-Hill ED>anualde 1971 (NuevaYork . N.Y)
132
Reparación de la Maquinaría Pesada
Herbert L. Nichols, Jr.
EditorialContinental Quinta Reimpreción 1983
Maquinaria para laConstrucción yObras Publicas
Juan De Cusa
Ediciones Ceac Layetana 17 Barcelona
1976
AGRADECIMIENTO
ESPECIAL
DE
A SU
UN
PADRE
Siquieresamarme
bienpuedeshacerlo,
tucariñoesoro
quejamásdesdeño.
Másquieroquesepas
quenadamedebes,
soyahoratupadre,
tengolosdeberes.
Nuncaenlasangustias
porvertecontento,
hetrazadosignos
detantoporciento.
HIJO
Ahorapequeño,
quisieraorientarte,
miagenteviajero
llegaráacobrarte,
seráunhijotuyo,
gotadetusangre
presentaráuncheque
decienmilafanes
...yentonces,miniño,
comounhombrehonrrado
atupropiohijo
deberáspagarle.