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CONSTRUCCIÓN DE CARRETERASSemana09-Sesión 01
INFORMACION GENERAL
Presentación:
Nombre : Miguel Angel Fernández ChoquepumaProfesión : Ingeniero CivilEspecialización : - Master en Sistemas Integrados de Gestión –U Murcia
- Estudios en Maestría en Ingeniería Vial con Mención en Carreteras, Puentes y Túneles-URP- Estudios en Maestría en Gestión Pública - USMP- MBA EUDE Business School –URJC- Cursando Master BIM Manager for Project Management & Lean Construction
Universidad Pablo de Olavide – Sevilla- Estudios de Diplomado Universidad Corporativa Cosapi
Cargo : Jefe de Costos –Consorcio Constructor L2 Metro
Correo : [email protected]@ccmetrolima.com
Teléfono : 971427503
3.2 EquiposSemana09-Sesión 01
LOGRO DE LA UNIDAD 03
Al término de la unidad, el alumno conocerá los diferentes factoresque afectan a la selección de la máquina de construcción, el costode hora maquina en base al análisis de la estructura de costos, elefecto del costo y el rendimiento de la maquinaria en el costounitario de la partida y el costo total del proyecto.
3.2 Equipos
Semana09-Sesión 01
IMPORTANCIA
Al término de la clase el alumno aprenderá a seleccionar y calcularlos rendimientos para una Tractor Sobre Oruga y Pala Mecánica,para la construcción de obras viales, conocer su versatilidad yempleo para una mejor y adecuada elección de equip0.
CONTENIDO DE APRENDIZAJE
3.2 Equipos3.2.1 Tractores3.2.1.1 Tipos de Tractores Oruga y neumáticos3.2.1.2 Revisión de catálogos y especificaciones3.2.1.3 Corte masivo y explotación de canteras desbroce y apilamiento de material3.2.2 Palas mecánicas3.2.2.1 Características y versatilidad de uso, aplicación de la maquinaria en obra vial.
¿Cómo se Estima el rendimiento de un Tractor y una Excavadora?
Datos Técnicos del Propietario - TablasCalculo mediante Formulas y parámetros/Condiciones de sitioExperiencia en Campo
Palas mecánicasRevisar el Video y Hallar: Relación Excavadora 336F –Camión 730C
EJEMPLO: Relación Excavadora - Camión
https://www.youtube.com/watch?v=kk2P-0Pn0IE
Modelo -336F
TamañoCucharon
2.4 – 2.7 m3
730C-16m3 # de pases ?
Considerar Cucharon de 2.4 – 2.70 m3.Hallar el número de pases y la Duración del Ciclo.
Duración del Ciclo: ?
3.2.1 Tractores
Tractores (Bulldozer)
Los tractores son maquinas equipadas conuna hoja delantera, que se puede levantar obajar por medio de un control hidráulico,que se utiliza para excavar y empujar.
3.2.1 Tractores
La distancia óptima de trabajo es hasta de100 m y velocidad hasta de 10 Km/hmontado sobre orugas y hasta 25 Km/hmontado sobre neumáticos.
DEFINICIÓN:
Tractores (Bulldozer)3.2.1 Tractores
OPERACIONES QUE REALIZAN DURANTE EL PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN
Limpieza del terreno de árboles y maleza. Apertura de brechas en terrenos rocosos. Movimientos de tierra en estanques. Cortes carreteros u otros. Esparcimiento de rellenos de tierra. Limpieza de escombros en sitios de
construcción.
3.2.1 Tractores
CLASIFICACIÓN
3.2.1 Tractores
CLASIFICACIÓN
3.2.1 Tractores
CLASIFICACIÓN
Tractores de cadena pequeños:
Tractores de cadena medianos:
Tractores de cadena grandes:
• Tractores neumáticos medianos:
• Tractores neumáticos grandes:
• Velocidades de un tractor Caterpillar modelo D9N:
o Vel. máx de avance: 12,1 Km/h
o Vel. máx de retroceso: 14,9 Km/h
3.2.1 Tractores
DIFERENCIAS
Aplicaciones
3.2.1 Tractores
Plataformado / Terraplen Desmonte DME Corte y acarreo
Cálculo de Rendimiento de Tractores Mediante Gráficas
• La producción de éstas máquinas puede
estimarse utilizando las curvas que muestra
el fabricante. A las que se aplican factores
de corrección como se indica a
continuación:
3.2.1 Tractores
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑅𝑒𝑎𝑙 = 𝑃𝑟𝑜𝑑. 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎𝑚𝑎𝑟𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑣𝑎 ∗ 𝑓𝑎𝑐. 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛
Gráfica de producción máxima
La producción teórica esta dada en m³ o yd³ de material suelto por hora .
