Unidades Equipos

BIBLIOGRAFÍA

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COMBUSTIBLES

Sustancias que ante un estimulo (chispa o sobrepresión), generan la reacción de combustión (es decir arden). Esta reacción se lleva a cabo en el seno de los cilindros, de manera controlada y genera movimiento.

Gasolina

La gasolina es el conjunto de hidrocarburos constituidos por hidrógeno y carbono. Estos compuestos se convierten en hidrógeno y carbono al arder la gasolina, los que a su vez se unen al oxígeno presente para que la combustión pueda realizarse. La gasolina es uno de los productos que se obtienen tras un complejo proceso de refinado del petróleo.

La volatilidad de la gasolina se refiere a la facilidad con que un líquido se vaporiza. La volatilidad de un compuesto simple, tal como el agua o el alcohol, se determina incrementando la temperatura hasta lograr la ebullición o vaporización. Un líquido que se evapora a relativamente baja temperatura, tiene una gran volatilidad, es muy volátil; si por el contrario el punto de ebullición es muy alto el compuesto en cuestión es poco volátil.

Combustibles para Motores Diesel

Estos motores funcionan con gas oíl, el cual es pulverizado en el seno del aire comprimido que llena la cámara de combustión. El calor de compresión provoca el encendido del combustible y se produce la carrera de expansión. El gas-oil es ligero, con viscosidad generalmente pequeña (William H. Crouse, 1979, p. 241).

Octanaje de los combustibles

Octanaje es una palabra usada corrientemente para asignar el número de octanos de una gasolina.

El número de octano es una medida del poder antidetonante de un combustible. Se abrevia por sus iniciales N.O. El valor del N.O. de un combustible se obtiene comparándolo con combustibles de referencia cuyo poder antidetonante es conocido. Estos son el isoctano que tiene un óptimo poder antidetonante (al cual se le asigna convencionalmente el N.O. 100) y el heptano, que posee cualidades antidetonantes mínimas (y al cual se le asigna, también convencionalmente, el número 0). Mezclando los dos combustibles, el porcentaje de isoctano indica el poder antidetonante o número de octano, el cual, por lo tanto puede estar comprendido entre 0 y 100. Aunque se emplea como unidad (así se dice, por ejemplo: “un combustible de 85 octanos”), en realidad no es unidad, puesto que su valor es variable: un aumento de 89 a 90, por ejemplo, causa un efecto mayor que un aumento de 32 a 33.

CONCEPTOS BÁSICOS

A continuación se definen dos términos (máquina y equipo de construcción), que serán mencionados continuamente en el presente documento.

Máquina

Una máquina es un conjunto de mecanismos coordinados para recibir una forma de energía y transformarla en otra, o para producir un efecto determinado.

Las máquinas se clasifican según el oficio que vayan a desempeñar, es así como encontramos:

Máquinas para la producción de energía (hidroeléctricas, plantas térmicas, compresores y motores eléctricos y de combustión interna)

Máquinas que transformando la energía son capaces de modificar las propiedades químicas y físicas de los materiales (máquinas herramienta, imprentas, vehículos de transporte, maquinaria textil, etc.)

Máquinas de control (comprende todo tipo de aparatos encargados de controlar los diferentes parámetros tales como fuerza, velocidad, presiones, temperatura, etc.).

Equipos de Construcción

Conjunto de máquinas que realizan un trabajo de combinación para lograr un objetivo.

La maquinaria también se clasifica de acuerdo al propósito o destino, su ciclo de trabajo, tipo de motor, autonomía, tren de rodajes, etc. La mayoría de los equipos de construcción son autónomos, por eso necesitan de al menos un motor, un sistema de transmisión mecánica, y varios sistemas que le permiten realizar los diversos tipos de trabajos.

Por ejemplo un cargador utiliza un motor diesel, un sistema de transmisión de potencia, que le lleva la energía hasta las ruedas, y un sistema hidráulico para la operación de cargue y descargue; estos dos sistemas consumen energía suministrada por el motor.

EL MOTOR

Es una máquina que transforma en energía mecánica otro tipo de energía. Se tienen diversos tipos de motores, los más utilizados en los equipos de construcción son los de cuatro tiempos a gasolina o diesel y los eléctricos.

Los motores eléctricos los utilizamos cuando casi no necesitamos trasladar el equipo y tenemos la energía eléctrica a la mano, ejemplo de ello es una pluma para subir materiales; otras veces utilizamos una planta de generación para tener electricidad disponible, es el caso de la mayoría de las plantas de trituración.

Fuente: Gecolsa

Figura 1.1. Motor Caterpillar

Motor de Cuatro Tiempos

Este motor permite transformar la energía química de un hidrocarburo, gasolina o ACPM, en energía mecánica que se recoge en un eje llamado cigüeñal.

La parte central y más importante del motor es el cilindro en el cual tienen lugar los cuatro tiempos. Dentro del cilindro se mueve el pistón, gracias a la explosión de la mezcla aire combustible proporcionada por el carburador o por el sistema de inyección, este movimiento impulsa la biela articulada en ambos extremos, la cual se enlaza a una manivela o codo del cigüeñal haciéndolo girar; en el extremo de este eje, cigüeñal, se acopla una rueda pesada llamada volante, aquí termina el motor propiamente dicho.

Al volante se le conecta el sistema de transmisión de potencia, el cual lleva la energía hasta las ruedas para mover el equipo.

El cigüeñal suministra energía mecánica a los sistemas necesarios para el funcionamiento del mismo motor o del equipo. Por intermedio de engranes o poleas se le acopla una bomba para el sistema de refrigeración el cual baja la temperatura de 2000 grados a niveles permisibles por el motor; una bomba para el sistema de alimentación de combustible que absorbe el carburante desde el depósito hasta el carburador o mecanismo de inyección; una bomba de aceite para el sistema de lubricación que nos permite evitar el desgaste prematuro de las partes móviles del motor; un alternador para el sistema eléctrico, que suministra electricidad para el encendido en los motores de gasolina, da corriente a la electrónica del sistema de inyección y a los controles del equipo, permite la iluminación para los trabajos nocturnos y surte de energía al resto de modernos mecanismos que traen los equipos.

Ciclo de Cuatro Tiempos

Para que el motor funcione por si solo es necesario que el pistón haga cuatro recorridos: dos de arriba abajo y dos de abajo a arriba; en cada uno de ellos ocurre en el interior del cilindro una operación distinta, y por eso se llama ciclo de cuatro tiempos.

Primer tiempo: admisión

El pistón está en el punto superior y empieza a descender; en este instante se abre la válvula de admisión y los gases que existen en la tubería de admisión (la mezcla de aire y gasolina suministrada por el carburador) son aspirados por el pistón que desciende y van llenando el cilindro. Cuando el émbolo llega a su punto inferior se cierra la válvula de admisión.

En el tiempo de admisión el pistón ha bajado del punto superior al inferior y el cigüeñal ha dado media vuelta. (Ver Figura 1.2)

Segundo tiempo: Compresión

El pistón sube desde el punto inferior al punto superior, y las dos válvulas están cerradas. Los gases que llenaban el cilindro van ocupando un espacio cada vez más reducido, comprimiéndose, hasta llenar solamente el que queda entre la cara superior del pistón en su punto superior y el fondo del cilindro. Durante la compresión el pistón ha subido del punto inferior, al punto superior, y el cigüeñal, en tanto ha dado otra media vuelta.

Tercer tiempo: Explosión

Cuando los gases están fuertemente comprimidos en la cámara de explosión, salta en la bujía la chispa que los inflama (en motor a gasolina), la fuerza de explosión lanza el pistón, del punto superior al punto inferior, transmitiéndose por la biela al cigüeñal y su volante un fuerte impulso que este recibe. Durante la carrera del émbolo en la explosión, las dos válvulas han permanecido cerradas y el cigüeñal efectúa una tercera media vuelta.

Cuarto tiempo: Escape

Al iniciarse este tiempo, el pistón esta en su punto inferior; la válvula de escape se abre, y el pistón al subir, empuja los gases quemados, expulsándolos al exterior por la tubería de escape. Cuando el émbolo alcanza el punto superior, la válvula de escape se cierra.

En la carrera del pistón durante el escape, del punto inferior al punto superior, el cigüeñal gira otra media vuelta. Cuando el pistón empieza a bajar de nuevo se abre la válvula de admisión y se repiten todas las fases anteriores en la misma forma y en el mismo orden.

Fuente: Manual de automóviles

Figura 1.2. Ciclo de cuatro tiempos

Cada tiempo del motor corresponde a media vuelta del cigüeñal, el ciclo se realiza en cuatro medias vueltas, o sea dos vueltas completas del cigüeñal (M. Arias Paz, 1980, p 17).

Motores de Varios Cilindros

La potencia de un motor depende de la cantidad de mezcla que haga explosión en el cilindro; si se emplea un solo cilindro habrá de ser de grandes dimensiones, esto nos producirá vibraciones y un movimiento de grandes masas.

Esta potencia de un cilindro, se puede lograr con cilindros más pequeños. La marcha será así más regular, porque en lugar de recoger el cigüeñal todo el esfuerzo del motor en una sola vez en cada dos vueltas, lo recibirá a lo largo de esas dos vueltas repartido en tantos impulsos como cilindros haya, y también por ser varias las piezas en movimiento y del mismo peso todas las bielas y todos los pistones, podrán contrapesarse mutuamente en todo momento de la rotación.

Debido a lo mencionado anteriormente, existen los denominados motores pluricilíndricos los cuales proporcionan un flujo más continuo de potencia, los motores modernos disponen de cuatro, seis, ocho y aun más cilindros. Los impulsos de potencia son producidos uno detrás de otro o bien solapados (en los motores de 6 y 8 cilindros). Esto proporciona un flujo de potencia motriz más continua. (M. Arias Paz, 1980).

Clasificación por Ubicación de Cilindros

La disposición de los cilindros en relación con el cigüeñal (en v, a ambos lados o a un solo costado de este), permite reducir vibraciones y contar con motores de diversos diseños. A continuación se presentan las configuraciones más comunes.

Motores en V

Los cilindros se disponen en dos bloques, uno al lado del otro, formando ángulo y usando un solo cigüeñal común a ambos bloques. Este sistema ha sido seguido para motores de 12 y 16 cilindros, en los que la colocación en línea daría como resultado un motor exageradamente largo, con inconvenientes de construcción y colocación, pues ocuparían mucho espacio.


Figura 1.3. Motor en V

Cilindros Horizontales Opuestos

El cigüeñal tiene dos codos opuestos, de modo que ambas bielas se mueven, juntando y separando los pistones, cuando el uno hace admisión el dos hará explosión; y cuando el uno realiza su compresión siguiente, el dos esta en escape. Hay una explosión por cada vuelta del cigüeñal.

Tomado de manual de automóviles

Figura 1.4. Cilindros horizontales

Cilindros en línea

Posee los cilindros uno detrás del otro para mejorar el equilibrio de los órganos de movimiento del motor.


Figura 1.5. Cilindros en línea

LOS LUBRICANTES

Las substancias que reducen el rozamiento entre las superficies se llaman lubricantes. La mayor parte de los lubricantes son aceites de grasas de petróleo. Los cojinetes de las bombas de agua pueden lubricarse con agua, las brocas de las perforadoras giratorias con lodo. En cada caso el efecto enfriador es cuando menos tan importante como la misma lubricación.

Los lubricantes forman una película entre las superficies que rozan, generalmente de metal, que reduce el rozamiento por su propia consistencia resbalosa, como para mantener separadas las dos superficies para que no se toquen o reduciendo el área y la presión de lo contactos, se reduce el coeficiente de rozamiento.

Los lubricantes sirven también como una barrera para impedir que la suciedad entre o permanezca entre las partes en movimiento.

La grasa es uno de los lubricantes más comunes, y de bajo precio, son una mezcla de aceite mineral y jabón de calcio o de sodio. Las grasas de siliconas se emplean cuando se esperan temperaturas muy altas. La selección de la grasa la efectúan los fabricantes de las máquinas.

Los aceites son líquidos y varían desde una extremada capacidad de penetración, hasta los aceites espesos de la transmisión que con mayor frecuencia se les llama grasa.

Los aceites son utilizados en zonas de difícil acceso, su viscosidad depende del lugar en donde trabajaran y al tipo de trabajo, por lo general son utilizados en los cojinetes, los engranes, etc.

Los aceites no requieren ninguna atención excepto mantener el aceite a su nivel y cambiarlo una o dos veces al año (Manual de reparación, Nichols Herbert Low, 1982).

MOTORES DIESEL

Se llaman así por el nombre del ingeniero alemán que lo ideo. La organización de los elementos de este motor es la misma que en los de explosión (que queman gasolina), pero en los de combustión (que queman diesel) hay diferencias sensibles de funcionamiento.

En los motores de explosión hasta aquí estudiados, la gasolina es pulverizada y mezclada con el aire en el carburador, y luego toda esa mezcla se inflama en el cilindro por medio de la chispa proporcionada por el sistema de encendido. La relación de compresión es relativamente baja (de 6.5 a 10) porque su aumento provoca la detonación, según las características del combustible.

En los Diesel no hay carburador que prepare la mezcla ni sistema de encendido que la inflame: el motor aspira aire puro que en el segundo tiempo del ciclo se reduce a tan alta compresión ( de 12 a 22; promedio 16) que se calienta lo bastante para que al inyectarle el combustible (que no es gasolina, sino gas oíl) este se inflame por si solo y se va quemando (diferencia entre la explosión de toda la mezcla introducida durante la admisión y combustión del combustible que arde a medida que entra); la expansión de los gases produce la carrera motriz, realizándose luego el escape en la misma forma conocida.

Comparación de los Motores de Gasolina y Diesel

El funcionamiento comparado de ambos tipos de motor es el siguiente: Tabla 1.1

Manual de Automóviles

Tabla 1.1. Comparación motores dieses y gasolina

A continuación se presentan algunas comparaciones y diferencias generales entre los motores de gasolina y Diesel:

Ambos motores son de combustión interna, pues esta ocurre dentro de las cámaras de combustión en los cilindros.

Los motores son de construcción similar. Tienen bloque de cilindros, cigüeñal pistones, culata de cilindros y otras piezas mayores de construcción similar. Sin embargo, hay diferencias en los detalles y las piezas del motor Diesel son más fuertes que las de un motor a gasolina.

El diesel funciona a velocidades más bajas.

El combustible en los motores de gasolina entra a los cilindros como una mezcla de aire y combustible; después, se inflama con una chispa eléctrica para producir la combustión. El combustible para un Diesel se inyecta dentro de la cámara de combustión dentro del aire que ya ha sido comprimido. El aire comprimido esta a una alta temperatura para inflamar el combustible e iniciar la combustión.

En el motor de gasolina se utilizan acumulador, bobina, distribuidor y bujías para producir el encendido; en el Diesel, se utiliza el calor de la compresión.

En el motor de gasolina se emplea un carburador para mezclar el aire y el combustible en la relación correcta. En el Diesel se emplea una bomba e inyectores para inyectar la cantidad requerida de combustible en los cilindros.

En los motores Diesel se emplea un combustible diferente de la gasolina. En muchos motores diesel se emplea un destilado (gas-oil), pero en algunos se puede utilizar un combustible algo más pesado.

El combustible Diesel debe estar absolutamente limpio; de lo contrario ocurrirán serios daños en el sistema de combustible. La gasolina para motores que la usan debe estar limpia para tener funcionamiento satisfactorio; si esta sucia, no dañara, en general, el sistema y con limpieza quedara listo.

Los Diesel producen menos emisiones contaminantes, sin dispositivos auxiliares, que los motores a gasolina

Los diesel tienen presión de compresión mucho más alta.

Los motores Diesel son más ruidosos que los de gasolina. Además del ruido que producen, los motores grandes tienen un ruido muy particular que a veces se les llama “cascabeleo”.

El motor Diesel es más robusto que el de gasolina, su conservación es un poco más costosa como razón de la mayor complejidad de los recambios y de las reparaciones y necesita de una mano de obra más especializada. Se utiliza un combustible más barato y una mano de obra más especializada, en conjunto resulta más económico.

Actualmente, los motores de gasolina solamente se conservan en la obras para los automóviles propiamente dichos y las máquinas pequeñas.

Desde el punto de vista práctico, los motores de explosión o de combustión interna se caracterizan por cierta falta de flexibilidad, que conduce a que si el motor sufre una resistencia imprevista, baja de régimen y se detiene: se apaga y no vuelve a marchar si no se arranca de nuevo.

Los motores de explosión y de combustión interna son de utilización delicada en las máquinas que cambian frecuentemente del régimen de trabajo y en las que el conductor debe desembragar unos elementos varias veces por minuto para embragar otros, por ejemplo: grúas, palas mecánicas, etc. (M Arias Paz, 1980, p 351).

OTROS SISTEMAS DEL EQUIPO

Así como el proceso de transformación de energía (de energía química del combustible a energía mecánica, para generar movimiento) es importante, también lo es el proceso de manejo de la misma a gusto del operario. Por lo tanto sistemas como: la dirección, los frenos y en el caso especial de los equipo de construcción el sistema hidráulico (el cual permite el movimiento de palas, cucharones, etc) son indispensables.

Dirección

La dirección en el equipo pesado se obtiene de diferentes formas. Las ruedas delanteras pueden girar como en los automóviles, todo el frente de la máquina puede oscilar en un pivote, toda la máquina puede girar como una sola pieza, o las ruedas traseras pueden girar, o tanto las ruedas delanteras como las traseras pueden girar independientemente.

La operación de la dirección puede hacerse con potencia muscular sobre sistemas mecánicos y de palancas y/o frenos, por medio de reforzadores que actúan sobre engranajes y sistemas de palancas o por medio de cilindros hidráulicos o motores eléctricos que hacen girar las ruedas o todo el frente, sin ninguna conexión mecánica con el volante de la dirección.

Los Frenos

Para contener la marcha del automóvil se aprovecha, en primer lugar la resistencia al giro que opone el motor cuando es arrastrado por las ruedas motrices por el impulso del vehículo. La desaceleración se puede realizar mecánica o hidráulicamente.

Frenos Mecánicos

El frenado consiste en la aplicación de una superficie fija contra un tambor giratorio; el frotamiento contiene el giro de la parte móvil, convirtiéndose la energía absorbida en calor, que se disipa por radiación a la atmósfera.

Tomado de Manual de automóviles

Figura 1.29. Freno con mando mecánico

Los tambores giratorios suelen estar en las ruedas y la parte fija que contra ellos se aplica suele consistir en unas zapatas interiores: dos quijadas o zapatas A y B, formadas de amianto articuladas en un eje C fijo en un plato soporte con relación al chasis: una leva L, situadas entre los extremos de las zapatas, las abre cuando se tira de una varilla P unida a una palanca que manda el eje de la leva y las aplica contra las paredes interiores del tambor F, que gira con la rueda sujeta a los espárragos G. Cuando no se frena, las dos zapatas oprimen a la leva por la acción del resorte R, quedando separadas del tambor la holgura suficiente.

Frenos Hidráulicos

Son los usados casi sin excepciones. El pedal D mueve un pistón dentro de un cilindro H, sumergido en un pequeño depósito lleno de líquido especial ( a base de aceite o de alcohol y aceite; o de glicerina); el cilindro comunica con el depósito por un pequeño orificio y luego se comprime el líquido que por la tubería T llega a los pequeños cilindros G de los frenos delanteros y traseros: la presión obliga a separarse a los émbolos que van articulados a las zapatas, y estas se oprimen energéticamente contra los tambores, al soltar el pedal su resorte lo contrae a la posición de reposo, retrocediendo el pistón del cilindro H, con lo que se recobra el líquido enviado hasta los frenos.

Fuente Manual de automóviles

Figura 1.30. Freno con mando hidráulico

Sistema Hidráulico

Los sistemas de presión hidráulica son posibles por la circunstancia que los líquidos no se pueden comprimir, excepto en condiciones extremas de laboratorio. La presión que se ejerce en cualquier porción de un líquido confinado se ejerce en todas las partes del recipiente. Las perdidas por rozamiento son ligeras aun en los sistemas más complicados que constan de tubería.

Las presiones se miden en libras por pulgada cuadrada. Los cambios de los productos fuerza distancia en los sistemas hidráulicos, se hacen variando el número de pulgadas cuadradas en los pistones o en algunas otras partes de trabajo. Para entender el funcionamiento hidráulico de los equipos, se explicara la operación de un gato hidráulico cuando se cambia una rueda de un automóvil.

El gato hidráulico: consiste en una cubierta que incluye un cilindro grande con un pistón (que levanta un vehículo u otra carga), un cilindro pequeño con un pistón, una bomba, y un depósito. Cuando se levanta la palanca de la bomba sube el pequeño pistón a la parte superior de su cilindro, permitiendo que el

aceite del depósito corra debajo de el. Se empuja el pistón hacia abajo, cerrando primero el agujero que deja pasar el aceite, luego empuja el aceite por una válvula de retención ubicada en el fondo del cilindro grande. Esta válvula de retención consiste en una bola sujetada por un resorte contra un asiento cuidadosamente labrado. La presión de la bomba empuja la bola hacia atrás contra el resorte, abriendo el pasaje y permitiendo que el aceite pase. El resorte o la presión de la fuerza del cilindro grande empuja la bola hacia atrás contra su asiento, cuando se levanta la palanca de manera que no se puede pasar el aceite hacia atrás por ella. Cada carrera de la bomba, por lo tanto, añade líquido y aumenta la presión en el cilindro grande y eleva el pistón cualquiera que sea la carga que tenga.

Figura 1.31. Gato hidráulico

La relación de los brazos de la palanca es de seis a uno. Si un hombre aplica una fuerza de cien libras a la palanca, la fuerza para levantar se aumentaría a 6 ton.

Sistemas de Potencia Hidráulica

Los sistemas de potencia hidráulica en el equipo pesado, generalmente constan de un depósito, una bomba, una válvula relevadora, válvulas direccionales uno o más cilindros o motores, y tuberías de conexión.

Tomado de Manual de reparación

Figura 1.32. Sistema de potencia hidráulica

Se pueden operar dos o más circuitos hidráulicos con una bomba, si se trata de operarlos al mismo tiempo; sin embargo, el que requiera la menor presión operará primero. Si la presión requerida es la misma, la bomba debe ser del tamaño adecuado para operar ambos y evitar la pérdida de presión y velocidad (Herbert Low, 1982, p 311).

La inmensa mayoría de equipos de construcción tienen un sistema hidráulico para hacer las diferentes maniobras en un trabajo.

PARTES DEL MOTOR

Según M. Arias Paz las partes más importantes del motor son:

El Cilindro

En su interior tiene lugar la explosión de la mezcla y dentro de el se desliza el pistón, por lo que las paredes del cilindro están cuidadosamente pulimentadas. Consta del cuerpo B, de forma cilíndrica.


Figura 1.6. Elementos principales del motor

La parte alta D del cilindro de la cámara de explosión, que se comunica por A con la admisión y por E con el escape mediante las correspondientes válvulas: la bujía j se coloca generalmente cerca de la admisión o en el centro.


Figura 1.7. Corte del cilindro

El Bloque

En los motores de varios cilindros es corriente fundirlos todos en una sola pieza llamada bloque. En la parte superior de este se encuentran los cilindros y en la parte inferior se encuentran los cojinetes que sujetan el cigüeñal.


Figura 1.8. Bloque motor de seis cilindros

La Culata

Ubicada sobre el bloque tiene la función de proteger del polvo e impurezas las válvulas, el eje de balancines, el árbol de levas, las bujías, entre otros.

Fuente manual del automóvil

Figura 1.9. La culata

El Cárter

Sirve de apoyo a los cilindros y encierra los demás órganos del motor, a los que protege del polvo y del agua, uniéndose al bastidor del coche por tres o cuatro puntos. Está dividido en dos partes: cárter superior y cárter inferior, que se une a la altura del cigüeñal. El cárter inferior sirve de depósito de aceite, el cárter superior forma casi siempre cuerpo con los cilindros, fundiéndose con el bloque.

Fuente manual del automóvil

Figura 1.10. El cárter

El Pistón

Este tiene forma de vaso invertido; en la parte central hay un orificio que lo atraviesa y sirve para alojar el pasador o eje del pistón, llamado bulón por el cual se articula la biela. El bulón se apoya en los cojinetes que forman los salientes interiores redondos y huecos.


Figura 1.11. Corte del pistón

El bulón es un eje de acero duro al que se sujeta el pie de biela y se apoya en los cojinetes citados.

El pistón dentro de su desplazamiento, debería ajustar a todo alrededor del cilindro para que no existieran fugas de gases que hicieran perder la fuerza de compresión y a la explosión; pero como esta produciría un rozamiento fuerte, se deja un ligero huelgo entre el pistón y el cilindro, y se recurre para evitar las fugas a la colocación de segmentos.

Tomado de manual de automóviles

Figura 1.12. Sujeción del bulón

Estos son anillos o aros elásticos, de diámetro algo mayor que el pistón, con una hendidura que les permite contraerse cuando el pistón se monta y se mete en el cilindro.

Las Bielas

Son de acero y aunque de una sola pieza en lo fundamental, se distinguen en ellas tres partes: el pie P, el cuerpo B y la cabeza Z.


Figura 1.13. Conjunto despiezado del pistón y la biela

El pie de la biela abraza al bulón, la cabeza de la biela Z gira sobre el codo del cigüeñal y consta de dos partes: la inferior S, llamada sombrerete, es desmontable y se sujeta a la parte superior por medio de pernos E. Para que el roce con el codo del cigüeñal sea más suave, lo realizan por medio de unos medio cojinetes F recubiertos de metal antifricción.

El Cigüeñal

Este recibe el impulso de las explosiones de cada cilindro, impulso que le hace girar con el volante y este, a su vez, en los motores de un cilindro, hace girar al cigüeñal en los tiempos de escape, admisión y compresión siguientes. Del giro del cigüeñal sacan su movimiento, por intermedio de engranajes o cadenas, los órganos de la distribución encendido y engrase, y en la misma forma, o más bien por correas, los de refrigeración y la dinamo. El cigüeñal gira sobre cojinetes unidos al cárter superior, cuyo número depende de la potencia y calidad del motor.


Figura 1.14. Cigüeñal para cuatro cilindros

El Volante

El volante regulariza el movimiento del motor y consiste en una rueda pesada, de fundición o acero. En la Figura 1.15, se representa una de las maneras del montaje.

En el entrante ABCD, de variadas formas, el volante recibe el embrague que sirve para transmitir o no a voluntad del conductor, el movimiento del motor al resto del coche. El volante lleva por el contorno un aro dentado o corona k, que sirve para engranar con el motor de arranque.


Figura 1.1.5. Montaje del volante

Distribución

Es el conjunto de piezas que regulan la entrada y salida de los gases en el cilindro. En la Figura 1.6, se dijo que la cámara de explosión D comunicaba por A con la admisión y con E por el escape.

El funcionamiento de la distribución consta de engranaje de mando P (Figura 1.6 y Figura 1.16), árbol de levas V y válvulas A y E. El cigüeñal hace girar por el engranaje al árbol de levas y los salientes de estas, por medio de los taques T y balancines Z, que obligan a abrirse las válvulas; cuyos resortes tienden a mantenerlas cerradas.

Tomado de Manual de automóviles.

Figura 1.16. Mando de las válvulas en cabeza


Figura 1.6. Elementos principales del motor

El Árbol de Levas

El árbol de levas es un eje que posee en un extremo un aro dentado el cual se engrana al cigüeñal para aprovechar su movimiento. Las levas son unas prominencias del árbol en que van montadas las válvulas de sus asientos cuando el saliente de la leva se aplica contra el rodillo o platillo del empujador.

Hay una leva por cada válvula, disponiéndose casi siempre en un solo árbol.


Figura 1.17. Diferentes disposiciones del árbol de levas

RESEÑA HISTÓRICA

Según Pareja España (1986), el pasado de la mecanización es corto, apenas ha cumplido un siglo si se tiene en cuenta que el primer equipo para la construcción que verdaderamente puede ostentar tal nombre, la excavadora de cangilones de Couvereux, data de 1878.

Desde la Segunda Guerra Mundial, los métodos manuales que antes se usaban y que consumían gran número de horas de trabajo, han desaparecido casi por completo, y en el transcurso de las décadas que le sucedieron el proceso iniciado han ido dando pasos de gigante.

La mecanización derivada del ferrocarril y de la máquina de vapor ha cedido el puesto a máquinas sobre neumáticos u orugas movidas por combustibles líquidos, cuya potencia y flexibilidad aumentan continuamente. El avance tecnológico de gran espectacularidad, aun no ha terminado.

SISTEMAS NECESARIOS PARA QUE EL MOTOR FUNCIONE

Los sistemas más importantes del motor según William H. Crouse son:

Sistema de Refrigeración

La temperatura alcanzada en el momento de la explosión es próxima a los 2000 grados, es decir superior al punto de fusión del metal de que están hechos los cilindros. Es una temperatura instantánea, rápidamente rebajada por la expansión de los gases y la entrada de mezcla fresca en el tiempo de admisión siguiente, si no se dispusiera de un sistema de enfriamiento de metales estos se dilatarían en exceso.

El procedimiento generalmente empleado es el de refrigeración por agua. La culata, válvulas y cilindros están rodeados, por una envoltura hueca llena de agua (camisa de agua) que en la Figura 1.6, se señala en C para la culata, y en G para los cilindros. Después de circular por estas camisas, donde se calienta, se enfría con corriente de agua en el radiador y enseguida vuelva a pasar por las camisas de los cilindros, a calentarse nuevamente para así ir de nuevo al radiador, etc. El agua es impulsada o recirculada por una bomba de agua.

También existe refrigeración por aire para pequeños motores, el aire de la marcha enfría el cilindro provisto de aletas que aumentan su superficie de refrigeración.

Sistema de Alimentación de Combustible

Este tiene la misión de suministrar la mezcla de aire y combustible del motor. Esta formado por el depósito de combustible, la bomba, el filtro de combustible, el carburador, el colector de admisión y conjunto de tuberías. La bomba es la encargada de impulsar la gasolina del depósito al carburador. El carburador mezcla la gasolina con el aire y la envía al colector de admisión por donde es llevada al interior del cilindro a través de la abertura que deja la válvula de admisión en su momento.


Figura 1.18. Sistema de alimentación de gasolina

El Carburador

La carburación tiene por objeto preparar la mezcla de aire con gasolina pulverizada, en proporción tal que su inflamación por una chispa resulte de combustión tan rápida que parezca casi instantánea. La potencia expansiva de esta explosión es la que se aprovecha en los cilindros del motor para empujar con fuerza los pistones que por medio de bielas hacen girar el cigüeñal y este las ruedas que aprovechan el desplazamiento del coche.

Los autos modernos tienen sistema de inyección en lugar de carburador.


Figura 1.19. Corte delantero del carburador

Sistema de Lubricación

Cuando dos superficies metálicas frotan entre sí, se desgastan rápidamente a menos que entre ella se interponga un lubricante. La misión del aceite lubricante es impedir el contacto directo entre las superficies metálicas. Realmente cada una de las superficies desliza sobre la película de aceite y por lo tanto al no existir el contacto directo no se producirá el desgaste de las superficies metálicas.

El sistema de lubricación utilizado en el motor esta diseñado para suministrar aceite lubricante a todas las partes en movimiento. Esta partes flotan sobre una película de aceite que previene el contacto directo del metal-metal. En el motor es suministrado el aceite al cigüeñal y al árbol de levas desde sus cojinetes de apoyo. También es suministrado el aceite a las paredes del cilindro de forma que los pistones y aros se deslicen fácil y silenciosamente y se evite que se produzcan desgastes indebidos del pistón, aro o pared del cilindro.

Los sistemas de lubricación del motor son de varios tipos. Pueden ser por salpicadura o por circulación forzada (o ambos a la vez). En la lubricación a presión existen unos orificios en el cigüeñal y bielas a través de los cuales se fuerza la circulación del aceite por medio de una bomba. El aceite es suministrado sobre las superficies de las espigas y cojinetes y entonces es lanzado de forma pulverizada. Esto hace que se cubran de aceite la paredes del cilindro. Además el aceite es forzado a pasar a través de los orificios, a los cojinetes del eje de levas y mecanismo de válvulas; el aceite que se escurre de las distintas partes lubricadas se recoge en el cárter, situado en la parte inferior del motor, desde donde es recogido de nuevo por la bomba y recirculado.


Figura 1.20. Sistema de lubricación

El sistema de lubricación además absorbe parte del calor producido por el motor participando en la refrigeración del mismo.

Sistema Eléctrico

El sistema eléctrico esta formado por el acumulador (batería), motor de arranque, alternador, regulador, distribuidor, bobina y bujías así como los cables e interruptores que conectan estas distintas unidades. Las luces, aparato de radio, calentador, instrumentos del cuadro y otros dispositivos eléctricos, son, generalmente considerados como accesorios del sistema eléctrico ya que no son absolutamente esenciales para el funcionamiento del coche.

Batería

Es un dispositivo electro-químico, su funcionamiento depende de acciones químicas y eléctricas. La batería es la fuente de corriente eléctrica cuando se arranca el motor con el de arranque.

Motor de arranque

Es un motor eléctrico especial de corriente continua que produce el arranque del motor haciendo girar al cigüeñal cuando se cierra el circuito de arranque: con esta acción se desconecta el motor de arranque a la batería. Para hacer girar el cigüeñal, el motor de arranque posee un piñón que engrana con la corona del volante.

Alternador

Es un dispositivo que convierte la energía mecánica (tomada del motor) en energía eléctrica. Esta corriente eléctrica producida se lleva a la batería cuando esta necesita carga y también suministra corriente para los aparatos eléctricos tales como sistema de encendido, luces, radio y otros. El alternador generalmente se monta a un lado del motor y se acciona mediante una transmisión por correa tomando la potencia de una polea existente en el ventilador y cuyo giro lo provoca el cigüeñal.

Regulador

Bajo distintas condiciones el régimen del alternador podría producir demasiada corriente, lo cual provocaría una avería en los distintos dispositivos eléctricos. Para prevenir esto se utiliza un regulador a la salida del alternador; su misión es controlar la intensidad de corriente que produce el alternador haciendo que produzca una corriente alta cuando la batería se halle descargada y los dispositivos eléctricos estén conectados.

Sistema de encendido

Proporciona una oleada de alta tensión, o chispa eléctrica, que es la que enciende la mezcla comprimida en el interior del cilindro. Después que el sistema de alimentación ha suministrado la mezcla aire-vapor de gasolina al cilindro y ha sido comprimida por el pistón en la compresión, debe ser encendida. El sistema de encendido realiza esta misión produciendo una chispa entre los electrodos de la bujía introducida en los cilindros. La chispa enciende la mezcla comprimida y la combustión que se realiza crea la alta presión que lanza el pistón hacia abajo en la carrera de expansión o trabajo.


Figura 1.21. Instalación eléctrica

Luces, calefacción, aparato de radio, dispositivos indicadores

Las luces y calefacción dan confort y flexibilidad al vehículo y los dispositivos indicadores suministran información al conductor, tal como la referente a temperatura, presión de aceite nivel de depósito de carburante y característica de carga de la batería.

Circuito eléctrico e interruptores

El circuito eléctrico conecta las distintas unidades eléctricas e interruptores y sirve de camino a través del cual se puede circular la corriente eléctrica. Los interruptores emplazados en el circuito son una especie de válvula que pueden cerrar o abrir el circuito para permitir o evitar el respectivo paso del flujo de corriente.

Sistema de Escape

Después que se ha quemado la mezcla en el interior del cilindro se abre la válvula de escape y el movimiento ascendente del pistón obliga que salgan los gases de escape de aquel. Los gases pasan por el colector de escape y de aquí es llevado a través de un tubo de escape al silenciador y de aquí los gases salen al exterior por el exosto.


Figura 1.22. Sistema de escape

TRANSMISIÓN DE POTENCIA

El motor transforma la energía química de la mezcla aire combustible producida en el carburador, en energía mecánica que recogemos en el cigüeñal, esta energía la debemos transmitir para utilizarla en un trabajo útil. Los elementos necesarios que componen el sistema de transmisión de potencia se ilustrarán con un sistema de transmisión de un carro, existen diferencias importantes con el sistema de transmisión de otros equipos, pero la filosofía es la misma.