3.2.1 Tractores
PRODUCCION CALCULADA - Hojas universales - D7G hasta D11R
D7R = 300 m3/hora
Gráfica de producción máxima
La producción teórica esta dada en m³ o yd³ de material suelto por hora .
3.2.1 Tractores
PRODUCCION CALCULADA - Hojas universales – D6M hasta D11R
D6R = 250m3/hora
Gráfica de producción máxima
La producción teórica esta dada en m³ o yd³ de material suelto por hora .
3.2.1 Tractores
PRODUCCION CALCULADA – Hojas rectas -D3, D6, D7, 814, 824, 834
D6R = 40m3/hora
Condiciones optimas de trabajo
3.2.1 Tractores
• Mejor distribución de carga al tren de
rodaje
• Tracción máxima
• Deslizamiento mínimo
• Menor consumo de combustible por
mt3 de de material
Recomendación:
• Trabaje en bajada cuantas veces sea posible
• Por cada 1% de pendiente, se gana ~2% de productividad
Factores que afectan la producción
3.2.1 Tractores
1.- Tipo de Operador2.- Tipo de Material3.- Método de empuje4.- Visibilidad5.- Eficiencia en la obra6.- Tipo de Hoja7.- Disponibilidad Mecánica8.- Pendientes
Factor de Corrección: Pendiente
3.2.1 Tractores
Ejemplo - Resolver:
Según la Gráfica Indicar el Factor de corrección de la Pendiente.
Para un trabajo que se ejecuta cuesta abajo con una pendiente de 15%
Factor = -1.30
pen
die
nte
de
15%
SoluciónFactor = -1.30
Halle la producción media por hora de un D8R/8SU que mueve,
por el método de zanja, arcilla compacta una distancia media de
45 m (150 pies) cuesta abajo, con una pendiente del 15%.
Se calcula que la densidad del material suelto es de 1600 kg/m3.
El operador es mediano.
La eficiencia del trabajo se calcula en 50 min/h.
3.2.1 Tractores - Ejemplo
Producción máxima sin corregir: 458 m3 suelto/hr
Factores de corrección Aplicables:
Solución
Arcilla muy compacta, “difícil de cortar” . . . . . ... .–0,80
Corrección de la pendiente (de la gráfica) . . . . . .–1,30
Método de zanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .–1,20
Operador mediano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .–0,75
Eficiencia del trabajo (50 min/h) . . . . . . . . ... . . . .–0,83
Corrección de la densidad . . . . . . . . .(2300/2650)–0,87
Producción = 458x0.8x1.30x1.20x0.75x0.83x0.87 = 309.6 m3 sueltos/hr
3.2.1 Tractores - EjemploHalle la producción media por hora de un D8R/8SU que mueve,
por el método de zanja, arcilla compacta una distancia media de
45 m (150 pies) cuesta abajo, con una pendiente del 15%.
Se calcula que la densidad del material suelto es de 1600 kg/m3.
El operador es Bueno.
La eficiencia del trabajo se calcula en 50 min/h.
Producción máxima sin corregir: 458 m3 suelto/hr
Factores de corrección Aplicables:
Solución
Arcilla muy compacta, “difícil de cortar” . . . . . ... .0,80
Corrección de la pendiente (de la gráfica) . . . . . .1,30
Método de zanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,20
Operador Bueno… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,75
Eficiencia del trabajo (50 min/h) . . . . . . . . ... . . . .0,83
Corrección de la densidad . . . . . . . .(2300/2650)=0,87
Producción = 458x0.8x1.30x1.20x0.75x0.83x0.87 = 309.6 m3 sueltos/hr
3.2.1 Tractores - Ejemplo
3.2.1 Tractores – Peso de Materiales
3.2.1 Tractores – Ejemplo en casa
Se requiere Explotar una Cantera para ello es necesario comparar la
Producción media entre los Tractores Modelos D9R-9U, D8R-8U y D7R-7U.
Considerando las siguientes condiciones:
Distancia de Acarreo: 60 m
Operador: Bueno
Material: Grava seca de cantera
Eficiencia de trabajo 50/60 minutos
Pendiente cuesta abajo, 10%.
Volumen de Material Integral a Explotar 200,000 m3
Indicar los Tiempos de Programación para explotar el material, si cada
equipo trabaja 8 horas al día y 26 días al mes, un solo turno.
UNIDAD DE APRENDIZAJE 03
3.2 Equipos3.2.1 Tractores3.2.1.1 Tipos de Tractores Oruga y neumáticos3.2.1.2 Revisión de catálogos y especificaciones3.2.1.3 Corte masivo y explotación de canteras desbroce y apilamiento de material3.2.2 Palas mecánicas3.2.2.1 Características y versatilidad de uso, aplicación de la maquinaria en obra vial.