El Embrague

Un embrague es un mecanismo con el cual se pueden conectar y desconectar dos ejes que giran alineados entre si.

El giro del motor llega a las ruedas por medio del embrague y del cambio de velocidades o bien se interrumpe en este.

El embrague esta localizado entre el motor y la caja de velocidades los cuales se unen o separan según se pise o no el pedal. Normalmente el motor esta embragado y su rotación llega al cambio de marchas haciéndolo solidario el eje primario de este del giro del cigüeñal, cuando el chofer pisa dicho pedal, el motor queda desembragado y su giro no comunica la transmisión.

Fuente manual de automóviles

Figura 1.23. El embrague

A la salida del embrague, el giro del motor pasa a la caja de cambios donde unos engranajes lo transmiten hacia las ruedas, bien en su totalidad o desmultiplicado, o bien queda cortado en ella, según la posición que ocupe la palanca del cambio que manda lo citados engranajes. Para maniobrar esto es necesario desembragar el motor, y el principal objeto del embrague es atender esta necesidad, es decir, que casi es un órgano auxiliar para la caja de velocidades.

Los tipos de embragues para maquinaria según M. Arias Paz son:

Embrague de Mordazas

Cada unidad consiste en dos anillos dentados, llamados mordazas con dientes contrapuestos. Una mordaza esta al árbol o eje del motor y la otra es movible en el eje impulsado. En su parte hueca hay un collar de cambios, que es un anillo de bronce sujeto contra el varillaje de control del embrague. Este collar mueve la mordaza hacia atrás, para desacoplar el embrague o adelante para acoplarlo.

Embrague de Fricción

Existen de disco sencillo, disco doble, discos múltiples y de varillaje. En todos estos la función es acoplar, sino que de diferente forma.

Funcionamiento del Cambio de Velocidades

El cambio de velocidades estándar está formado por tres ejes y ocho ruedas dentadas de distinto tamaño (para los automóviles). Cuatro de los engranajes están rígidamente unidos al contraeje intermedio, uno de los cuales engrana permanentemente con el engranaje dispuesto en el extremo del eje del embrague o primario.

Tomado de Motores de automóvil

Figura 1.24. Conjunto de la caja de velocidades

Cuando el motor gira y el embrague esta acoplado, el contraeje será accionado por la rueda dentada del primario y hará que gire en sentido contrario a la rueda motriz (engranaje del embrague). Cuando la palanca del cambio esta en la posición neutra o punto medio y la máquina esta parada, el eje secundario no gira. El primario esta conectado a través del cambio y del eje de la transmisión, al diferencial. Los dos engranajes o ruedas dentadas que tiene el secundario pueden deslizarse adelante y atrás sobre las estrías que tiene el eje, mediante el accionamiento de la palanca de cambio situada al lado del conductor. Las estrías permiten el deslizamiento de los engranajes sobre el secundario, pero hacen que ambos giren.

1ra velocidad

El extremo inferior de la palanca penetra la ranura de la horquilla que acciona el piñón de la 1ra y la marcha atrás y desplaza hacia delante el mencionado engranaje.

Este movimiento hace que el piñón mayor del secundario (piñón de la 1ra y de la marcha atrás) se deslice por el hasta que engrana con la rueda dentada más pequeña del eje intermediario. Durante esta operación debe desacoplarse el embrague, a fin de que el eje del embrague y el contraeje, o eje intermediario no giren.

Fuente Motores de automóvil

Figura 1.25. Primera velocidad

Cuando se suelta el pedal del embrague, el eje secundario es arrastrado a través del engranaje pequeño (1ra velocidad) del eje intermediario. Debido a que las ruedas que engranan son del mismo número de dientes el eje intermediario gira más lentamente que el primario y el secundario más lentamente que le contraeje o intermediario.

2da velocidad

El engranaje del secundario correspondiente a la primera velocidad es desengranado, a la vez que se conecta el otro engranaje del secundario con el piñón de la segunda del contraeje. Puesto que las dos ruedas que engranan son de diámetros diferentes.

Tomado de Motores de automóvil

Figura 1.26. Segunda velocidad

3ra velocidad

Para esto se desengrana la rueda del secundario de la del intermediario que daba la segunda velocidad y simultáneamente se hace deslizar la del secundario hasta que el dentado que posee en su cara lateral engrane con la rueda situada también en la cara del engranaje del primario. Con ello se logra que gire solidariamente y a la misma velocidad.

Marcha atrás

La rueda grande del secundario se desliza hasta que engrana con el piñón de marcha a tras. Esta pequeña rueda dentada esta siempre engranada con el engranaje de marcha atrás del intermediario. Por interposición del pequeño engranaje situado entre el piñón de la marcha atrás del contraeje y el de la 1ra del secundario se logra que este último eje gire en sentido contrario al que tenía cuando estaba puesta la 1ra velocidad. Es decir ahora los ejes primario y secundario giran en sentido contrario. Con todo ello se consigue. Al soltar el embrague, que el vehículo se mueva hacia atrás (William H. Crouse, 1982, p 269)

Tomado de motores de automóvil

Figura 1.27. Marcha atrás

Árbol de Transmisión

Este imparte el movimiento de cambio de velocidades al diferencial. Este árbol transmisor de potencia es algo más que un simple eje; se halla conectado por uno de sus extremos a la caja de cambio y por el otro al diferencial que se desplaza arriba y abajo junto con los movimientos de la suspensión de las ruedas traseras. Este movimiento produce dos efectos distintos: primero hace que varíe de forma continua la forma entre la caja de cambio y el diferencial. Cuando la ballesta se comprime y el diferencial se desplaza hacia arriba, dicha distancia aumenta y, por el contrario, cuando el muelle se expande y el diferencial desciende la distancia disminuye. Segundo, el ángulo de ataque varia cuando lo hace la posición del diferencial.

Caja Diferencial

Si el auto circulara siempre en línea recta no seria necesario el diferencial. Cuando se recorren trayectorias curvas, la rueda trasera exterior en una curva deberá recorrer un camino más largo que la interior. Para permitir esto, se recurre al diferencial, mecanismo que hace dar mayor número de vueltas a la rueda en que la curva le corresponde recorrer la parte exterior y disminuye las de la parte interior, ajustándola automáticamente a los recorridos que hagan.

Figura 1.28. Recorrido debido al diferencial

ADMINISTRACIÓN Y UTILIDAD

Estos costos son distintos de los gastos generales de una obra de construcción. Aquí trataremos únicamente de establecer la magnitud de los costos que por concepto de vigilancia y control, consecución de repuestos, etc. ocasiona al propietario de una máquina el hecho de tenerla en arriendo.

La ACIC recomienda tomar un 20% del costo directo para atender los gastos de administración y percibir una utilidad razonable (ACIC, 1999).

Ejemplo del Costo Horario por el uso de Maquinaria (Precios para 1999)

Retroexcavadora hidráulica sobre llantas Caterpillar, modelo 206, capacidad 0.52 m3 (datos en rojo)

Motor DIESEL 71 H.P.

Pesp 1.168Kg. (24625lbs.)

Valor equipo = Valor en moneda extranjera

X Factor de conversión

= US $ 102.790 x 2.672,86 / US $ = $ 274´.743.279

Para el factor de conversión obsérvese el ejemplo, del numeral 2.3

Valor llantas $ 2´.210.600 8 llantas

Valor depreciable = valor total - valor llantas

- valor de salvamento

= valor total-valor llantas

- 0.1 x(valor total-valor llantas)

= 0.9 x (valor total-valor llantas) $245.279.411

Vida económica del equipo 8.000 Hrs

Depreciación horaria $ 30.659

a. Cálculo de los COSTOS DE PROPIEDAD

C = 0.26375 Véase el ejemplo del numeral 2.4.4

Valor depreciable x C / 1000 = $ 245´.279.411 x 0,26375 / 1.000 = 64.692

costos de propiedad = 64.692

b. Cálculo de los COSTOS DE OPERACIÓN

Filtros, tanqueo y lubricación (20% de 5.328) =1.065

Valor llantas / vida útil = $ 2´.210.600 / 3.000 Hrs =737

Vida útil en llantas 3.000 Hrs

Reparaciones (mano de obra y repuestos)

1,2375 x Depreciación horaria = 1,2375 x $ 30.659 =37.941

Manejo (operador y ayudante(s)) $ 4.610 + $ 2.472 (tablas ACIC)= 7.082

Total costo de operación = 52.153

c. Cálculo de los costos PARA LA DETERMINACIÓN DE TARIFAS

[Costos de propiedad + reparaciones

+ Valor llantas / vida útil] (A) = $ 103.370/ hora

Tarifa Directa Horaria (TDH)= (Combustibles + lubricantes)

+ (Filtros y tanqueo)

+ Manejo + (A)

= 5.328 + 1.065

+ 7.082 + 103.370= $116.845

TARIFA DIRECTA DIARIA = 0.9 X TDHX 8 Hrs = $841.284

TARIFA DIRECTA SEMANAL=0.8X AX48Hrs = $3.969.408

TARIFA DIRECTA MENSUAL=0.7XAX192Hrs = $13.892.928

APLICACIÓN DEL COSTO DE PROPIEDAD

La aplicación del costo de propiedad se resume mediante siguiente ecuación:

(2.11.)

Remplazando cada uno de los factores anteriores, se obtiene:

Costo de Prop = (valor depreciable) / (vida útil en horas)

+ {0.431 x [(N+1) / 2N] x (valor depreciable) / 2000}


Costo de Prop = (valor depreciable) / (2000xN)


y mediante agrupación de términos se llegar a:

(2.12)

En donde:

C= [1 + (0.222 (N+1)] /( 2N) (2.13)

C = Factor de costo de propiedad. Se determina utilizando la fórmula (2.13.) o la tabla 6.3

Fuente ACIC, 1999

Tabla 6.3 Factores de Costo de Propiedad

Ejemplo 6

Calcular el costo de propiedad de un equipo, cuyo valor depreciable es $30.826.579 y su vida útil 4 años.

Costo de propiedad = 30.826.579 x C ÷ 1000

a. Calculo de C, mediante la ecuación (2.13.):

C= [1 + (0.222 (N+1)] /( 2N)

C= [1 + (0.222 (4+1)] /( 2 x 4)

C = 0.26375

b. Calculo de C, mediante la Tabla 6.3

Teniendo una vida útil de 4 años se busca el valor de C en la tabla.

C= 0.26375

Por lo tanto el costo de propiedad es:

Costo de propiedad = 30.826.579 x 0.26375 ÷ 1000

Costo de propiedad = $8130

BIBLIOGRAFÍA











Bibiografía Web





http://www.mndi.com


COMBUSTIBLES

El tipo y condiciones del trabajo influyen notoriamente en el consumo de combustibles. El cálculo exacto de este consumo puede hallarse en el área de trabajo mediante hojas de registro, libros record, etc. Si no se cuenta con este dato para establecer los consumos, se pueden tomar cifras que publica la casa fabricante. Los consumos horarios de combustibles se encuentran en la tabla 6.4 (Escuela Ingenieros Militares, 1984).

Fuente: ACIC, 1999

Tabla 6.4. Consumos horarios de combustible y lubricantes

También se puede calcular, teniendo en cuenta que la cantidad de combustible que consume un motor de combustión interna es directamente proporcional a la potencia desarrollada. Para calcular el consumo promedio de combustible, es necesario estimar que porcentaje de la potencia máxima debe suministrar el motor, para efectuar el trabajo que se va a realizar. En un tractor de orugas este porcentaje puede ser de un orden del 80 a 90 %, en cambio para un compresor de aire puede ser de un 50 a 60%.

La ACIC asumió que los motores trabajan en promedio, a un 67% de su potencia máxima.

ACPM

De acuerdo con la experiencia con los fabricantes de equipos pesados de construcción y teniendo en cuenta que el consumo varia según el tipo de altura sobre el nivel del mar, temperatura y condiciones climatológicas, se han establecido diferentes factores para condiciones medias de trabajo. Los cuáles al multiplicarlos por 0.67 que es la potencia promedio suministrada por un motor da el factor de consumo por caballo de fuerza (CF) así:

Cargadores, cilindros, compactadores, moto-niveladoras, palas, grúas, dragas, mototraillas, retroexcavadoras y tractores, consumen aproximadamente 0.0520 galones de A.C.P.M por CF.

Factor de consumo: 0.67 x 0.0520 = 0.034 galones de ACPM por H.P (2.14)

Volquetas pesadas y tractomulas consumen aproximadamente 0.0308 galones de A.C.P.M. por CF.

Factor de consumo : 0.67 x 0.0308 = 0.0206 (2.15)

Los demás equipos consumen aproximadamente 0.04 galones de A.CP.M. por CF.

Gasolina

Un motor a gasolina consume aproximadamente 0.06 galones de combustible por CF y por hora.

Debido a sus propiedades disolventes la gasolina es usada en las operaciones de limpieza de las máquinas. La ACIC estima que la cantidad de gasolina que una máquina consume por estos conceptos es de 0.15 galones por hora.

CONTRATOS

Un contrato es un pacto o convenio entre partes que se obligan sobre materia o cosa determinada, y a cuyo cumplimiento pueden ser compelidas.

Según Nichols, las obras pequeñas pueden hacerse sobre la base de arreglos verbales, que pueden ser bastante específicos y definidos (o muy vagos). Las obras grandes siempre deben tener un convenio escrito.

El contrato describe la obra que va a hacerse y el precio que va a pagarse.Puede hacerse en dos párrafos o en cien hojas. Usualmente existen dibujos o planos (información auxiliar).

Al hacer convenios con personas de poco o ningún conocimiento de los procedimientos de excavación, se debe explicar, tanto lo que va a hacerse como lo que no va a hacerse.

COSTO DE PROPIEDAD

Costo causado por el hecho de poseer máquinas, así estén trabajando o no. Este se desprende de la depreciación, intereses, impuestos, seguros, estacionamiento y bodegaje.

No interesa si la compra se hizo a crédito o por pago de contado, lo cierto es que estos costos se deben recuperar durante la vida útil del equipo.

La vida económica útil de una máquina

Es el período de tiempo que se considera va a aportar buenas utilidades a su propietario (explotación rentable del equipo). A medida que el equipo se va usando, la mayor parte de sus piezas se van gastando, incidiendo considerablemente en su vida útil. La habilidad y cuidado del operario y el mantenimiento oportuno, suficiente y adecuado aportaran al alargamiento de la vida útil. Normalmente el propietario de un equipo, espera recuperar el dinero invertido en este durante la vida económica útil, lo que se denomina período de amortización; esto se hace mediante un recargo al precio de alquiler por horas de la máquina. En la tabla 6.2 del apéndice se encuentra la vida útil de algunos equipos.

Tabla 6.2. Vida útil de los equipos de construcción

Valor de salvamento

Es el valor que aún tiene la máquina una vez terminada su vida útil, internacionalmente se considera del 10% del valor original de la máquina; pero en Colombia puede ser mayor por el mercado de máquinas usadas. El valor de salvamento se toma como un porcentaje del valor de compra del equipo para poder hacer la operación en dinero constante en el año de compra del equipo.

Hacemos el cálculo de cuanto debemos ahorrar por cada hora de trabajo para que al final, cuando se acabe la vida útil tengamos el dinero para reposición del equipo, en otras palabras por cada hora de trabajo, la máquina se va depreciando hasta que nos quede solamente un valor de salvamento.

Los costos de propiedad se pueden dividir en dos categorías: costo de depreciación y costo debido al Interés Seguros y Bodegaje.

COSTO DEL EQUIPO

El costo de un equipo de construcción puede ser estimado mediante información de concesionarios nacionales o internacionales. La ACIC actualiza anualmente los precios de equipos nuevos, en fábricas norteamericanas (obtenidos del Green Guide), de otros países y en concesionarios Colombianos. También ofrece información del costo de equipos de fabricación nacional.

Para determinar el costo del equipo, es necesario establecer un factor de conversión el cual contempla los costos de importación y los demás gastos necesarios para obtenerlo en el país. Los factores de conversión que se emplean en este documento, fueron calculados teniendo en cuenta las disposiciones vigentes a partir del 8 de mayo de 1998. A continuación y a manera de ejemplo, se determina el factor de conversión para tractores sobre orugas. En este ejemplo, los gastos se toman como un porcentaje, del valor de la máquina en una fábrica norteamericana.

FOB: (Free On Board) es el precio del equipo en puerto extranjero y listo para embarque.

FOB = 100 + 1

FOB = 101

CIF: (Cost Insurance Freights) es el precio FOB + los fletes y seguros de transporte marítimo, o sea, el costo del equipo en puerto colombiano y listo para nacionalizar.

CIF = 101 + 8 + 0.8

CIF = 109.8

La ACIC después de estudiar los diferentes factores, estableció la siguiente fórmula empírica (2-4) para determinar el factor de conversión en función del impuesto a las ventas y del arancel aduanero. La formula varia al cambiar la legislación aduanera.

En la cuál:

(2.4)

donde:

Fc = Factor de conversión

Tc = tasa de cambio

V = impuesto a las ventas en %

K = Derechos de aduana en %

Esta fórmula se aplicó durante 1999; los factores V y K cambian cuando el gobierno lo determina en la legislación tributaria. La fórmula y los factores se encuentran en el manual de tarifas de arrendamiento para equipos de construcción de la ACIC y en la tabla 6.1 del apéndice.

Fuente: ACIC, 1999

Tabla 6.1. Factores de Conversión - Porcentaje del valor Cif

EL factor (Fc) se multiplica por el valor de la máquina en dólares y se obtiene así su valor en pesos colombianos.

Para el ejemplo la tasa de cambio e igual a 1825.40

FACTOR DE CONVERSIÓN = (1825.40/100) x (146.43) =2672

Ejemplo 3

Establecer cuál es el valor de un equipo en pesos colombianos, cuyo valor en dólares (en fábrica de E.U.A) es de US$70.000, el impuesto a las ventas del 16% y derechos de aduana del 5%. La tasa de cambio es $1825.40.

Entonces:

Entonces, en pesos colombianos seria:

US $70.000 x 2672.9 = 187´105.325

187´105.325 pesos colombianos.

(Escuela ingenieros Militares, 1984).

COSTOS DE OPERACIÓN

Los costos de operación son los siguientes: combustibles, lubricantes y accesorios, reparaciones, costo de reemplazo de neumáticos, salarios y equipos especiales.

Estos costos son producidos como resultado del empleo u operación del equipo. Los costos de operación se obtienen de los registros de costos y con base en la experiencia.

COSTOS DE REPARACIÓN

Por lo general las reparaciones constituyen el mayor costo de operación. Incluyen el costo de los repuestos y de mano de obra directa, los cuáles deben cargarse a la máquina. Usualmente, los costos de reparación son bajos cuando la máquina es buena, pero aumentan con la edad y las horas de uso del equipo.

Normalmente, se asume el valor de los costos de las reparaciones como un 90% del costo de hora de depreciación en equipo pesado, y en un 70% para equipo liviano; de este porcentaje el 25 % corresponde a mano de obra y el resto, a repuestos.

Mano de obra

Para fines de cálculos, la mejor recomendación es seguir los estudios elaborados por la ACIC, única entidad del país que posee una vasta experiencia en este ramo.

En consecuencia, para determinar el valor del costo hora por mano de obra para trabajos de reparación, se toma un 25% del 90% del costo hora depreciación, o sea:

0.90 x 0.25 = 0.225 de la depreciación

Repuestos

El renglón de los repuestos en el país tiene una gran fluctuación en los precios, debido a la cuantiosa inversión que representa a las casas importadoras mantener una buena reserva, a riesgo de que los repuestos en un tiempo no tengan una gran demanda y se convierten en sobrantes.

La ACIC, ha conceptuado que al 75% del 90% que representa el porcentaje de las reparaciones, debe agregarse un 50% por los factores anteriormente analizados. Por consiguiente, el valor del costo hora de repuestos es igual a:

(0.90 x 0.75) x 1.5 de la depreciación = 1.0125 de la depreciación.

En síntesis:

(2.16)

DEPRECIACIÓN

Es la disminución gradual del precio original de adquisición del equipo, ocasionado por el desgaste y el transcurso del tiempo. La depreciación se calcula proporcionalmente a las horas de servicio (vida útil).

Depreciación en Línea Recta

Es el más sencillo de todos los métodos de depreciación, ya que da directamente la tasa promedio de depreciación horaria para cualquier periodo de la vida de la máquina. Se calcula dividiendo el valor depreciable por la vida útil en años o en horas. Esta forma de cálculo asigna el mismo valor a cada período de la vida útil de un equipo, dividiendo el costo de adquisición entre el número de períodos de esa vida útil supuesta.

Ejemplo 4

Valor de la depreciación anual:

($500.000 – 10% x $500.000) / 5

($500.000 – $50.000) / 5 = 90.000

El comportamiento anual de la operación puede resumirse así: tabla 2.1

Fuente: Consuegra

Tabla 2.1. Depreciación en línea recta

En los primeros años de operación un equipo alcanza sus más altos niveles de productividad y cumple fácilmente con las previsiones de rendimientos, lo cual hace pensar que debería absorber una proporción mayor del costo a través de la depreciación.

Depreciación Acelerada

Existen varios sistemas para depreciar el equipo aceleradamente, pero para efectos de nuestro estudio se analizará el de la suma de los últimos dos dígitos, es el método más utilizado y opera de la siguiente manera: se elabora una lista regresiva (descendente) con el número de períodos útiles de vida del equipo (si este tiene una vida útil de cinco años la lista será 5,4,3,2,1). Se suman los dígitos de la lista (5+4+3+2+1=15). La depreciación para cada período se obtiene multiplicando el valor inicial del equipo (menos su valor de salvamento, si lo tiene) por un quebrado cuyo numerador es el número que corresponda en la lista (para el primer año es 5, para el segundo cuatro, etc.) y cuyo denominador es la suma de los dos dígitos (en este caso, 15).

Utilizando los datos del equipo que se analizó en la depreciación por línea recta, se obtiene para el primer año una depreciación de ($500.000 – 10%x$500.000) x 5 / 15 = $ 150.000, para el segundo $500.000 – 10%x$500.000) x 4 / 15 = $120.000. A continuación se resumen los resultados durante toda la vida útil del equipo. Ver tabla 2.2.

Fuente Consuegra

Tabla 2.2. Depreciación acelerada

Obsérvese que el valor inicial del equipo, su valor de salvamento y los cargos por depreciación suman lo mismo que en el método de línea recta, pero cada período absorbe una proporción diferente, lo cual produce valores por hora también diferentes. Aunque la depreciación acelerada tiene los efectos positivos mencionados, desde el punto de vista impuestos puede ser inconveniente, porque durante los últimos años de vida del equipo, cuando este produce los menores rendimientos, las deducciones son menores que cuando estaba rindiendo al máximo. Esta reflexión, sin embargo, debe ser analizada y resuelta por contadores y gerentes, ya que es extraña al ámbito puramente presupuestal. En la Figura 2.1, aparecen con fines comparativos, los dos métodos de depreciación.

Figura 2.1.Comparación entre depreciación en línea recta y depreciación acelerada

Los costos de propiedad se reducen a una cifra horaria y se descuentan durante la vida útil estimada del equipo.

El valor a depreciar no debe incluir el costo de las llantas y neumáticos, pues estos están incluidos como un elemento en el costo de operación.

Aunque normalmente los equipos de construcción de vías se amortizan en los libros de contabilidad hasta un valor de $0.00 de acuerdo a disposiciones del gobierno, el propietario de un equipo para efectos de determinar el valor neto de amortización de este, debe descontar un 10 % del valor de compra por concepto de valor de reventa o de salvamento. Es decir, que el propietario de un equipo espera venderlo al término de su vida económica útil y después de que ha amortizado el valor de compra, en un 10% del precio original.

Para hallar el valor neto de amortización se procede como sigue:

Depreciación = (valor depreciable de la Máquina) ¸ (vida útil en horas) (2.5)

Asumiendo un trabajo de 2000 horas anuales y llamando N la vida útil en años se tiene:

Depreciación horaria = (valor depreciable)¸ (2000)N (2.6)

Donde,

Valor depreciable = valor total – valor llantas – valor de salvamento (2.7)

El valor de salvamento es igual al 10 % de: valor total menos el valor de las llantas.

Ejemplo 5

Calcular la depreciación, valor depreciable, y depreciación horaria de un cargador sobre llantas que tiene un precio nuevo de $35.954.394 pesos. El valor de las llantas es de $1.702.640 pesos y la vida económica del equipo es de 8.000 Hrs (4 años).

Desarrollo

Valor de salvamento = (35.954.394 – 1.702.640) x 10%

Valor de salvamento = 34.251.754 x 10%

Valor de salvamento = $3.425.175

Para calcular el valor depreciable:

Valor depreciable = 35.954.394 - 1.702.640 - 3.425.175

Valor depreciable = $30.826.579

finalmente:

Depreciación horaria =30.826.579 / (2000x4)

Depreciación horaria = $3853

Costos Financieros por Hora

Como vimos en el ejemplo de compras a crédito, los intereses no se cobran sobre el monto total del crédito; puesto que en cada cuota mensual hay una amortización del capital prestado. Es como si se pagasen los intereses solamente a un capital promedio, durante todos los meses del crédito.

En forma similar cuando se compra de contado, se debe capitalizar un dinero, que compense los intereses dejados de percibir en otro tipo de inversión. Para un equipo se debe tener en cuenta el costo financiero de la inversión, para determinar si es mejor invertir en papeles rentables.

ESTACIONAMIENTO Y BODEGAJE

Se incluyen los valores ocasionados por concepto de celadores y de bodegaje. La ACIC ha acordado como promedio un 1.3% del valor medio horario.

Como en el caso anterior podemos representar este costo por medio de la fórmula 2-10 así:

Est. y Bod. = 0.013 x [(N+1) / 2N] x (valor depreciable) / 2000

Est. y Bod. = 0.013 x [(N+1) / 2N] x (Valor depreciable) / 2000 (2.10)

EXCAVACIÓN CLASIFICADA

En obras grandes las condiciones de excavación son variadas y por lo tanto las labores se pueden clasificar como: corte de camino, préstamo, zanja poco profunda, alcantarilla o zanja profunda. Los trabajos también se pueden catalogar de acuerdo a la dificultad de realizar excavación, es decir: excavación en tierra o roca, en material seco o inmerso en agua.

Es una practica común, asumir que la tierra puede excavarse directamente con palas mecánicas de tamaño normal; mientras que la roca debe ser volada o fracturada antes de extraerla. La diferencia en el pago depende de estos factores.

Costo más Utilidad

Si las condiciones del trabajo son tales que el contratista no puede definir fácilmente la cantidad ó clase de excavación, si no es práctico definir el estado final de la obra; o si el trabajo debe hacerse poco a poco, a medida a que haya disponibilidad de equipos o fondos; un arreglo costo más utilidad, será probablemente el más satisfactorio.

En este tipo de arreglo, al contratista se le pagarán todos los costos de ejecución del trabajo. Recibirá además, ya sea una cantidad fija o un porcentaje del costo de la obra. Este tipo de contrato es utilizado en situaciones, en las cuales por razones de urgencia es imposible llevar a cabo una investigación completa del sitio, o cuando los planos están sujetos a cambios.

En este sistema (costo más utilidad) se premia la ineficacia, pues errores al cuantificar los costos incrementan la utilidad del contratista.

Trabajo por Hora

En obras pequeñas el trabajo por hora es la práctica común. El gasto en investigación por parte del propietario y la estimación del contratista no están justificados por el importe.

La hora de trabajo puede considerarse como el tiempo en que la máquina permanezca en la obra, el tiempo en que este presente y lista para trabajar, o únicamente el tiempo de trabajo efectivo, dependiendo de los arreglos hechos.

En efecto, el contratista que es el propietario del equipo lo esta alquilando a su cliente, pero usualmente retiene el derecho de supervisar y pagar todos los gastos, incluyendo el operador, combustible lubricantes y reparaciones. Ocasionalmente el cliente podrá suministrar el combustible u otros conceptos.

El pago por el tiempo de una máquina que esta atascada en el lodo, usualmente corre por cuenta del que la alquila; ya que es una circunstancia causada por las condiciones de la obra. Sin embargo si la falta radica en un operador desobediente o descuidado, o si el propietario garantizó que la máquina no se atascaría en esa obra, puede que el pago sea retenido.

No se paga el tiempo perdido por la máquina debido a falla mecánica o a ausencia del operador. Sin embargo, los paros por ajuste, reparaciones menores, carga de combustible, lubricación o tiempo para fumar que promedie menos de diez minutos por hora, puede considerase tiempo de trabajo si se hace un arreglo para ese efecto.

Medición del Tiempo

El tiempo de trabajo o de pago puede obtenerse de las lectura de medidores eléctricos de horas, que registran el tiempo en que el motor esta funcionando; de contadores mecánicos que registran las revoluciones del motor en función de las horas de operación activa; de verificaciones especiales de un capataz o de un tomador de tiempo, de las hojas de tiempo, de la obra del que alquila, o de los registros del propietario.

La medición del tiempo mediante medidores de horas hace que las operaciones del propietario mantengan el motor andando, se necesite o no. Muchas obras comprenden cantidades sustanciales de tiempo de espera, durante las cuáles el ruido y el desgaste se reducirá parando los motores, pero esta acción del operador perjudicaría a su patrón y posiblemente a el.

Este método ofrece la desventaja adicional de permitir una ganancia al mantener los motores a toda velocidad en todo tiempo. Esto puede ser difícil, al realizar trabajos precisos; causando desgaste, desperdicio y ruido excesivo.

Contratos Engañosos

Muchos contratos son engañosos y pueden utilizarse para hacer que el contratista haga su trabajo por parte del pago, o tomar responsabilidades de condiciones más allá de su control. Es costumbre hacer pagos a cuenta de obras que requieren más de unas cuantas semanas para su terminación, de manera que el contratista tenga que pasar apuros por los registros y el gasto inmediato del dinero. En muchos tipos de trabajo es usual que el propietario retenga un porcentaje que puede variar desde 5 hasta 50% del valor del trabajo desarrollado, como una seguridad para la terminación de la obra y el cumplimiento de cualesquiera garantías.

Tales contratos pueden dejar al propietario la opción de no terminar la obra reteniendo así el pago final indefinidamente.

En los contratos que exigen sanciones por incumplimiento de terminar en cierta fecha, el contratista deberá protegerse contra las demoras causadas por el propietario. Estas pueden incluir el no terminar las operaciones previas, o no quitar el material sobrante dejado por ellas; o no proporcionar a tiempo planos, estacas de rasante, permisos de trabajo o acceso a la propiedad.

El contratista también debe protegerse contra la escasez de materiales, mediante cláusulas de demoras causadas por circunstancias fuera de control y autorización para sustituir artículos obtenibles, en lugar de los no obtenibles.

Sin embargo las mayores perdidas de los contratistas, ocurren cuando olvidan mencionar que las demoras de la obra, obedecen a las condiciones del subsuelo; las principales roca y agua, o una de combinación de estas (Herbert Low N. 1980, p. 435).

FILTROS, TANQUEO Y LUBRICACIÓN

El costo del filtro puede calcularse dividiendo su costo por el número de horas de servicio. Para las operaciones de tanqueo, lubricación y engrase se requiere no solo de un equipo humano, sino también un cierto equipo mecánico que varía de acuerdo con la magnitud de la obra y la accesibilidad del sitio de trabajo de las máquinas.

La ACIC ha asumido el costo para estos, un 20% del costo total de combustibles y lubricantes.

GENERALIDADES

Para el desarrollo del presente capítulo se han consultado y tomado, definiciones y apreciaciones de textos como: Tarifas de arrendamiento para equipos de construcción de la Asociación Colombiana de Ingenieros Constructores (ACIC) y, Producción y empleo de equipos de la Escuela de Ingenieros Militares.

Se propone averiguar, el valor de una hora de trabajo de un equipo teniendo en cuenta todos los factores que intervienen desde la compra del equipo, los costos financieros, la operación, hasta la utilidad.

En el valor de una hora de trabajo, debemos tener en cuenta:

El costo de operación, o gastos indispensables para operar la máquina tales como sueldo del operador, combustibles, aceites.

Costos indirectos: Administración, imprevistos y utilidad (A.I.U.)

Costos del equipo y costos de propiedad, se refieren a la recuperación de la inversión y a los costos financieros de ese dinero.

Los costos operativos son los más evidentes por que entendemos fácilmente que debemos pagarle al operador, comprar el combustible y los aceites, hacer el mantenimiento preventivo y correctivo. En los costos indirectos incluimos el tradicional AIU con todas sus posibles afectaciones.

Para visualizar mejor los costos de propiedad primero nos ponemos en la óptica del inversionista que esta definiendo en: si compra equipos para rentarlo o si invierte en papeles rentables, también lo podemos analizar observando el comportamiento de los intereses al comprar a crédito.

INTERESES IMPUESTOS Y SEGUROS

Intereses

Son los recargos adicionales que hace el banco o entidad financiera que presta el dinero para comprar el equipo. En el caso de la máquina sea comprada al contado, también se debe cargar este interés considerándolo como interés por el riesgo de capital. Actualmente en Colombia el interés comercial varia alrededor del 41% anual (para 1999), dependiendo de la entidad crediticia que concede el préstamo.

Impuestos

Son los gravámenes que impone el Estado sobre el patrimonio de una persona o entidad. El impuesto sobre patrimonio, varia de acuerdo con el monto total del contribuyente. Normalmente es del 20 por mil anual. Se recomienda consultar este aspecto con un asesor experto en impuestos.

Seguros

Las primas de seguros varían, tanto con la clase de equipo, como con el riesgo que se desea cubrir. Estos riesgos incluyen incendio, daños a terceros, responsabilidad civil, etc. La tasa para un equipo de construcción de vías cubriendo estos riesgos, es de un 2.1% anual aproximadamente.

El costo horario de intereses, impuestos y seguros se puede hallar por fórmula. Para esta determinación, es necesario saber el interés comercial y estimar la tarifa de seguros contra incendio, destrucción y responsabilidad civil.

Para determinar los intereses, impuestos y seguros, es necesario determinar el valor medio de una máquina que es igual al promedio aritmético de los valores dados por los libros al principio de cada año, y puede obtenerse simplemente aplicando la fórmula 2-8:

Valor medio = [(N+1) / 2N] x (Valor depreciable) (2.8)

Donde N representa la vida económica útil en años. Sumando los porcentajes correspondientes a intereses, impuestos y seguros, se tiene que se computan como 0.431 (para 1999) del valor medio horario así:

Inter. Imp. y seguros = 0.431 x Valor medio horario

Inter. Imp. y seguros = 0.431 x Valor medio / horas anuales

Asumiendo un trabajo de 2000 horas anuales,

Inter. Imp. y seguros = 0.431 x [(N+1) / 2N] x (valor depreciable) / 2000

Inter. Imp. y seguros = 0.431 x [(N+1) / 2N] x (Valor depreciable) / 2000 (2.9)

LLANTAS

Al estimar la depreciación, se debe restar el costo de las llantas del precio inicial de la máquina, pues se consideran artículos de cambio frecuente. Las llantas se desgastan con mucha mayor rapidez que el resto de la máquina. Los costos por llantas varían, más por relación con las condiciones de trabajo, que cualquier otro gasto de operación. Estos costos son parte importante del costo horario de cualquier máquina de ruedas.

La tabla 6.6 muestra la vida útil y la tabla 6.7 especifica los factores principales que afectan la vida útil de los neumáticos del equipo de acarreo.

Fuente: ACIC, 1999

Tabla 6.6. Vida Útil de las Llantas

Fuente: ACIC, 1999

Tabla 6.7. Factores de vida útil prevista para los neumáticos

Los valores están basados en una vida óptima de 5.000 horas, con una velocidad promedio de 16 Km./h.

La fórmula para calcular la vida útil es la siguiente:

5.000 horas de vida útil promedio x factores de la tabla 6.7.

Ejemplo 7

Sea un camión con tracción en todas las ruedas, operando a su capacidad normal en la cuál:

Velocidad, no es mayor a 32 Km./h

Pendiente promedio del 6%

Curvatura de la vía: mediana

Mantenimiento del camino de acarreo, pobre.