3.2.2 Palas mecánicas
Se denomina pala excavadora a una máquinaautopropulsada, sobre neumáticos u orugas, con unaestructura capaz de girar al menos 360º (en un sentido yen otro, y de forma ininterrumpida) que excavaterrenos, o carga, eleva, gira y descarga materiales porla acción de la cuchara, fijada a un conjunto formadopor pluma y brazo o balancín, sin que la estructuraportante o chasis se desplace.
Fuente: Wikipedia
DEFINICIÓN:
• Puede disponer de distintos accesorios deoperación. Con cada opción de tipo, modelo,accesorios y tamaños se tienen diferentesaplicaciones y por lo tanto, distintas ventajaseconómicas
3.2.2 Palas mecánicas
SOBRE NEUMÁTICOS SOBRE ORUGAS
3.2.2 Palas mecánicas
Características y versatilidad de uso, aplicación de la maquinaria en obra vial.
Principales diferencias entre una excavadora montada sobre orugas y una sobre ruedas
3.2.2 Palas mecánicas
APLICACIONES
Minería: Grandes movimientos de tierra Carga de camiones en excavaciones de corte Arreglo de taludes y terraplenesDesgarramiento de materialesLimpieza de terrenosProducción de piedra, arena y agregados
Construcción:Carga de materiales para planta de agregados y asfaltoCarga de material sub-base para carreterasAlcantarillado y postura de tuberíaDemolición en obras de ensanchamientoManejo de materialesExcavaciones de sótanos Instalación de oleoductos y gasoductosManejo de aguas y lodos
Forestal:Manejo forestal – Retiro y traslado de Troncos
3.2.2 Palas mecánicas
TIPO
Existen dos tipos de excavadoras diferenciadas por eldiseño del conjunto cuchara-brazo-pluma y quecondiciona su forma de trabajo:
Excavadora frontal o pala de empuje: La cual secaracteriza por tener la cuchara hacia arriba yadelante. Tiene mayor altura de descarga. Útil entrabajos de minería, cuando se cargan materiales porencima de la cota de trabajo.
Retropala: Tiene la cuchara hacia abajo y atrás.Permite llegar a cotas más bajas. Utilizada sobre todoen construcción para zanjas, cimentaciones,desmontes, etc.
Excavadora frontal o pala de empuje (pala frontal)
Retropala o *Retroexcavadora
*Normalmente se suele referir de forma errónea a la pala mixta como retroexcavadora.
3.2.2 Palas mecánicas
CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO
*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante, lubricantes, tanque de combustible lleno,zapatas estándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75 kg (165 lb).
Miniexcavadoras Pequeñas Medianas
GrandeMinería
EQUIPOPESO EN ORDEN DE
TRABAJO (Ton)
MINIEXCAVADORA 1 a 10
EXCAVADORA PEQUEÑA
11 a 19
EXCAVADORA MEDIANA
20 a 39
EXCAVADORA GRANDE 40 a 90
EXCAVADORAS DE MINERIA
100 a 600
3.2.2 Palas mecánicas
CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO
EQUIPOPESO EN ORDEN DE
TRABAJO (Ton)
MINIEXCAVADORA 1 a 10
EXCAVADORA PEQUEÑA
11 a 19
EXCAVADORA MEDIANA
20 a 39
EXCAVADORA GRANDE 40 a 90
EXCAVADORAS DE MINERIA
100 a 600
*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante,lubricantes, tanque de combustible lleno, zapatasestándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75kg (165 lb).
Modelos Capacidad de la cuchara Peso operativo
EC140B Prime 0,55 – 0,93 m3 13,4 – 15,6 t
EC210B Prime 0,92 m3 20,4 – 23,7 t
EC220D, EC250D, EC300D 0.44-1.76 m3 20,9 - 33,1 t
EC240B Prime 0,8 – 1,85 m3 24,4 – 25,7 t
EC290B Prime 1,2 – 1,5 m3 29,0 – 31,6 t
EC330B Prime 1,00 – 2,29 m3 33,7 – 36,0 t
EC380D y EC480D 1,6 – 3,8 m3 37,8 – 53,1 t
EC700C 2,48 – 6,6 m3 69,3 – 71,7 t
EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS VOLVO
3.2.2 Palas mecánicas
CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO
EQUIPOPESO EN ORDEN DE
TRABAJO (Ton)
MINIEXCAVADORA 1 a 10
EXCAVADORA PEQUEÑA
11 a 19
EXCAVADORA MEDIANA
20 a 39
EXCAVADORA GRANDE 40 a 90
EXCAVADORAS DE MINERIA
100 a 600
EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS KOMATSU
*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante,lubricantes, tanque de combustible lleno, zapatasestándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75kg (165 lb).