Tenemos: (gracias a la Tabla 6.8)

Fuente: Escuela de Ingenieros, 1984

Tabla 6.8. Duración típica en horas de las piezas de cambio del equipo

5.000 x 0.8 x 0.9 x 0.9 x 0.7=2.268 horas

El precio de los neumáticos dividido por las horas de vida útil estimadas, da como resultado el costo por hora (Escuela ingenieros Militares, 1984).

LUBRICANTES Y ACCESORIOS

Al igual que en el consumo de combustible, las condiciones de trabajo influyen el consumo de lubricantes. Este consumo incluye: aceites para motor, transmisión, fluido hidráulico, y grasa. Las hojas de registro son las mejores fuentes de datos para establecer los consumos; pero también se pueden usar para su cálculo las recomendaciones de las casas fabricantes, de acuerdo a los intervalos de lubricación, engrasada, etc., que se incluyen en los manuales del operador. Los consumos horarios de los lubricantes se encuentran en la tabla 6.4 y tabla 6.5.

Tabla 6.5. Consumos horarios de grasa (libra)

Aceite para Motor

La cantidad de aceite para motor que consume una máquina es función del tamaño y tipo de su motor o motores. Puede suponerse que un motor quema aproximadamente 0.0009 galones de aceite por caballo de fuerza suministrado y por hora. Para tener una idea del consumo se multiplica el caballaje promedio suministrado por 0.0009.

Aceite para Transmisión

Los sistemas de transmisión en los equipos varían no solo con el tipo de maquinaria sino también con la marca. Para el presente estudio se han adoptado los que se indican en la Tabla 6.4.

Aceite para Controles Hidráulicos

Según los fabricantes de equipos, el consumo de aceite hidráulico en una máquina, incluyendo los cambios periódicos, puede variar de 0.01 a 0.12 galones por hora. Para nuestro estudio se adoptan los indicados en la Tabla 6.4.

Grasa

en la Tabla 6.5 se presentan los consumos aproximados de grasa para los diferentes equipos de construcción .

PAGO

La base de pago puede ser una suma global o un precio fijo por toda la obra; precios unitarios que varíen con las cantidades; costo más utilidad, o una combinación de estos métodos.

Cualquier tipo de contrato puede estipular un solo pago, o pagos parciales basados sobre la inversión del contratista, el trabajo y/o su terminación. En las grandes obras, se acostumbran los pagos mensuales basados sobre el porcentaje de trabajo terminado.

Suma Global

En un contrato por suma global o a un precio fijo, el propietario acepta pagar un precio acordado por cierta parte del trabajo. Este es un buen arreglo cuando todos los factores que afectaran la obra son conocidos, pero deberá basarse sobre un entendimiento cabal de la naturaleza y acabado de la obra, tanto por el propietario como por el contratista.

El trabajo de ingeniería y el estudio del sitio deben ser muy completos, pues de lo contrario pueden resultar sorpresas desagradables para ambas partes. El propietario puede encontrar que ha pagado precios de voladura en grandes volúmenes de roca, que una pala mecánica fácilmente rompería; o por la remoción de material valioso que podría haber extraído con utilidad. El contratista puede encontrarse excavando roca en donde creía que existía migajón, o mantener bombeo las 24 horas del día en donde pensó que estaría seco.

Una obra a precio fijo que esta resultando desastrosa para el contratista, algunas veces puede volverse a negociar, si en el contrato existan cláusulas para posibles cambios. En este caso también influye la buena voluntad y generosidad del propietario.

Sin embargo el contratista, puede exigir pago extra si las condiciones desfavorables eran conocidas y fueron ocultadas por el propietario.

Precios Unitarios

Cuando las cantidades no han sido determinadas exactamente o cuando pueden estar sujetas a cambios considerables durante la obra, partes del contrato o el contrato total puede basarse en precios unitarios.

Los precios unitarios reducen la necesidad de investigaciones cuidadosas, las cuales generalmente son muy costosas, especialmente si se incluyen análisis del subsuelo.

Usualmente los precios unitarios para tierra, roca y concreto se basan en metros cúbicos, las zanjas, instalación de tuberías y cercas en metros lineales y el desmonte en metros cuadrados.

Las cantidades pueden medirse por cargas de camión o mediante medición del terreno. La medición de cantidades es difícil y algunas veces imprecisa, cuando los cortes son poco profundos y el terreno es irregular.

PAGOS A CRÉDITO

Cuando se paga a crédito el equipo, debemos amortizar el valor de compra y pagar los intereses. ver ejemplo 1.

Ejemplo 1

Valor del equipo $100'000.000, el plazo de crédito es de 3 años, cuota inicial $20'000.000, rata de interés 36% anual.

Nuestro crédito es de $80'000.000 para que podamos pagarlo en los tres años (36 meses) necesitamos:

1. Abonar a capital mensualmente la suma de $80'000.000 / 36 meses = $ 2'222.222 y

2. Pagar los intereses sobre saldos, los cuáles deben ir bajando mes a mes puesto que en cada cuota mensual se está amortizando el capital en la suma de $ 2'222.222, el primer mes pago intereses por un capital de $80'000.000 y en el último por un capital de $2'222.222 (en la practica comercial se acostumbra hacer la cuenta anual y dividirla en doce meses para obtener una cuota fija mensual). Tabla 6.10.

Tabla 6.10. Pagos a Crédito

PARTES ESPECIALES

La mayor parte de los equipos de movimiento de tierras están equipados con implementos para recortar o cargar, como por ejemplo: topadoras, cucharones, puntos y vástagos para desgarrador, las cuchillas de la motoniveladora, etc. Estos accesorios, como todas las piezas del equipo, tienen una vida útil de trabajo y en algunas oportunidades es necesario cambiarlas dos o tres veces en un solo trabajo. Por consiguiente, en los cálculos de los costos de operación, debe incluirse el valor de estas partes especiales, cuando se prevea que hay necesidad de cambiarlas antes de terminar el proyecto.

La Tabla 6.8 muestra la duración típica en horas de las piezas de cambio más frecuentes.

Para determinar el costo hora de los equipos especiales de desgaste, se calcula el costo total de las piezas y se divide por la vida útil, o sea:

(2.17)

Ejemplo 8

Suponiendo que para un trabajo que se va a desarrollar, se prevé que el tiempo de trabajo de las puntas de un escarificador montado en un D-7 es el 30% del tiempo total de operación del tractor.

La duración estimada de las puntas es de 35 horas. El tiempo de cambio de las puntas será:

3 puntas a $ 5.800.00 c/u = $17.400.00

SALARIOS

Para establecer el costo hora por concepto de operadores y ayudantes, se debe incluir el valor de prestaciones sociales y el derivado de la perdida de tiempo en el trabajo. La ACIC en su última edición adoptó un recargo por prestaciones sociales del 206.00% y por pérdidas de tiempo de un 25%. Por consiguiente, el factor por el cuál se debe multiplicar el jornal básico horario será de:

1.25 x 2.06 = 2.575

La tabla 6.9 muestra los jornales para ayudantes y operarios de los diferentes equipos.

Fuente: ACIC, 1999

Tabla 6.9. Jornales

TARIFAS DIARIAS SEMANALES Y MENSUALES

En las presentes tarifas se incluye el costo de arrendamiento de equipo para ratas diarias, semanales y mensuales.

Se asumen días de 8 horas, semanas de 48 horas y meses de 192 horas como el trabajo normal de la maquinaria. Es lógico que si un equipo se hace trabajar a mayor intensidad, el propietario deberá percibir un arrendamiento adicional por las hora extras.

Se han aplicado dos criterios para el cálculo de estas tarifas:

a. Para tarifas diarias se incluyen todos los costos de reparaciones, combustibles, lubricante y operarios.

b. En las tarifas semanales y mensuales solamente se ha tenido en cuenta el costo de propiedad y reparaciones. Los costos de combustibles, lubricante y operarios correrán por cuenta del arrendatario directamente, mientras tenga la máquina en arriendo o de acuerdo con el convenio que celebre con el propietario.

La tarifa diaria equivale al 90% de ocho veces la tarifa horaria; la semanal al 80% de 48 veces el costo de propiedad y reparaciones por hora y la mensual al 70% de 192 veces el costo de propiedad y reparaciones por hora.

VALOR CRONOLÓGICO DEL DINERO

Cuando se compra un equipo a crédito es necesario saber el valor del dinero a través del tiempo. Desafortunadamente nuestro dinero a causa de la inflación y devaluación pierde su valor, por lo tanto el gobierno determina un IPC (índice de precios del consumidor) que es un porcentaje del aumento de precios anual.

Por ejemplo si en enero los productos de la canasta familiar costaban $ 100 y en diciembre aumentaron a $ 109.23 el IPC de ese año es de 9.23%. Con el IPC y gracias a una serie de fórmulas que se verán a continuación se puede determinar el valor presente y el valor futuro del dinero.

F = P ( 1 + i ) ^n (2.1)

donde:

F = valor futuro del dinero

P = valor presente del dinero

i = interés (anual, mensual, etc.)

n = tiempo (años, meses, etc.)

Cuando se paga un equipo a crédito, se determina una cuota mensual o anual. Estas cuotas son fijas, pues se van a pagar cada mes o cada año; debido a esto se les denominan pagos uniformes o “series” y se identifican con la letra “A”.

Las siguientes fórmulas nos ayudan a determinar el valor presente, valor futuro y pagos uniformes o series:

Teniendo un valor futuro se puede hallar una serie uniforme y viceversa mediante:

(2.2)

Teniendo un valor presente se puede hallar una serie uniforme y viceversa, utilizando:

(2.3)

donde:

A = serie o pago uniforme o cuota

P = valor presente (valor de hoy)

F = valor futuro

i = interés (o devaluación)

n = tiempo

Ejemplo 2

Se requiere comprar una retroescavadora de $ 264`.000.000 con una financiación del 80% durante 5 años. La tasa de interés es del 41% nominal anual y la vida útil es de 5 años. El IPC es del 9.23%. Determinar cuál es el valor de salvamento al final de la vida útil y hallar los pagos anuales mediante el valor presente y el valor futuro.

Determinación del valor de salvamento:

Internacionalmente el valor de salvamento se considera como el 10% del valor original de la máquina, así:

264`.000.000 x 0.10 = 26`.400.000

Utilizando el IPC, el valor de salvamento dentro de 5 años será:

F = P ( 1 + i ) ^ n

F=26`.400.000(1+ 0.0923)^5 =41`.050.040

El valor de salvamento al final de la vida útil es de $ 41`.050.040.

Determinación de las cuotas. Procedimiento 1:

Utilizando la ecuación (2.3.) se halla la serie uniforme, a partir del valor presente a financiar

264`.000.000 x 0.8 = 211`.200.000 Valor presente a financiar

A = 105`.527.144

Determinación de las cuotas. Procedimiento 2:

El valor de las cuotas también se puede determinar de la siguiente manera: el valor presente a financiar se lleva a valor futuro mediante la ecuación (2.1.)

F = P ( 1 + i ) ^ n

F= 211`.200.000(1+0.41) ^5=1177`.035.271 Valor futuro a financiar

Utilizando la ecuación (2.2.) se halla la serie uniforme, a partir del valor futuro a financiar

A= 105`527.144 Valor anual de las cuotas

En conclusión, se calculó el valor de las cuotas (constantes) a partir del valor presente y futuro del dinero a financiar. Se asumió que el IPC es constante durante los 5 años del análisis.

BIBLIOGRAFÍA











Bibiografía Web





http://www.mndi.com


CÁLCULO DE TIEMPOS FIJOS Y VARIABLES

“Sea cual fuere la máquina a utilizar en movimiento de tierras, ésta requiere ejecutar cuatro funciones básicas para realizar un trabajo: Carga, acarreo, descarga y regreso”. (Escuela de Ingenieros Militares, 1984). De igual forma los equipos utilizados en cualquiera de las otras actividades de la construcción, cumplen un ciclo determinado para realizar sus tareas y como es posible que tanto las longitudes que tengan que recorrer, como las características de cada una de ellas varíen entre un trabajo y otro, es necesario definir los tiempos fijos y variables que intervienen en el cálculo de la producción general de una obra.

Tiempo ciclo = T fijo + T variable (3.9)

Tiempo fijo

Es el que se utiliza en la carga y descarga, con inclusión de las maniobras necesarias.

Fuente: Nichols

Figura 3.2. Operación de carga de un Equipo

Tiempo fijo = Tiempo carga + Tiempo descarga (3.10)

La mayoría de los fabricantes publican las constantes del tiempo fijo correspondientes a su equipo, basándose en estudios realizados en el campo. Pero dichas constantes solo se deben usar como guías. Es mejor calcular el tiempo fijo, para ajustarlo a las condiciones reales del trabajo, cronometrando el tiempo empleado por el operador y la máquina a utilizar.

Fuente: Nichols, 1983

Figura 3.3. Operación de descarga de un equipo

Tiempo Variable

“Es el tiempo de viaje, que corresponde al acarreo y regreso del ciclo. Dicho tiempo varía según la distancia y condiciones del camino de acarreo entre la zona de carga y la de descarga o relleno”. (Escuela de Ingenieros Militares, 1984).


Figura 3.4. Operación de acarreo de un equipo

Tiempo variable = T ida + t regreso (3.11)

Para determinar el tiempo que se requiere para cada operación que afecta el rendimiento del equipo, deberá hacerse un estudio durante un tiempo lo suficientemente largo para que los datos sean representativos de las condiciones reales y permita que todos los factores que afectan la producción del equipo puedan producir sus efectos. Este estudio puede ser de un valor considerable al analizar las operaciones de una obra como medio para mejorar la producción o reducir el costo de producción.

CÁLCULO DE VELOCIDADES

Siempre que se va a desarrollar un trabajo mediante la utilización de equipo pesado, se hace necesario analizar la capacidad y la velocidad a que este puede operar. Para seleccionar la velocidad de trabajo más apropiada en diferentes circunstancias, es necesario conocer la potencia, la fuerza que se opone al movimiento y el peso del equipo. Los factores que afectan la potencia como la pérdida por altura, la presión y la temperatura sobre los motores de combustión interna, deben ser tenidos en cuenta. La fuerza que se opone al movimiento se denominará Fuerza Resistente (FR) y es la suma de los efectos de la resistencia al rodamiento (Rr) y la resistencia por pendiente (Rp) multiplicados por el peso total del equipo (W).

FR = (Rr + Rp) x W (3.3)

FR = Rt x W (3.4)

Donde Rt es la resistencia total

Resistencia al Rodamiento (Rr)

Es la fuerza que opone el suelo al giro de las ruedas de un vehículo. Hay varios factores que se combinan para producir la resistencia al rodamiento, como la fricción interna, la flexión de los neumáticos, el peso y las condiciones de la superficie sobre la que se mueve el vehículo. La resistencia al rodamiento se expresa en libras y representa la tracción que se requiere para mover cada tonelada bruta sobre una superficie. Es imposible calcular con precisión la resistencia al rodamiento, para todos los tipos de terrenos y de ruedas. En la tabla 6.19 se dan algunos valores que son lo suficientemente confiables para tener una idea aproximada de dicha magnitud.


Tabla 6.19. Factores de Resistencia a la rodadura en caminos de condiciones típicas

El tamaño de los neumáticos y la presión de inflado, son factores que reducen o aumentan considerablemente las cifras de la tabla. Los datos indicados son bastante exactos, para estimaciones cuando no hay información disponible, sobre el rendimiento de cierto equipo en un terreno de condiciones determinadas.

Fuente: Caterpillar

Figura 3.1.Compactador sobre Terreno inclinado

Resistencia a la pendiente (Rp)

Es la medida de la fuerza que se requiere para mover una máquina, sobre una pendiente desfavorable (ascendente).

Rp= 10 kg/ton x inclinación (3.5)

(la inclinación se expresa en Porcentaje)

Esto quiere decir que por cada 1% de pendiente adversa se requiere vencer 10 Kgs de fuerza.

La fuerza de tracción es la desarrollada entre las llantas u orugas y el suelo y está determinada por la siguiente expresión:

FT= Ct x W (llantas motrices) (3.6)

Donde Ct, es el coeficiente de tracción que tiene diferentes valores dependiendo del tipo de terreno. En la tabla 6.20 se muestran algunos de estos valores.

Fuente: Escuela de Ingenieros Militares, 1984, p. 171

Tabla 6.20. Coeficientes de tracción o agarre en el suelo

La fuerza disponible en las llantas, se puede relacionar con la potencia del motor. Como se mencionó al principio del capítulo, potencia es la capacidad que tiene una máquina para realizar un trabajo en determinado tiempo.

Despejando Fuerza se tiene:

Debido a las pérdidas por fricción, desarrolladas desde los elementos que componen la transmisión hasta las llantas, la máquina no cuenta con toda la potencia generada. Por esta razón se utiliza el término de eficiencia para considerar estas pérdidas.

Expresando la fuerza en Kg y la velocidad en Km / hora, se tiene:

(3.7)

Donde:

F = Fuerza disponible

HP = Potencia en caballos de fuerza

e = Eficiencia

V = Velocidad

La fuerza disponible no debe ser mayor que la máxima fuerza de tracción posible entre las ruedas motrices y las llantas, esto con el fin de evitar que el equipo patine. Pero a su vez, para que el vehículo se mueva, la fuerza disponible debe ser mayor que la fuerza resistente.

En conclusión, FR < F < FT

Por último, de la fórmula (3.7.), se despeja la velocidad:

(3.8)

De esta expresión, se deduce que al disminuir la fuerza disponible (F), la velocidad aumenta, entonces para saber la mayor velocidad a que puede ir una máquina se debe usar la menor fuerza necesaria, que será la fuerza resistente.

Los catálogos de los equipos traen gráficos que de acuerdo al peso del vehículo, la resistencia total y la fuerza de tracción en las ruedas, proporcionan la máxima velocidad que se puede obtener.

CÁLCULO DEL RENDIMIENTO HORARIO

“El rendimiento de una máquina se mide estableciendo la relación entre la producción por hora y los costos respectivos de propiedad y de operación por hora”. (Escuela de Ingenieros Militares, 1984, p. 65).

(3.12)

Además de lo mencionado en los numerales anteriores, la producción de un equipo depende de tres factores básicos: Tiempo, Material y Eficiencia. Siendo este último uno de los elementos más complicados en la estimación del rendimiento, puesto que depende de la habilidad del operador, las reparaciones y ajustes menores, las demoras del personal y las pérdidas de tiempo resultantes de la inadecuada planeación de los trabajos.

Para calcular la producción de un equipo se deben seguir los siguientes pasos:

El primer paso es determinar la capacidad de la máquina, es decir, la carga por ciclo. Esta capacidad es dada por las especificaciones de la máquina a utilizar. Hay que tener en cuenta el factor de expansión del material que se va a remover y afectar la capacidad por este factor cuando sea necesario.

El segundo paso consiste en hallar el tiempo de ciclo (suma de los tiempos fijos y variables), cronometrando o consultando los catálogos de los equipos.

Por último se calcula la producción, multiplicando la cantidad de material manipulado en cada ciclo, por el número de ciclos en una hora.

Producción = (carga/ciclo) x (ciclos/ hr) (3.13)

En la unidad CLASES DE EQUIPOS, se encuentra la metodología para hallar la producción de los equipos más frecuentemente utilizados.

Ejemplo de Aplicación. Cálculo de Rendimiento Horario

Estimar el rendimiento aproximado de un bulldozer, para las condiciones dadas:

Material: Suelo superficial, limo arenoso, factor de expansión (Aumento de volumen al retirar la presión de confinamiento): 25%.

Distancia de acarreo: 30.48 m, terreno plano.

Longitud de ida (empuje): 30.48 m

Longitud de regreso: 30.48 m

Equipo: Tractor de oruga, 72 hp en la barra

Capacidad de la cuchilla: 0.52 m3 volumen suelto

Factor de operación: 50 min hr. (Cuando se supone que la eficiencia es aproximadamente del 83%, se usa 50 min. para la hora en vez de 60)

Velocidad de ida: 2 Km. / h (cargado)

Velocidad de regreso: 5.63 Km. / h

Tiempo fijo (carga y cambio de velocidades) = 0.320 min

Solución

Se deben seguir los siguientes pasos:

a. Cálculo de la capacidad neta de la cuchilla: se obtiene dividiendo la capacidad en volumen suelto por el factor de expansión del suelo.

Capacidad neta de la cuchilla:

b. Cálculo del Tiempo Variable: Se obtiene sumando el tiempo de ida más el tiempo de regreso, estos tiempos se hallan dividiendo la longitud de ida y regreso por la velocidad de ida y regreso respectivamente. Además se deben afectar por el factor de operación que es de 50 min.

Velocidad de ida: 2 Km. / h

T (ida) = 0.01524 h x 50 min / h

= 0.762 min

Velocidad de regreso: 5.63 Km. / h

T ( regreso) = 0.00541 h x 50 min / h

= 0.271 min

Según la fórmula (3.11)

Tiempo variable = Tiempo ida + tiempo regreso

= 0.762 min + 0.271 min

= 1.033 min

c. Cálculo del tiempo total del ciclo: Se calcula con la fórmula (3-9)

Tiempo ciclo = Tiempo fijo + Tiempo variable

T total = 1.033 min + 0.320 min

= 1.253 min

d. Número de viajes por hora: Se calculan suponiendo que una hora tiene 50 minutos, esto equivale a una eficiencia en el trabajo del 83%.

Rendimiento por hora = 36.95 viajes

e. Producción: Según la fórmula (3.13.)

Producción = (carga/ciclo) x (ciclos/ hr)

En este caso, la carga por ciclo es la capacidad neta de la cuchilla que es 0.42 m3 y los ciclos por hora corresponden al número de viajes que realiza el equipo en una hora, entonces:

P = 0.42 m3/viaje x 36.95 viajes / h

P = 15.52m3 / h medidas en banco

Este rendimiento está basado en condiciones favorables de operación, las cuales permiten una carga igual a la capacidad máxima de la cuchilla. En la mayoría de las obras la carga será menor que la máxima capacidad posible y además, existen otros factores que afectan directamente el número de horas trabajadas disminuyendo el rendimiento de las obras.

Fuente: Caterpillar

Figura 3.5. Tractor sobre orugas

Ejemplo de Aplicación. Cálculo del Rendimiento Horario teniendo en cuenta los tiempos perdidos

Estimar el tiempo aproximado (días) que emplearán dos fresadoras de pavimento con características similares; trabajando día y noche, para romper un volumen total de 3.773,62 m3 en las siguientes condiciones:

Horarios de trabajo: diurno 8 horas, nocturno 10 horas.

Tiempos perdidos de día:

Tiempos perdidos de noche:

Total tiempo perdido = 3.59 horas + 3.14 horas = 6.73 horas

Total Horas trabajadas por día: 18 horas – 6.73 horas = 11.27 horas

Velocidad del equipo: 4.8 m / min.

Ancho del equipo: 2.30 m

Profundidad promedio de corte: 0.12 m

Solución

Para encontrar el tiempo que emplearán las fresadoras para realizar el trabajo, se debe hallar el volumen real de excavación por hora (teniendo en cuenta el factor de horas hábiles trabajadas) y luego el tiempo de trabajo de un equipo. A continuación se presentan los pasos que se deben seguir.

1. Calcular el volumen nominal (sin tener en cuenta los tiempos perdidos) de excavación por hora (v):

V = Ancho equipo x Profundidad corte x Velocidad

V = 2.30 m x 0.12 m x 4.8 m/min x 60 min/hora

V = 79.48 m3 / h

2. Calcular el Factor de horas hábiles de trabajo: este factor es la relación entre el total de horas trabajadas por día y las 24 horas del día.

3. Calcular el Volumen real (teniendo en cuenta los tiempos perdidos) de excavación por hora:

V = Volumen nominal por hora x Factor de horas hábiles

V = 79.48 m3 / h x 0.47 = 37.35 m3 / h

4. Calcular el tiempo total de utilización del equipo de fresado en un mes: suponiendo que se trabajan 25 días al mes y recordando que se trabajan 11.27 horas por día:

11.27 h/ día x 25 días / mes = 281.75 h / mes

5. Calcular el tiempo que emplean los dos equipos para mover un volumen de 3.773,62 m3 de material, si se sabe que cada equipo mueve 37.35 m3 / h y trabaja 281.75 horas al mes.

R/. El tiempo con dos fresadoras es de 4.5 días

Fuente. Caterpillar

Figura 3.6. Fresadora de pavimento

PÉRDIDA DE POTENCIA POR LA ALTURA

Potencia es la capacidad que tiene una máquina para realizar un trabajo en un determinado tiempo. También se puede definir como una medida de la velocidad con que el motor puede producir energía a partir del combustible. Las unidades utilizadas para expresar esta magnitud son entre otras: el vatio y el HP (Horse power). (Escuela de Ingenieros Militares, 1984, p. 47).

El estudio de la potencia y los factores que la afectan determina si un equipo puede o no realizar un trabajo específico. Uno de los factores que influye en la potencia de los motores de los equipos es la altura. Según R. L. Peurifoy (1979), un motor de combustión interna trabaja gracias a la combinación “combustible - oxígeno del aire”, convirtiendo la energía latente en energía mecánica. Para obtener la máxima eficiencia del motor y la máxima potencia, debe existir dentro del cilindro una correcta relación entre la cantidad de combustible y aire.

A medida que aumenta la altura, se reduce la densidad del aire y por tanto la cantidad de oxígeno es menor comparada con la que se tiene al nivel del mar para un mismo volumen de aire. Como la relación entre el aire y el combustible debe permanecer constante, será necesario reducir la cantidad de este último en alturas mayores a las del nivel del mar, hasta cuando la relación combustible aire sea óptima. Generalmente, esto se hace ajustando el carburador, con el inconveniente de que se reduce la potencia del motor.

Si la densidad del aire disminuyera en forma uniforme con la altura sobre el nivel del mar, sería posible expresar la pérdida de potencia de un motor, debido a la altura, por medio de una fórmula sencilla con un alto grado de precisión, pero en la realidad esto no sucede.

En general, se puede suponer que para los motores de gasolina de cuatro ciclos y para los motores diesel, la pérdida de potencia debido a la altura será aproximadamente igual al tres por ciento de la potencia al nivel del mar por cada mil pies de altura arriba de los primeros mil pies.

(3.1)

Donde:

Pa = Pérdida de potencia por la altura

Hp = Potencia en Horse Power a nivel del mar

H = Altura en pies, sobre el nivel del mar.

Ejemplo 1

Calcular la potencia efectiva de un motor de cuatro ciclos ubicado a 10000 pies sobre el nivel del mar. Potencia a nivel del mar 100 H.P.

Potencia efectiva = 100 – 27

Potencia efectiva = 73 HP

Para un motor de dos ciclos, la pérdida en potencia debida a la altura es aproximadamente igual al uno por ciento de la potencia al nivel del mar por cada mil pies arriba de los primeros mil pies. A este tipo de motor se le proporciona el aire a una presión pequeña, por medio de un soplador, mientras que el motor de cuatro ciclos depende de la succión de los pistones para recibir su suministro de aire.

(3.2)

Donde

Pa = Pérdida de potencia por la altura

Hp = Potencia en Horse Power al nivel del mar

H = Altura en pies, sobre el nivel del mar.

Ejemplo 2

Calcular la potencia efectiva de un motor de dos ciclos con los datos del ejemplo anterior.

Potencia efectiva=91 HP

Comparando los dos ejemplos, se puede concluir que el comportamiento de un motor de dos ciclos a grandes alturas, es mejor que el de un motor de cuatro ciclos a la misma altura.

Es importante aclarar que este método para calcular la pérdida de potencia por la altura, solo proporciona un valor aproximado, ya que sólo el fabricante de los motores puede dar un comportamiento exacto de su motor a diferentes alturas. Como las condiciones topográficas de Colombia son diferentes a las de países como Estados Unidos, en donde no se trabaja a grandes alturas respecto al del nivel del mar, pocos fabricantes tienen un verdadero estudio del comportamiento de sus motores cuando varía la altura. Por otro lado, no todos los fabricantes calibran sus equipos respecto al nivel del mar y por tanto en las especificaciones de los equipos aparece el lugar y/o altura donde fueron calibrados. La Tabla 6.29 y la Tabla 6.30 presentan la variación de la potencia de algunos equipos Caterpillar, respecto a la altura.

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento 2000 *No hay información disponible de la fecha de publicación

Tabla 6.29. Reducción de la Potencia debido a la altitud. Porcentaje de potencia en el volante disponible a diversas altitudes

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento. 2000**No hay información disponible de la fecha de publicación

Tabla 6.30. Reducción de la potencia debido a la altitud, porcentaje de potencia en el volante disponible a diversas altitudes

El efecto de la pérdida en potencia debida a la altura sobre el nivel del mar puede disminuirse en gran parte, instalando un turbocargador. Este es un ventilador o bomba que inyecta aire en la admisión del motor a presión mayor que la atmosférica. Como resultado, se introduce mayor cantidad de oxígeno en los cilindros, aumentando la potencia del motor.

El turbocargador vence la fricción de los pasajes de aire, de modo que los cilindros pueden llenarse completamente, a diferencia de lo que sucede cuando se inyecta aire solo mediante presión atmosférica.

BIBLIOGRAFÍA











Bibiografía Web





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BULLDOZER

Es una hoja de empuje frontal que se le acopla a los tractores, la cual puede levantarse o bajarse con un control hidráulico o cable, se utiliza para excavar y empujar. Es una estructura maciza con el respaldo y la base rectangulares, el filo delantero de la base es una hoja plana o cuchilla de acero tenaz, el frente de la hoja se llama vertedera y es cóncava e inclinada hacia atrás.

Figura 4.5. Bulldozer sobre orugas

Es la máquina adecuada para desmonte. Trabaja mejor cuando no hay zanjas, lomas pronunciadas y rocas y cuando el terreno es suficientemente firme para soportarla. Las superficies desiguales dificultan mantener la cuchilla en contacto con el piso y más que remover la vegetación, la entierran en los hoyos. Sin embargo, es un excelente equipo cuando se trata de ayudar a las cuadrillas que desmontan a mano, moviendo troncos y cortando matorrales, o abriendo camino para los camiones de abastecimiento. (Nichols, 1983).

Al empujar, la hoja se clava en el terreno, corta y rompe la tierra empujándola hacia arriba siguiendo la curva de la vertedera hasta que cae hacia delante. La cuchilla generalmente consta de tres piezas, una central ancha y dos esquinas atornilladas a la hoja.


Figura 4.6. Posiciones de la hoja en diferentes terrenos

Vinculados a la hoja se encuentran los brazos de empuje que son vigas huecas grandes conectadas a la parte inferior de la hoja, y los brazos que le dan la inclinación frontal y lateral y además sostienen la hoja contra las cargas que quedan arriba de la línea de los brazos de empuje.

Alargando ambos brazos de inclinación se inclinará la hoja hacia delante, acortándolos se inclinará hacia atrás. El efecto de estos ajustes varía con las condiciones de la excavación, la forma de la hoja y de la cuchilla.

Generalmente inclinándola hacia delante aumenta la succión de la cuchilla y mejora la penetración en terrenos duros.

Inclinando la hoja hacia atrás se reduce su penetración, y puede llegar a no cortar hasta abajo, este ajuste es bueno para limpiar material suelto de una superficie firme a nivel o para cortar montones o salientes sin atacar el resto de la superficie.

Los tractores utilizan cilindros hidráulicos para subir y bajar la hoja, aunque también hay algunos que tienen sistema elevador de cable. La decisión acerca del tipo que se debe usar, depende del trabajo y del tamaño de la máquina. Generalmente se prefieren las hojas hidráulicas en bulldozers medios y pequeños y las de cable en unidades grandes; pues el peso por pulgada de cuchilla es mucho mayor en las máquinas grandes que en las pequeñas y esto es lo que determina principalmente la penetración de la cuchilla.

Velocidad

Los bulldozers pueden trabajar en primera o segunda velocidad. La baja es menos pesada para el tractor cuando la carga que hay que empujar es grande, y más fácil para el operador en trabajos precisos. La segunda es mucho más rápida, es decir: se pueden transportar buenas cargas de material limpio y mantener rasantes uniformes. Sin embargo, esta velocidad no es aconsejable cuando existen piedras en la superficie de trabajo.

Rendimiento

“El rendimiento del Bulldozer disminuye casi en la misma proporción que el aumento de la distancia”. (Nichols, 1983, p. 723). Si el espacio es amplio, un bulldozer de gran tamaño moverá tierra a un costo inferior por yarda cúbica que uno pequeño, y su ventaja aumenta en las excavaciones duras o rocosas.

En los lugares reducidos, como para arreglar paisajes, para rellenar zanjas en espacios reducidos y para trabajar dentro de edificios, los bulldozers pequeños pueden dar una producción mayor a mucho menor costo que los grandes.

Modelos especiales de hojas para Bulldozer

Hoja en U (universal)

La hoja en U, tiene sus bordes exteriores dirigidos más hacia el frente que la parte central, lo que permite transportar una carga mayor reduciendo la posibilidad de que se derrame material por los lados. Las esquinas con puntas ayudan a la penetración en terreno duro y bajo rocas. Funciona bien para caminos provisionales en las laderas y es ideal para amontonar material suelto.

Los costados cortan a mayor profundidad que el centro si la hoja se encuentra a un nivel inferior que las orugas.


Figura 4.7. Hoja en U

Hoja en S (recta)

Se utilizan para empuje de gran volumen de tierra, especialmente en pasadas de cortas a medianas.

Hoja en A (de ángulo variable)

Son hojas que se pueden inclinar hacia la izquierda o a la derecha 25º, o adoptar una posición recta central. También pueden tener sistemas elevadores hidráulicos o mecánicos.


Figura 4.8. Hoja en A con diferentes inclinaciones

Los extremos de la hoja están articulados a los brazos que dan la inclinación lateral, cuando los dos brazos están en los soportes centrales, la hoja queda normal al eje longitudinal del tractor, mientras que si un brazo queda atrás y el otro adelante, la hoja queda con un ángulo para empujar el material partiendo del soporte delantero.

Los tractores pequeños y los de peso medio pueden llevar hojas con sistemas hidráulicos para inclinarlas, de manera que se puede ajustar inmediatamente sin ningún esfuerzo para adaptarse a cualquier cambio de las condiciones.

Hoja en C (Amortiguada)

Posee un mecanismo integrado que amortigua los choques en el empuje de las traíllas; también puede utilizarse en trabajos de servicio general y de despeje.

Además de los diferentes tipos de hojas que se le pueden adaptar a estas máquinas, existen Desgarradores empleados para aflojar terrenos pedregosos, romper piedras o suelos muy duros, pavimentos y similares, a fin de disminuir el empuje con la hoja topadora, lo mismo que las voladuras. Son diseñados en forma de paralelogramo de acero, que absorbe las cargas de choque al desgarrar, manteniendo las puntas al mismo ángulo.

CARGADOR FRONTAL

Fuente. Caterpillar

Figura 4.16.Cargador de ruedas

Es una transformación del bulldozer y puede utilizarse para la excavación, carga y transporte de material a distancias cortas.

El cargador frontal puede instalarse en cualquier tipo de tractor. Para trabajo pesado se utilizan los tractores de oruga o los de cuatro ruedas motrices neumáticas. Para el trabajo más ligero, los de dos ruedas motrices neumáticas.

Fuente. Nichols, 1983, p. 815

Figura 4.17. Movimientos del cucharón

El tipo de las zapatas de la oruga utilizada, tiene influencia considerable en la técnica de excavación. Si las zapatas son planas, las orugas patinan, en cambio las zapatas con semigarras y de semiplano, proporcionan mejor tracción (aunque patinarán con facilidad en condiciones resbalosa). Las garras completas dan buena tracción y ayudan en la excavación pero hacen que la máquina sea susceptible a movimientos bruscos (tirones), sometiéndola a impactos y sobrecargas que pueden acortar la vida útil del cucharón.

Los cucharones para los modelos de orugas tienen capacidades desde 3/4yd hasta 4yd., los cucharones destinados para el manejo de material ligero como humus, aserrín, o nieve, pueden ser de 40% a 100% más grandes que los cucharones estándar.

El cucharón estándar tiene tres movimientos de trabajo, se levanta y baja por medio de dos cilindros hidráulicos que lo controlan a través de los brazos de empuje, se inclina o gira a través de las posiciones de carga o descarga, mediante los cilindros hidráulicos de descarga y articulaciones y se llena y retrocede mediante el movimiento hacia delante y de reversa del tractor.