3.2.2 Palas mecánicas
CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO
EQUIPOPESO EN ORDEN DE
TRABAJO (Ton)
MINIEXCAVADORA 1 a 10
EXCAVADORA PEQUEÑA
11 a 19
EXCAVADORA MEDIANA
20 a 39
EXCAVADORA GRANDE 40 a 90
EXCAVADORAS DE MINERIA
100 a 600
*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante, lubricantes, tanque de combustible lleno,zapatas estándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75 kg (165 lb).
EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS CAT
3.2.2 Palas mecánicas
CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO
*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante, lubricantes, tanque de combustible lleno,zapatas estándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75 kg (165 lb).
EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS CAT
3.2.2 Palas mecánicas
CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO
EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS CAT
3.2.2 Palas mecánicas
FACTORES DE DECISIÓN A LA HORA DE ADQUIRIR UNA EXCAVADORA
3.2.2 Palas mecánicas
FACTORES DE DECISIÓN A LA HORA DE ADQUIRIR UNA EXCAVADORA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
121314 10911 8 7 6 54 32 10 -2-3-1 Meters
Feet35 30404550 25 20 15 10 5 -50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4
5
6
7
8
9
10
11
12
MetersFeet
0
5
10
15
20
25
30
5
10
15
20
25
30
40
35
345B L
C
A
F
E
C
B
D
Máxima alturade carga
MáximaProfundidad
Máximo Alcance
3.2.2 Palas mecánicas
EJEMPLO DE DIMENSIONES
3.2.2 Palas mecánicas
EJEMPLO DE DIMENSIONES
3.2.2 Palas mecánicas
EJEMPLO DE DIMENSIONES
3.2.2 Palas mecánicas
EJEMPLO DE DIMENSIONES
3.2.2 Palas mecánicas
DIFERENTES USOS
Apilador de Chatarra
3.2.2 Palas mecánicas
DIFERENTES USOS
Cargando Barcos Demoliendo construcciones
3.2.2 Palas mecánicas
DIFERENTES USOS
En forestal, apilando troncos Construyendo zanjas
3.2.2 Palas mecánicas
DIFERENTES USOS
Uso de martillo para romper rocas de tamaño considerableProductividad rotura de bolones (tons/hora) roca dura: granito, hierro (2,700 KG/M3)
3.2.2 Palas mecánicas
DIFERENTES USOS
Grandes movimientos de tierra, para construcción de Zanjas y Levantamiento de cargas pesadas
3.2.2 Palas mecánicas
DIFERENTES USOS
Grandes movimientos de tierra, para construcción de caminos
3.2.2 Palas mecánicas
DIFERENTES USOS
Movimiento de tierra en la gran minería
3.2.2 Palas mecánicas
DIFERENTES USOS
submarinas
Usar las palancas / pedales de control
de desplazamiento y el brazo
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
UBICACIÓN DE LA RUEDA MOTRIZ
Rueda guía hacía la
excavación
Rueda motriz en la
parte posterior
1 2
1
2
La máquina deberá trabajar nivelada SIEMPRE!!!
Rueda guía hacía la
excavación
Rueda motriz en la
parte posterior
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
OPERACIONES RESTRINGIDAS
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
TIPOS DE CUCHARA
CUCHARAS MATERIAL RADIO DE PLEGADO
Cucharones
anchos
Materiales fáciles de excavar, grava, arena, material orgánico, material de voladura
Largo
Cucharones estrechos
Materiales difíciles de excavar, caliche, pizarra, piedra caliza
Corto
Terreno duro cucharones mas estrechos con radio de plegado corto
¿Cual es el Mejor Cucharón?
Factores que influencian en el rendimiento del cucharón
• Tipo de Material
• Fuerzas de la Máquina
• Factor Operador
• Geometría. forma y peso
• del Cucharón
• Implementos de Corte
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
TIPOS DE CUCHARA
CUCHARAS MATERIAL RADIO DE PLEGADO
Cucharones
anchos
Materiales fáciles de excavar, grava, arena, material orgánico, material de voladura
Largo
Cucharones estrechos
Materiales difíciles de excavar, caliche, pizarra, piedra caliza
Corto
Terreno duro cucharones mas estrechos con radio de plegado corto
Factor de Llenado.(porcentaje de la capacidad colmada del cucharón)
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
TIPOS DE CUCHARA
CUCHARAS MATERIAL RADIO DE PLEGADO
Cucharones
anchos
Materiales fáciles de excavar, grava, arena, material orgánico, material de voladura
Largo
Cucharones estrechos
Materiales difíciles de excavar, caliche, pizarra, piedra caliza
Corto
Terreno duro cucharones mas estrechos con radio de plegado corto
ANCHO DEL CUCHARÓN
• Más Ancho = menos agresivo en el corte =ciclo más lento = mayor carga útil = puedeafectar productividad y costos en cortes muyduros• Más Angosto = más agresivo en el corte =ciclo más rápido = menor carga útil = ideal paracortes muy duros. En cortes blandos no eseficiente
Radio De Giro (Plegado)
Distancia entre Pasadores
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
POSICION EQUILIBRIO ESTATICO
POSICIÓN MÁS ESTABLE
POSICIÓN MENOS
ESTABLE
POSICIÓN MÁS ESTABLE
POSICIÓN MENOS
ESTABLE
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
POSICION DE EXCAVACION
excavar
excavar
descarga descarga
EXCAVACION DE ZANJAS
• Excavar con las ruedas guías hacia el trabajo
• Mantenerse dentro de la gama de trabajo
• Excavar desde arriba hacia abajo
• Quitar el material en capas
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
TRABAJOS EN PENDIENTE
• Pendiente Máx. = 70%
o 35º para mantener
una lubricación
constante.