La altura máxima de descarga varia desde 7 hasta 10 pies en las máquinas más grandes, la velocidad a la cual puede levantarse el cucharón es de 0.9 a 1.5 pies/seg., y desciende aproximadamente al doble de esa velocidad.

Carga Útil

Esta varía con la naturaleza del material, la pendiente del banco, la superficie sobre la cual se camina y la pericia del operador. Cuando la descarga esta cerca del punto de excavación, como en la carga de un camión colocado adecuadamente, el mantenimiento de un ciclo rápido es usualmente más importante que la obtención de cargas máximas en cada pesada. A medida que la distancia del punto de la descarga aumenta, la capacidad de las cargas se vuelve más importante que el tiempo utilizado para obtenerlas.

Si la carga debe acarrearse sobre un terreno abrupto o subirla sobre un talud, deberá limitarse al peso que la máquina pueda llevar fácilmente sin volcarse

Rendimiento

La regla empírica es la de que un cargador frontal cargará los camiones a un promedio de 50yd en banco por hora, por cada yarda de capacidad al ras del cucharón. Esto es la mitad de la capacidad nominal de una pala mecánica. Bajo condiciones muy favorables esta cantidad podría duplicarse. Sin embargo, las condiciones generalmente son más desfavorables. Con frecuencia las operaciones del cargador se realizan con descuido, causándose además una excesiva pérdida de tiempo por la colocación deficiente de los camiones las distancias largas de recorrido entre el banco y el camión, y los pisos suaves.

De un cargador frontal que tenga un elevador rápido y orugas de rotación contrarias, puede esperarse que cargue a una capacidad de 75 a 100 y d por yarda de capacidad del cucharón bajo condiciones favorables.

Si un cargador se compara con una pala mecánica de capacidad similar de producción, el cargador tiene la ventaja de moverse por todas partes más fácilmente, de limpiar el piso de la explotación, recoger rocas grandes sin utilizar cadenas y de utilizarse como un bulldozer cuando no está cargando. La pala mecánica puede hacer excavaciones más difíciles, trabajar en pisos más suaves, y tener menos gastos de mantenimiento y reparación, debido a que sus orugas y rodillos tienen mucho menos uso.

Una característica importante en la capacidad de excavación, es el uso de zapatas para el suelo bajo los brazos de empuje en los puntos de articulación del cucharón. Estas sirven como puntos de apoyo para el ataque en una excavación dura, como bases con las cuales la profundidad de la excavación puede controlarse, y como patines para el transporte de cargas. Con las zapatas descansando sobre el suelo, los cilindros hidráulicos de descarga pueden ejercer una gran fuerza hacia arriba en la cuchilla del cucharón sin transmitir ninguna carga de elevación sobre el tractor.

Tipos de Cucharones

Cucharones de Descarga Lateral

Son los que además de descargar hacia adelante pueden hacerlo por el lado izquierdo mediante un cilindro hidráulico transversal y una válvula de control separada. El lado izquierdo se prolonga en un canalón para proporcionar una descarga libre, esto permite que en ciertas condiciones no sea necesario girar el tractor, agilizando la tarea de descarga.

Fuente. Nichols. 1983, p. 815

Figura 4.18 Cucharón de descarga lateral

El cucharón para Cargar Troncos

Sirve para recoger objetos voluminosos. Consta de un conjunto de brazos curvos de sujeción pivoteados en la parte superior trasera del armazón que pueden cerrarse sobre la carga o abrirse mediante un cilindro hidráulico de doble acción, controlado por una válvula.

El mecanismo de descarga se utiliza para inclinar los dientes inferiores adecuadamente, de manera que el tractor pueda empujarlos debajo de troncos apilados o rocas sueltas. Los brazos de sujeción se cierran sobre estos de manera que queden sujetos con seguridad mientras se levantan, ya que los brazos pueden llegar muy adelante para jalar las piezas dentro de los dientes inferiores.

El Cucharón de Almeja

Consta de un respaldo similar al de una cuchilla de bulldozer, con un piso separado sujeto a las articulaciones superiores por los costados del cucharón. En la parte trasera del cucharón, un par de cilindros hidráulicos de doble acción pueden levantarlo o cerrarlo firmemente contra el fondo de la cuchilla. Esta equipado con una cuchilla de corte, tanto al frente como atrás.

Fuente. Nichols, 1983, p. 816

Figura 4.19. Cucharón de almeja

El Cucharón de Descarga por Gravedad

Los brazos de empuje se ubican de frente, descargando casi instantáneamente cuando el pestillo se suelta por medio de un cable y una palanca a mano. Se detiene al final de su carrera por un par de resortes en espiral que tienen el doble propósito de amortiguar los golpes del cucharón contra sus topes y darle una sacudida vigorosa que ayuda a desprender el material pegajoso.

Después de descargado, el cucharón se regresa al ángulo de excavación bajando su extremo delantero dentro del camión o en el montón, o arrastrándolo hacia atrás sobre el terreno de manera que sea empujado hacia arriba hasta que el pestillo de resorte quede en su lugar y lo sujete.

El ángulo de excavación se fija por medio de un par de ajustes de tornillo que pueden variarlo muy poco.

Este tipo de cucharón es menos costoso que el tipo de descarga hidráulica, pero no es tan efectivo para el trabajo en general. La carencia de un control rápido sobre el ángulo del cucharón dificulta la penetración.

La carga de un cucharón de pestillo cae súbitamente en lugar de verterse, lo cual genera golpes violentos para los muelles del camión; sacudiendo el tractor.

Los Cucharones de Rejilla

Se utilizan para el manejo de roca suelta o madera, con el fin de que el material indeseable caiga a través de las ranuras. Los cucharones para roca tienen dientes como equipo normal.

Fuente. Rockland Manufacturing company

Figura 4.20. Cucharón de rejilla

Los cargadores montados sobre ruedas iniciaron como máquinas de traspaleo, pero se usan cada vez más para materiales duros. Son utilizados para realizar excavaciones en arena, grava y tierra común. Generalmente utilizan llantas muy grandes. Estas sirven para proporcionar una excelente flotación, que les permite trabajar en la mayoría de las bases. La presión sobre el suelo es aún mucho mayor que la de los de oruga, pero el efecto de compactación de las llantas y las vueltas más graduales le hacen posible trabajar fácilmente en suelo arenoso que se partiría bajo las orugas, causando un excesivo desgaste a éstas. Las superficies lisas ocasionan pérdidas, tanto de tracción como de precisión en la dirección.

Cálculo de Producción de los Cargadores

“La producción requerida de un cargador de ruedas o de cadenas debe ser ligeramente mayor que la capacidad de producción de las otras máquinas básicas del sistema existente para mover tierra o materiales”. (Caterpillar, Manual de rendimiento, 2000). Los pasos para el cálculo de la producción de los cargadores son los siguientes:

Tiempo de ciclo

Cuando se carga material granular suelto, y la máquina esta soportada en un suelo duro y liso, se considera razonable un tiempo básico de 0.45 a 0.55 minutos por ciclo en los cargadores articulados con operadores competentes. El tiempo de ciclo de estos equipos comprende la carga, descarga, cuatro cambios de sentido de marcha, un ciclo completo del sistema hidráulico y un recorrido mínimo. A continuación se encuentran los promedios de los ciclos de algunos cargadores Caterpillar para carga de Camiones. ver tabla 4.1.

Tabla 4.1. Tiempo de ciclo promedio para diferentes cargadores

El tipo de material, la altura de la pila y otros factores, pueden elevar o reducir la producción, por lo tanto su efecto se debe sumar o restar del tiempo de ciclo básico. Además, cuando hay acarreo, se debe sumar este tiempo y el correspondiente al retorno, al tiempo de ciclo básico.

La Tabla 6.28 presenta una lista (dada por Caterpillar en el manual de rendimiento del 2000) de valores de algunos elementos variables, que se deben sumar o restar para obtener el tiempo total del ciclo básico.

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento 2000

Tabla 6.28. Factores de corrección para el tiempo de ciclo básico de los cargadores

Luego de obtener el tiempo de ciclo total, se debe convertir a ciclos por hora así:

En este caso se estaría asumiendo que la eficiencia es del 100%, pero ya se ha mencionado que esto en realidad no ocurre, puesto que en la mayoría de los casos se presentan interrupciones por diferentes motivos. Por esta razón se recomienda calcular el tiempo de ciclo con 50 minutos como tiempo real de trabajo, esto corresponde a una eficiencia del 83%.

Carga útil requerida por ciclo

Para determinar la carga útil que se necesita por ciclo, se divide la producción requerida en una hora por el número de ciclos por hora.

Elección del cucharón

Después de haber calculado la carga útil requerida por ciclo, esta carga se divide por el peso de un metro cúbico de tierra suelta, para determinar el número de metros cúbicos sueltos requeridos por ciclo. Para establecer la capacidad del cucharón necesario, se divide el volumen requerido por ciclo en metros cúbicos, por el factor de llenado del cucharón.

(4.11)

La Tabla 6.23 tomada del Manual de Rendimiento de Caterpillar 2000, indica las cantidades aproximadas de una materia como porcentaje de la capacidad nominal del cucharón, es decir, lo que realmente moverá el cucharón por ciclo. Se denomina “Factor de llenado del cucharón”.

Fuente: Caterpillar, Manual de rendimiento, 2000

Tabla 6.23. Factores de llenado del cucharón

Siempre se debe elegir una máquina de mayor capacidad de operación que la requerida según los cálculos. En la mayoría de las aplicaciones, una carga útil superior a la recomendada y demasiados contrapesos dificultan el funcionamiento de la máquina y reducen su estabilidad dinámica y su vida útil.

Producción obtenida

Los cálculos anteriores se realizan partiendo de una producción requerida para determinado trabajo, hasta encontrar la máquina y el cucharón óptimos para realizarlo.

Ejemplo 4

Determinar el cargador más apropiado para obtener la producción requerida y trabajar en las siguientes condiciones:

Tipo de operación: Carga de camiones

Producción requerida: 450 toneladas /hora

Material: grava de 9 mm en pilas de 6m de alto

Densidad: 1660 Kg / m3

La capacidad de los camiones es de 6 a 9 m3. Estos pertenecen a tres contratistas (propietarios independientes). El trabajo de carga es constante y se realiza sobre suelo duro y horizontal, facilitando las maniobras.

Solución

Como ya se conoce la producción requerida, el primer paso en este caso es hallar los tiempos de ciclo. Para esto se supone un tamaño de un cargador para la selección inicial del ciclo básico. (Ver factores de tiempo de ciclo).

Escogiendo un tamaño de cargador entre el 914G y el 962G de Caterpillar, se tiene que el tiempo de ciclo básico es de 0.5 min. Los demás factores se encuentran en la lista dada al principio de este numeral y son los siguientes:

Nota: No se necesitan los tiempos de carga y acarreo en el ciclo total y se asumirá una eficiencia del 83%.

El siguiente paso es hallar el volumen requerido por ciclo, así:

Como la producción requerida está en toneladas, el primer paso es hacer la conversión de la densidad.

El régimen de producción requerido es:

Debido a los diferentes factores de llenado de cada material, los cucharones no siempre son capaces de acarrear la carga clasificada y puede ser necesario un cucharón con mayor capacidad para mover el volumen requerido de material, según la Tabla 6.23 el factor de llenado es del 95% para grava de 9 mm

Capacidad nominal requerida del cucharón colmado:

Entonces, un cucharón de 2.9 m3 proporcionará la capacidad requerida.

Para seleccionar la máquina adecuada, se cuenta con las gráficas de capacidad del cucharón versus densidad del material. Comparando las gráficas de varios modelos, se puede encontrar el que mejor cumpla con los requerimientos de la obra. En este caso el 950G de caterpillar con un cucharón de uso general, es la selección apropiada. (ver Figura 4.21).

Fuente: Caterpillar

Figura 4.21. Selección de los cucharones de los cargadores de ruedas

COMPACTADORES

La compactación es un requisito indispensable en muchos de los trabajos de movimiento de tierras y aunque el suelo se puede compactar por acción natural del tiempo y el clima, este proceso es muy lento y no se puede esperar que el tiempo o el clima produzcan las densidades requeridas en los diferentes trabajos de construcción.

Existen diferentes clases de equipos para compactar, entre los más usados están:

Manual motorizado (rana)

Compactador de pisones

Cilindro de acero liso tractados

Vibratorio autopropulsado

Compactador de Neumáticos

Debido a que tanto en compactación de suelos como en la de pavimentos se usan los mismos equipos, estos se describen brevemente en esta parte; y luego en el numeral de equipos de pavimentación se complementará haciendo énfasis en la compactación de asfalto.

Vibrocompactador Manual

También conocido como rana, es la máquina más sencilla dentro de las utilizadas para compactar terrenos. Su funcionamiento es bastante simple. Posee una placa donde van montados unos resortes, sobre los cuales se sostiene el resto de la estructura. Estos comunican las vibraciones a la placa produciendo el apisonamiento del área sobre la cual está ubicada la rana. Es utilizada para hacer pequeños trabajos de compactación o para afirmar aquellas áreas que son de difícil acceso para otro de los equipos utilizados para este fin. Se utiliza en rellenos de alcantarillas, bordes de vías y caminos angostos, etc. (Herrera Gonzalo, 1999, p. 81).

Fuente. Lumaco

Figura 4.27. Vibrocompactador manual

Compactador de Pisones

O pata de cabra, es un cilindro elaborado en hierro macizo, que tiene alrededor de su superficie unas patas de aproximadamente 20 cm de largo. Es una herramienta que necesita ser tractada. Es ideal para compactar arcilla, limos, lodo y capas de material suelto de 30 cm de espesor. Consolida desde el fondo hacia arriba. Diez pasadas bastan para obtener un 95% de compactación.

Fuente: Caterpillar

Figura 4.28. Compactador de pisones

Compactador con Ruedas de Acero

Se emplea para consolidar casi todas las superficies asfaltadas, caminos, bases de grava y algunas subrasantes.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.29 Aplanadora con ruedas de acero

Generalmente su peso oscila entre 5 y 15 toneladas; existiendo equipos de mayor y menor tamaño. La compresión producida se mide en libras por pulgada lineal de ancho de las ruedas.

Compactador de Neumáticos

Son muy útiles en casi todos los trabajos de compactación, desde rellenos hasta superficies asfaltadas.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.30. Aplanadora con neumáticos

Los neumáticos, que suelen ser lisos, pueden tener rascadores para pisos pegajosos o esteras y un sistema de agua para trabajo en asfalto.

Rodillos Vibratorios

La vibración, por lo general, se produce por la rotación rápida de un eje que lleva unos pesos excéntricos. La máquina puede o no tener mecanismos para cambiar la frecuencia de la vibración durante el funcionamiento. Las frecuencias disponibles varían desde unos pocos centenares hasta 2400 o más vibraciones por minuto. En general, el aumento en la velocidad de avance requiere vibraciones más rápidas. Las aplanadoras vibratorias producen mejores resultados cuando avanzan con lentitud aproximadamente entre 1.5 y 3 millas por hora. A velocidades altas, se produce cierta compactación, pero generalmente, hay que hacer un mayor número de pasadas sobre la misma área. En condiciones favorables del suelo, un rodillo vibratorio puede producir una compactación equivalente a la de un rodillo estático que pese de 2 a 4 veces más. Algunos rodillos vibradores son tan pequeños, que el operador los puede manejar con la mano.

Cálculo de la Producción de los Compactadores

La cantidad de material que puede ser compactado en una hora por determinado tipo de cilindro, depende de la clase de suelo, del contenido de humedad y la velocidad del cilindro. La producción de un compactador se indica en metros cúbicos compactados por hora. Después de apisonar el material suelto, la relación entre material compactado y material en banco se denomina factor de compresibilidad (Fc).

(4.15)

En la industria de la construcción se ha desarrollado la siguiente fórmula para estimar la producción de un Compactador.

(4.16)

A = Ancho en metros de compactación por pasada. (Con los compactadores Caterpillar se recomienda que el valor de A sea el doble de la anchura de un tambor).

V = Promedio de velocidad en Km./h

C = Espesor en mm de la capa apisonada

P = Número de pasadas de la máquina para obtener la compactación especificada. (Sólo puede hallarse comprobando en la obra la densidad del material compactado).

Esta fórmula proporciona el volumen de material que una máquina determinada puede compactar en 60 minutos (Caterpillar, 2000).

Ejemplo 7

Determine la producción de un Compactador vibratorio Caterpillar 815F (Ver especificaciones en la Tabla 6.24) que trabaja en las siguientes condiciones:

Fuente: Caterpillar, Manual de rendimiento, 2000

Tabla 6.24. Compactores de suelos

P = 5

V = 10 Km/h

C = 100 mm

A = 978 mm = 0.978m

Solución

Cálculo de la producción de los compactadores vibratorios

En el manual de rendimiento de Caterpillar (2000), se pueden encontrar tablas de producción para diferentes modelos de compactadores vibratorios (ver la Tabla 6.26).

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento, 2000

Tabla 6.26. Producción de los compactores vibratorios

En esta tabla se supone, que la velocidad nominal de desplazamiento es 6.4Km/h .

La Tabla 6.26 presenta valores de producción representativos para tres condiciones frecuentes en construcción: Zanjas, carreteras y áreas abiertas mayores de 15 metros. Es lógico que estas condiciones, en la mayoría de los casos no se acercan a las condiciones reales, por esto el cálculo de la producción debe corregirse aplicando los factores de ajuste que sean necesarios. Teniendo en cuenta esto, la productividad ajustada se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde:

Q real = Productividad ajustada

Q supuesto = Productividad de la Tabla 6.26 basada en las condiciones supuestas.

Fs = Ajuste por la velocidad

Ft = Ajuste por el espesor de la capa

Fp = Ajuste por el número de pasadas.

Los factores de ajuste se determinan comparando las condiciones “reales” y las condiciones supuestas:

Fs = Velocidad real / Velocidad supuesta

Ft = Espesor real / Espesor supuesto

Fp = pasadas reales / pasadas supuestas

Ejemplo 8

Se está realizando un trabajo de agregado de base de 9.15 metros de ancho de carretera con un espesor compactado de 15 cm. Se utiliza un Compactador vibratorio Caterpillar CS-433C (Tabla 6.25), trabajando a 4 Km./h que hace 6 pasadas para conseguir la compactación deseada. El rodillo sobrepone las pasadas 15 cm.