• Tener cuidado en
laderas - vigilar el par
de rotación
• Mantener las ruedas
motrices cuesta abajo
90º80º
70º
60º
50º
40º
30º
20º
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 %
20-125-1
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
GAMA DE EXCAVACION APROPIADA
Posición vertical 45° - 35° fuera de la vertical el cucharón
se debe cargar por la posición vertical
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
TÉCNICAS DE OPERACIÓN
Coloque el brazo en unángulo de 70° grados
Coloque la cuchilla delCucharón a un ángulode 120° grados
1 2180° 0°
120°90°
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
TÉCNICAS DE OPERACIÓN
Mueva el brazo hacia laCabina, cucharon paraleloal terreno
Suba la pluma y pliegueEl cucharon para ajustarLa profundidad del corte
3 4
Cierre el cucharón y suba la pluma cuando se haya terminado la pasada
5
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
CARGA A CAMIONES
Conecte el control de girocuando el cucharón estépor encima de la excavación
Para descargar el materialmueva el brazo hacia afuera y abra el cucharónlentamente
Alcancemáximo
Camiones en el nivel inferior
MODALIDAD DE CARGA FUERA DE ESCUADRA,
MÉTODO DE CORTE ANCHO
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
- La profundidad de excavación es
igual a la longitud del brazo
- La rotación es mínima
- Esta modalidad permite ampliaexcavación y gran alcance
- Posiciones de carga graduales
Camiones en el nivel inferior
MODALIDAD CARGA POR ATRÁS
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
67
Los camiones y la excavadora deben estar al mismo nivel
• Carga de uno o dos
camiones
• Profundidad de excavación mínima
• Rotación de 60º
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
CARGA POR ATRAS MODALIDAD DE CORTE EN FOSA
CARGA POR ATRAS MODALIDAD DE CORTE EN FOSA
•Método con camión paralelo
•Es mejor cuando hay limitación de
camiones
•Profundidad de excavación máxima•Rotación de 90º
Los camiones y la Excavadoradeben estar al mismo nivel
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
Camiones en el nivel inferior
• La profundidad de excavación esigual a la longitud del brazo.
• La rotación es mínima• Esta modalidad permite amplia
excavación y gran alcance.• Posiciones de carga alternadas.
MODALIDAD DE CARGA SOBRE EL COSTADO
3.2.2 Palas mecánicas
DATOS TÉCNICOS PARA SU USO
3.2.2 Palas mecánicas
RENDIMIENTO
Tiempos de ciclo típicos están basados en un ángulo de giro de 30º – 60º
RADIO DE JIRO ALTURA DEL BANCO DISTANCIA IDEAL DEL BORDE
DISTANCIA IDEAL DEL BORDEBrazo vertical cuando el cucharón alcanza su carga máxima Una distancia mayor reduce la fuerza de desprendimientoUna distancia menor perderá tiempo al sacar el brazo
3.2.2 Palas mecánicas
RENDIMIENTO
90o
Muy alejado: fuerza de excavación reducida
Muy cerca: corte bajo las orugas y ciclos más largos
Brazo vertical (90o) cucharón lleno
3.2.2 Palas mecánicas
RENDIMIENTO - RELACIÓN EXCAVADORA CAMION
SELECCIÓN DE LA EXCAVADORA, PREGUNTAS BÁSICAS :Densidad del material : ton/m3Tipo de material: banco, suelto, volado, tamaño de rocaTipo de trabajo: carguío de camiones, zanjeo, ripeo, demolición.Producción requerida: ton/día, ton/mes, ton/añoHoras de trabajo por día
320D/320D L
EJEMPLO: Número de pasesSe tienen una Excavadora CAT 320D y un Camión CAT 725.¿Número de Pases?
Cuadro: Número de pases - Carga Camiones con Excavadoras (dens. 1.800 kg/m³ ) (100 - 110% FE)
Pases 7-87x1.5=10.5 m38x1.8=14.4m3
3.2.2 Palas mecánicasRevisar el Video y Hallar: Relación Excavadora 336F –Camión 730C
EJEMPLO: Relación Excavadora - Camión
https://www.youtube.com/watch?v=kk2P-0Pn0IE
Modelo -336F
TamañoCucharon
2.4 – 2.7 m3
730C-16m3 # de pases ?
Considerar Cucharon de 2.4 – 2.70 m3.Hallar el número de pases y la Duración del Ciclo.
Duración del Ciclo: ?
3.2.2 Palas mecánicas
RENDIMIENTO – CAPACIDAD DEL CUCHARON MODELO 336
Fuente: CAT Movimiento de Tierras
CAD 336
MODELO 336 con cucharón de 2.78 m3, produce ??? m3/hMODELO 329 con cucharón de ???? m3, produce ??? m3/h
3.2.2 Palas mecánicas
RENDIMIENTO – CAPACIDAD DEL CUCHARON MODELO 329
Fuente: CAT Movimiento de Tierras
CAD 329
MODELO 336 con cucharón de 2.78 m3, produce ??? m3/hMODELO 329 con cucharón de 2.29 m3, produce ??? m3/h
3.2.2 Palas mecánicas
RENDIMIENTO – TABLAS DE CÁLCULO DE PRODUCCIÓN
MODELO 336 con cucharón de 2.78 m3, produce 648 m3/hMODELO 329 con cucharón de 2.29 m3, produce 552 m3/h
3.2.2 Palas mecánicas
EJEMPLO: Elección de Equipo
Revisar “Tablas de cálculos de producción”Modelo 336 con cucharón de 2.78 m3, produce 648 m3/hModelo 329 con cucharón de 2.29 m3, produce 552 m3/h
Modelo 336 produce más en = 96 m3/hCada m3 significan = S/6.00
En un año el modelo 336 produce más en = 96m3 x S/. 6 x 8 horas x 26 días x 12 meses = S/1,437,696
¿Cuánto más cuesta? $40,000
Fuente: CAT manual de rendimiento de maquinaria caterpillar 40
Se cuenta con 2 Excavadoras de las siguientes características:Modelo 336 con cucharón de 2.78 m3Modelo 329 con cucharon de 2.29 m3Analizar según su rendimiento teórico su producción para una jornada de 8 hrs/dia y un turno, durante un año.Así mismo la diferencia de costo por adquisición entre los equipos es USD 40,000.*No considerar eficiencia
Solución:
3.2.2 Palas mecánicas
Ejemplo: Selección de cucharón y la excavadora
Para una zona de trabajo se requiere determinar el
cucharon y la excavadora según los siguientes
datos:
Material: arcilla dura compactada
Densidad = 1.6 ton/m3
Eficiencia : 50 min / hora
Producción: 5300 ton por día
Carguío de camiones, sobre banco
8 horas de trabajo por día
¿Determinar el cucharón y la excavadora?
Fuente: CAT Movimiento de Tierras
Se tiene lo siguiente:
Producción (ton): 5300 ton / 8 horas = 662.5 ton / hora
Producción (m3): 662.5 ton / hora / (1.6 ton/m3) = 414 m3/ hora
Producción requerida:
Factor de llenado : 80% -> (414 m3 / hora) / 80% = 517.5 m3 /hora
Eficiencia : 517.5 / (50/60) = 517.5 / 0.833 = 621 m3/ hora
Según Tabla.
Rpta: Cucharón de 2.3 m3, excavadora 336 DL
Solución:
3.2.2 Palas mecánicas
Ejemplo: Selección de cucharón y la excavadora Solución:
CAD 336
Cucharón de 2.3 m3, excavadora 336 DL
3.2.2 Palas mecánicasEjercicio 01-A
Se tiene una excavadora haciendo carguío de camiones, sobre banco, bajo las
siguientes condiciones:
8 horas de trabajo por día
Carga un camión en 7 paladas,
Se tomó el tiempo promedio para cargar un camión : 1min 45 segundos, Angulo de
giro de la excavadora 45 grados, consumo combustible 8 GPH
Se pesó el camión sin carga : 11,000 Kg
Peso del camión con carga: 22,700 Kg
Se observa que hay 10 minutos de espera por hora por acomodo de los camiones.
Se pesó el material en una caja de 1m3 : 1600 Kg
Solución:Carga camión: 22,700 -11,000 = 11,700 Kg
Tiempo de carga del camión = 1.75 minutos
(60 min / hora) / (1.75 min) = 34.3 camiones / hora
Eficiencia = (60 – 10) / 60 = 50/60 = 83%
34.3 camiones/hora x (50/60) = 28.57 camiones
Producción :28.57 x 11,700 = 334.269 ton /hora
Se pide hallar:
¿Cuál es la carga por camión?
¿Cuál es la producción ton por hora?
¿Cuál es el número de ciclos por hora de
la excavadora?
¿ m3 del cucharón?
¿Producción en m3/ hora?
Comparar con la tabla
Ciclos por Hora: 1.75 min / 7 paladas = 0.25 min/ palada
(60 min / hora ) / (0.25 min/ palada) x 50/ 60 = 200 ciclos / hora
´Cucharón: 11,700Kg / 7 paladas = 1,671.42 kg / palada
Densidad = 1600 Kg / m3 -> 1671.42 Kg / 1600 Kg/m3 = 1.044 m3 estimado
Producción en m3/hora : 1.044 m3 x 200 ciclos/ hora = 209 m3 / hora
3.2.2 Palas mecánicas
Ejercicio 01-A: Solución: Cucharón de 1 m3, excavadora ????
3.2.2 Palas mecánicas
Solución:Giro 90 grados: 119 sgs = 1.983 min, 60 min/hr / 1.983 min x (50/60)
= 25.2 camiones/ hora (camiones llenos)
Producción: 25.2 x 11,700 kg = 295 ton /hora
Diferencia de producción entre 45 y 90 grados:
334-295 = 39 ton, -> 39 ton / hora x 8 horas x 365 días = 113,880 ton / año
Diferencia por precio =113,880 ton / año x $ 1.2/m3 = $136,656 / año
Se pide hallar:
Si el ángulo de giro es 90 grados, el tiempo para llenar el
camión es de 119 segundos, consumo combustible 8.2 GPH
¿cuál es la producción en ton/hora? ¿cuál es la diferencia con
la producción de 45 grados en un año? El precio de venta es
de $1.2 /m3, ¿cuál es la diferencia en dólares? ¿cuál es la
eficiencia de consumo de combustible en ton/GPH?
Ejercicio 01-B
Se tiene una excavadora haciendo carguío de camiones, sobre
banco, bajo las siguientes condiciones:
8 horas de trabajo por día
Carga un camión en 7 paladas,
Se tomó el tiempo promedio para cargar un camión : 1min 45
segundos, Angulo de giro de la excavadora 45 grados, consumo
combustible 8 GPH
Se pesó el camión sin carga : 11,000 Kg
Peso del camión con carga: 22,700 Kg
Se observa que hay 10 minutos de espera por hora por acomodo de
los camiones.
Se pesó el material en una caja de 1m3 : 1600 KgEficiencia consumo combustible
334 ton/ hora / (8.0 GPH) = 41.75 ton / GPH
295 ton/ hora / (8.2 GPH) = 35.90 ton / GPH
8.2 – 8 = 0.2 x 8 horas x 365 dias x $3= $1752 / año
3.2.2 Palas mecánicas
Ejemplo 02:
Se tiene una excavadora haciendo carguío de camiones, bajo las
siguientes condiciones:
Las puntas duran 300 horas, producen 400 ton / hora
Se siguen usando, la producción cae a 250 ton / hora, hasta unas
200 horas más para el cambio.
El cucharón usa 5 puntas, cada una cuesta $100
La tonelada se vende a $1
¿cuánto ahorra por las puntas? ¿es negocio el ahorro?
¿cuántas ton/hora produce con las puntas hasta las 500 horas?
¿Comprando puntas a las 300 horas, cuántas ton / horas produce
hasta las 500 horas en total?
¿Cuál es la diferencia de producción en ton / hora y en $ en un
año de 8000 horas?
Solución:
$100/ 300 horas = $0.33 / hora
$100/ 500 horas = $0.20 / hora
Ahorro = 0.33 – 0.20 = $0.13 / hora .
0.13 x 500 = $65 ahorró por punta
¿Es negocio este ahorro?
Producción:
300 h x 400 ton / hora = 120,000 ton
200 h x 250 ton / hora = 50,000 ton
Total = 170,000 ton en 500 horas
Cambiando las puntas : 500h x 400 ton / hora = 200,000 ton
200,000 – 170,000 = 30,000 ton dejó de producir en 500 horas
A $1/ ton
Dejó de vender $30,000 en 500 horas
En un año
8000 / 500 = 16 veces
16 x $30,000 = $480,000 / año dejó de vender
¿Es rentable ahorrar en las puntas?
3.2.2 Palas mecánicas
TABLA EJEMPLO DE PRODUCCIÓN
Cálculo del Rendimiento de una Excavadora – Formulas
FÓRMULA DE PRODUCCIÓN
Donde:
• Vc : volumen del cucharón
• F1: Tipo de Material y Factor de Llenado
• Op: factor de eficiencia Operador
• Eq: factor de eficiencia Equipo
• TC: tiempo de ciclo
(Condiciones de Trabajo y Angulo de Giro)
• h: Altura de Obra
3.2.2 Palas mecánicas
La capacidad del balde o capacho se mide colmado, con pendiente 1:1.
Rendimiento =60∗𝑉𝑐∗𝐹1∗𝑂𝑝∗𝐸𝑞
𝑇𝑐∗(1+ℎ)(
𝑚3
ℎ𝑜𝑟𝑎)
Factor de llenado para excavadoras, en %
3.2.2 Palas mecánicas
Tiempo del CicloUn ciclo se considera como el total de las operaciones de corte, giro con carga, desplazamiento o viaje, descarga, girovacío y regreso vacío.
Tiempos de ciclo de excavadoras tipo azadón sobre orugas, para condiciones promedio
3.2.2 Palas mecánicas
Angulo de Giro y Tamaño del Cucharon
3.2.2 Palas mecánicas
<0.5 m3 0.5-1 m3 1-2 m3 2-3 m3 <0.5 m3 0.5-1 m3 1-2 m3 2-3 m3
Facil 0,27 0,33 0,38 0,44 0,36 0,4 0,44 0,55 minutos
Promedio 0,35 0,43 0,49 0,57 0,47 0,52 0,57 0,72 minutos
Dificil 0,4 0,5 0,57 0,66 0,54 0,6 0,66 0,83 minutos
Condiciones
de Trabajo
Angulo de Giro y Tamaño del Cucharon
Angulo de 45° a 90° Angulo de 90° a 180°
EJERCICIO:
3.2.2 Palas mecánicasHallar el Rendimiento de una Excavadora Modleo 336D, volumen
del cucharon 2.78 m3, perador Excelente, Material Arcilla
compacta, Jornada de 8 horas, Condiciones de trabajo Facil.
Operación del Equipo 50/60.
RENDIMIENTO DE EXCAVADORA Nota: Rellenar los Campos Verdes
Datos Generales
Tipo de Material
Jornada(Hrs) 8,00
Altura de Obra (h) - 1,11
1. Tipo de Material y Factor de Llenado
80-90% 85% C
1.480
1.840
0,80
Facil
45° a 90°
Excelente 1,00 s/u
50 Minutos 0,83 s/u
Fabricante Rango Potencia MODELO Ton Potencia (hp) Cucharon
Vc(M3)
Tc: Tiempo
de duracion
del ciclo (min)
rendimiento
m3/hora
rendimiento
m3/dia
Vc
CATERPILLAR 336D 36 2,78 0,44 298,36 2.387
CATERPILLAR 329D 29 2,29 0,44 245,77 1.966
2. Datos: Tiempo de Ciclo
Condiciones del trabajo
Angulo de Giro
3. Factor de Eficiencia
Operador (Op)
Equipo operación (Eq)
Arcilla seca
Factor de llenado (F1)
Densidad (kg/m3)
Peso suelto (kg/m3)
Peso en banco (kg/m3)
Factor de carga
Rendimiento=60∗𝑉𝑐∗𝐹1∗𝑂𝑝∗𝐸𝑞
𝑇𝑐∗(1+ℎ) (
𝑚3
ℎ𝑟𝑎)
Según lo revisado, para que es útil conocer losrendimientos de los Equipos durante el desarrollode un Proyecto?
Conclusiones
• Independientemente del equipo de maquinaria pesada que utilicemos, es importante saber cuál esla manera de poder optimizar los recursos para tener una producción eficiente, eligiendo el equipoIdeal según las condiciones de sitio y exigencias del proyecto como la duración y cantidad demetrados a ejecutar.
• En el mercado actual existe una gran diversidad de Marcas para ser usados en la obra, queda ennosotros poder hacer un comparativo Costo beneficio, para saber si es rentable adquirir una oalquilar, una tercera opción seria subcontratar las actividades.
• A partir de los rendimientos obtenidos se podrá plantear la conformación de cuadrillas para nuestrosAnálisis de Precios Unitarios, los cuales deben verificarse cuando la obra se este ejecutando, lasvariabilidades que se presenten nos servirán como lecciones aprendidas para mejorar nuestros ratiosde producción, en miras de siguientes proyectos.
Ejercicio – Solución en Foro
RENDIMIENTO – TABLAS DE CÁLCULO DE PRODUCCIÓN
Equipo 01: con cucharón de 2.90 m3, produce ?? m3/hEquipo 02: con cucharón de 3.10 m3, produce ?? m3/h
Hallar la diferencia según su
rendimiento teórico la
producción para una jornada
de 8 hrs/dia, 26 días al mes y
un turno, durante un año.
Tiempo del Ciclo 0.40 min
Costo m3: $ 2.50.
Referencias Bibliográficas
Caterpillar Performance Handbook Ed.32 a la Ed 43
MUCHAS GRACIAS
Docente: Miguel Angel Fernández Choquepuma