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento. 2000 Tabla 6.25. Compactores Vibratorios

Consultando la Tabla 6.26, se tiene que para una base de carretera de 9.15m, con un CS-433C se obtiene una productividad de 249 m3/h. Como la velocidad, el espesor y el número de pasadas reales son diferentes de las condiciones supuestas, se debe ajustar el cálculo.

Fs = 4 Km/h / 6.4 Km /h = 0.6

Ft = 15 cm / 10.2 cm = 1.5

Fp = 6 pasadas / 4 pasadas = 1.5

Ejemplo 9

Un contratista piensa utilizar la siguiente flotilla en la construcción de una presa. 11 traíllas Caterpillar 631E serie II que se utilizaran para excavar el material que se encuentra al comienzo de la sección A y llevarlo hasta el final de la sección D, 2 Tractores Caterpillar D9R que ayudaran a cargar las traíllas para obtener una mayor producción y un Compactador de pisones Caterpillar 825G que trabajará al final de la sección D compactando el material que es traído por las traíllas. ¿Cuál es la producción por metro cúbico en banco?

El perfil del terreno es el siguiente:

• Material: Arcilla arenosa en banco natural mojado

• Densidad: 1.770 Kg. /m3 en banco

• Factor de carga: 0.80

• Factor de contracción: 0.85

• Factor de tracción: 0.5

• Altitud: 1500 metros.

Solución

Debido a que las traíllas realizarán la mayor parte del trabajo pues son las encargadas de cortar, cargar, transportar y distribuir el material, se debe hallar la producción de las 11 traíllas y compararla con la de los tractores y compactadores para determinar si estos son suficientes o si se necesitan más para cumplir con dicha producción.

Carga útil

Donde:

C = Carga estimada (m3sueltos)

Fc = Factor de carga

= Densidad en banco

La carga estimada se encuentra en las especificaciones de la traílla 631E serie II (ver la Tabla 6.17).

Peso máquina

El peso de la máquina vacía se encuentra en las especificaciones de la traílla 631E serie II. (Ver la Tabla 6.17).

Tracción utilizable

Según las especificaciones de la traílla 631E serie II, el peso en las ruedas propulsoras cuando está cargada es el 53% y vacía es el 67% del peso total.

Tracción utilizable (cargada)

Donde:

Ft = factor de tracción

W = Peso total

Tracción utilizable (vacía)

Pérdida de potencia por la altitud

Según la Tabla 6.29 y la Tabla 6.30 no hay pérdida de potencia debido a la altura (1500 m) para ningún equipo.

Comparación entre resistencia total y esfuerzo de tracción en el acarreo

Resistencia por pendiente (Rp):

Sección. C =10 Kg. /ton x 77.8 ton x 4% = 3.112 Kg

Resistencia por Rodadura (Rr):

Sección A = 100 Kg./ton x 77.8 ton = 7.780 Kg.

Sección B = 40 Kg./ton x 77.8 ton = 3.112 Kg.

Sección C = 40 Kg./ton x 77.8 ton = 3.112 Kg.

Sección D = 100 Kg./ton x 77.8 ton = 7.780 Kg.

Resistencia total = (Rp +Rr):

Sección A = 0 + 7.780 Kg = 7.780 Kg.

Sección B = 0 + 3.112 Kg = 3.112 Kg.

Sección C = 3.112 Kg.+3.112 Kg. = 6.224 Kg.

Sección D = 0 + 7.780 Kg. = 7.780 Kg.

Para esta parte del proyecto se tiene una tracción utilizable de 20.609 Kg y una resistencia máxima de 7.780 Kg.

El tiempo de desplazamiento depende de la distancia y de la pendiente efectiva, esta última se obtiene sumando la pendiente más el factor de resistencia a la rodadura dividido por 10 Kg./ton.

Secc A = 0+(100 Kg/ton /10 Kg/ton) = 10%

Secc B = 0 + (40 kg/ton / 10 Kg/ton) = 4%

Secc C = 4% +(40 Kg/ton /10 Kg/ton) = 8%

Secc D = 0 +(100 Kg/ton /10 Kg/ton) = 10%

Entrando en la 0 con la pendiente efectiva y la distancia de cada sección, se obtienen los tiempos de desplazamiento, que para este caso son:

Sección A = 0.75 min.

Sección B = 1.20 min.

Sección C = 1.25 min.

Sección D = 0.75 min.

TIEMPO TOTAL = 3.95 min.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.31. Tiempos de desplazamiento de la traílla 631E II cargada

Comparación entre la resistencia total y el esfuerzo de tracción en el regreso

Resistencia por pendiente (Rp):

Secc.C = 10 Kg /ton x 44,21 ton x 4% = 1.768,4 Kg

Resistencia por Rodadura (Rr):

Secc. D = 100 Kg/ton x 44,21 ton = 4.421 Kg

Secc. C = 40 Kg/ton x 44,21 ton = 1.768,4 Kg

Secc. B = 40 Kg/ton x 44,21 ton = 1.768,4 Kg

Secc. A = 100 Kg/ton x 44,21 ton = 4.421 Kg

Resistencia total = (Rr - Rp):

Sección D = 4.421 Kg - 0 = 4.421 Kg

Sección C = 1.768,4 Kg -1.768,4 Kg = 0

Sección B = 1.768,4 Kg - 0 = 1.768,4 Kg

Sección A = 4.421 Kg - 0 = 4.421 Kg

La tracción utilizable en el regreso es de 14.810 Kg y la máxima tracción requerida solamente es de 4.421 Kg.

De acuerdo con la 0 de tiempo contra desplazamiento de la máquina cuando va vacía, se tienen los siguientes tiempos para las diferentes secciones:

Sección D = 0.50 min.

Sección C = 0.75 min.

Sección B = 0.75 min.

Sección A = 0.50 min.

Tiempo total regreso = 2.50 min.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.32. Tiempos de desplazamiento de la traílla 631E II vacía

Estimación del tiempo invertido en el ciclo de trabajo:

El tiempo de carga y de maniobras está dado en la Tabla 6.18, como se ha mencionado anteriormente, estos tiempos sólo proporcionan una idea, lo mejor es cronometrar estos tiempos para obtener valores más reales.

Tiempo de viaje (acarreo y retorno)

3.95 min + 2.5 min. = 6.45 min.

Tiempo de carga = 0.6 min.

Maniobras y esparcimiento = 0.7 min.

TIEMPO TOTAL DEL CICLO = 7.75 min

Fuente. Caterpillar

Figura 4.33. Traílla en la operación de carga con ayuda de un tractor

Combinación de tractores y traíllas

Cuando no se dispone de datos acerca de los tiempos empleados por el tractor, se puede suponer el tiempo de ciclo por medio de la siguiente expresión:

Tiempo de ciclo tractor = 140% del tiempo de carga + 0.25 min.

Tiempo de ciclo tractor = 1.40 x 0.6 min. + 0.25

Tiempo de ciclo tractor = 1.09 min.

El número de traíllas necesarias será igual al tiempo total de ciclo de la traílla dividido por el tiempo de ciclo del tractor.

Cada tractor puede trabajar cómodamente con 7 traíllas. Por lo tanto los dos tractores pueden trabajar adecuadamente con las once traíllas.

Cálculo de la producción:

Carga estimada (Ce) = Capacidad colmada x Fc

Carga estimada (Ce) = 23.7 m3 x 0.8 = 18.96 m3 en banco

Producción en ciclos por hora:

P = carga estimada x ciclos / hora

P = 18.96 m3 x 7.74 ciclos/hora = 146, 75 m3 en banco/hora

Producción corregida

P = Eficiencia x producción/hora = 83% x 148,6 m3 en banco/hr

P = 0.83 x 148,6 m3 en banco/hr = 123,3 m3 en banco/hr

Producción flotilla / hora = 123,3 m3 en banco/hr x 11

Producción flotilla / hora = 1.356,3 m3 en banco/hr

Cálculo de la compactación:

Compactación requerida = Factor de contracción x producción flotilla

Compactación requerida = 0.85 x 1.356,3 m3 en banco/hr

Compactación requerida = 1.152,8 m3 compactados /hr

Capacidad de compactación:

Ancho de compactación (A) = Ancho del compactador x 2

Ancho de compactación (A) = 1.125 x 2 = 2.25 m

Velocidad media (V) = 9.6 Km. / h

Espesor capa compactada (L) = 18 cm

Número de pasadas requeridas (P) = 3

Producción:

Dado el requerimiento de 1.152,8 m3 compactados por hora, el 825G es un compactador adecuado para trabajar con el resto de la flotilla. Sin embargo cualquier cambio en la disposición del trabajo que aumentase la producción de la flotilla afectaría este equilibrio.

EQUIPOS DE COMPACTACIÓN

Hay cuatro tipos básicos de compactadores que se usan para lograr la densidad requerida de los materiales bituminosos. Estos son:

Compactadores estáticos de ruedas de acero

Compactadores de neumáticos

Compactadores vibratorios

Compactadores combinados

Compactadores Estáticos de Ruedas de Acero

Estas máquinas tienen la capacidad de compactar capas hasta de 50mm de grosor. Tienen el problema que ejercen un efecto de puente en el material y debido a esto no trabajan sobre los puntos bajos.

Estos compactadores se emplean generalmente para terminar de compactar el asfalto después que la compactación vibratoria ha logrado la densidad buscada. Su efecto aplanador alisa y elimina las marcas producidas previamente por los tambores. El terminado de compactación con una máquina de ruedas de acero se debe hacer mientras la capa está todavía lo suficientemente caliente para permitir un ligero movimiento de partículas para borrar las irregularidades.

Las únicas variables que puede controlar el operador en los compactadores estáticos de ruedas de acero son la velocidad de compactación y la ubicación del compactador en relación con el pavimento.

Compactadores de neumáticos

Son usados para obtener la compactación inicial y la intermedia. También se usan para acondicionar las superficies asfálticas terminadas mediante la acción amasadora de los neumáticos de goma. Estas máquinas no aumentan la densidad sobre la obtenida por la de ruedas de acero o de compactación vibratoria, pero asegura un marcado aumento en la permeabilidad de la superficie.

Los neumáticos proporcionan una acción amasadora y ejercen diferentes presiones de contacto con el suelo. Estas características ayudan al compactador de neumáticos a manipular las capas que están debajo y entre las varias ruedas de una manera localizada. El resultado es un terminado más estable y más apretado.

Es muy importante la presión de inflado en el rendimiento del compactador de neumáticos. Mientras más alta la presión de los neumáticos, es más pequeña el área de contacto con el suelo y es mayor la fuerza de compactación transmitida a la capa. La presión de inflado de los neumáticos se mantiene alta al hacer la compactación inicial o intermedia.

Cuando se reduce la presión de inflado de los neumáticos, el fondo de estos se aplana y se reduce la presión de contacto con el suelo. Por lo tanto, el esfuerzo de compactación es menor, pero la acción amasadora se acentúa. Las presiones más bajas de los neumáticos se usan para la compactación de terminado.

El uso de un sistema de rociado de agua es otro factor importante al compactar con un compactador de neumáticos. Cuando el compactador comienza a compactar, los neumáticos están fríos y el asfalto se pega a menos que se rieguen con agua o con un agente humectante. A medida que el compactador trabaja, los neumáticos se calientan y el asfalto no se pega más, entonces se puede cerrar el sistema de rociado.

Compactadores Vibratorios

Se pueden usar los de doble tambor en todas las fases de la compactación asfáltica: Inicial, intermedia y terminado.

Dentro de los tambores se encuentran unas pesas excéntricas que crean la fuerza centrífuga, generando una serie de cargas de impacto que transmiten la energía de compactación a la capa.

Mientras mayor sea la distancia en que se desplaza el tambor hacia arriba y hacia abajo (amplitud) será mayor la energía de compactación.

Un método práctico consiste en ajustar la velocidad de compactación para que se produzcan cerca de diez impactos del tambor por pie para obtener un pavimento liso.

Algunos compactadores vibratorios tienen amplitud variable. Al compactar la franja de prueba, se debe determinar el ajuste de la amplitud que produce densidad con el menor número de pasadas. También existen compactadores con vibración independiente de los tambores, así el operador puede mantener ambos tambores vibrando, o uno vibrando y el otro estático, o ambos estáticos. Además pueden tener el sistema de vibración apagado para que el tambor no golpetee sobre la misma capa en el mismo lugar cuando se detenga y tienen reversor automático de pesas excéntricas para hacerlas rotar en la misma dirección del recorrido de la máquina.

EQUIPOS DE PAVIMENTACIÓN

En la actualidad debido al continuo avance en los procesos y mecanismos de los equipos de pavimentación y en general de construcción, la calidad de las vías está estrechamente relacionada con la calidad de los equipos empleados.

Según su categoría, el equipo puede cumplir una o varias funciones y operar en una o varias secuencias.

Los equipos utilizados en pavimentación básicamente cumplen funciones de extendido, nivelación y compactación. El extendido es el conjunto de operaciones por las cuales se realiza la puesta en sitio de una capa no compactada de espesor uniforme y que varía según las disposiciones del proyecto. Después que el material es extendido, se nivela y compacta, con el fin de que el nivel de la capa colocada y su regularidad geométrica estén de acuerdo con las especificaciones.

EQUIPOS DE PERFORACIÓN

A menudo en los diversos campos de la Ingeniería civil se hace necesario perforar diferentes tipos de materiales para lo cual se emplean equipos de perforación que se deben seleccionar teniendo en cuenta varios factores como el tipo y tamaño de la obra, la naturaleza del terreno, la profundidad y el tamaño requerido para las perforaciones.

Fuente. Nichols

Figura 4.42 Algunos tipos de brocas para perforar diferentes Materiales

Estos equipos constan básicamente de una broca que se escoge de acuerdo al material que se quiere perforar, una varilla de acero que va acoplada a la broca y un sistema eléctrico, neumático o hidráulico que les proporciona la energía y demás mecanismos necesarios para penetrar en el terreno.

Las brocas pueden encontrarse en tamaños desde 1 hasta 4-1/2”, variando en su medida cada 1/8 de pulgada. La profundidad de perforación con una broca de acero variará desde unas cuantas pulgadas hasta 30 o 40 pies o más, dependiendo del tipo de material.

La utilización de las distintas brocas se resume en la Tabla 6.31.

Tabla 6.31. Utilización de diferentes tipos de brocas

Las herramientas utilizadas en perforaciones son accionadas directamente por la energía del aire comprimido.

El compresor de aire se define como una máquina usada para comprimir aire a partir de una presión inicial generalmente atmosférica, hasta una presión de descarga más alta.

El compresor de aire, combinado con una serie de accesorios neumáticos, es una herramienta eficaz y versátil en casi todas las etapas de la construcción. El aire comprimido es transmitido a través de un tubo o manguera a la herramienta que está en operación, donde una porción de la energía es convertida en movimiento giratorio o alternativo, haciéndola funcionar.

Los compresores son muy empleados en la operación de herramientas tales como rompepavimentos, perforadoras y otras herramientas similares. Los requerimientos de presión y volumen de aire de las herramientas varían de 20 a 100 pies cúbicos por minuto o más. La mayoría de las herramientas requieren para su operación eficaz una presión de 70 a 90 libras por pulgada cuadrada. Estos requerimientos determinan el tipo de compresor de aire que debe ser usado.

EQUIPOS DE TRANSPORTE VERTICAL

Los equipos de transporte vertical se encargan de levantar cargas del terreno, para disponerlas en otros lugares; cuando el desplazamiento de la misma sobre la superficie no es pertinente por las condiciones de la obra o del material.

Montacargas

Son equipos diseñados para cumplir con una gran variedad de aplicaciones que requieren el levantamiento de diferentes elementos, por lo general, muy pesados. Vienen montados sobre neumáticos, lo que les brinda suficiente maniobrabilidad para acometer el trabajo en espacios pequeños. En el mercado se encuentran unas opciones de diferentes motores de gasolina o de diesel, además para adaptar la máquina aún más al trabajo hay horquillas especiales, accesorios hidráulicos, neumáticos más anchos o dobles con tracción en ambas ruedas y cabinas cerradas con calefacción como equipo operativo.

Generalmente, están compuestos por el bastidor, la cabina y el mástil. Este último es el que le permite realizar su labor de montacargas. El mástil está formado por dos columnas sujetas en la parte superior por vigas y en el espacio interior entre las dos columnas, están instaladas unas cadenas sujetas a poleas en la parte superior e inferior, estas cadenas permiten el desplazamiento en forma ascendente o descendente de una estructura denominada carro, sobre el cual descansa la carga.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.38. Montacarga

Grúas de Cable

La grúa es más eficiente que otras máquinas para casi todos los trabajos de elevación, pues no soporta el peso muerto de un cucharón y otros componentes para excavar. Se puede tener elevación más lenta y suave si se aumenta el número de cables y el operador puede ver mejor el gancho y la carga.

Hay unos pocos trabajos en donde un aditamento excavador es más conveniente, pues el cucharón se puede emplear para mover o voltear la carga para que sea más fácil ponerle una cadena alrededor. Pero, por lo general, el cucharón es más incomodo, en particular cuando el espacio de trabajo es limitado.

Las grúas elevan por medio de cadenas, eslingas, cables o tenazas, sujetos en el gancho y que sostienen la carga. La grúa puede constar solo de un cable para excavación o elevación que pasa sobre una polea en una punta de la pluma del tipo de celosía y baja hasta un gancho o una abrazadera. Para un control más preciso se conecta el cable en una polea viajera con un cable múltiple que llega hasta la polea o poleas de la punta de la pluma.

Una pala o grúa pequeña puede tener una pluma de grúa muy larga si el ángulo se mantiene alto y la carga es ligera.

Se puede agregar un pescante en la pluma normal para obtener más alcance y sostener cargas voluminosas sin peligro de que oscilen contra la pluma. El pescante está articulado en la punta de la pluma y se puede montar recto o en ángulo hacia abajo. Su cable de soporte está anclado en la pluma.

Una grúa destinada a trabajo de precisión, tal como montaje de acero estructural, suele tener acelerador de pie. En los lugares donde hay poco espacio las cargas se manipulan con poca aceleración y se puede obtener una velocidad más baja si se hace patinar el embrague.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.39. Grúa de cable

Para bajar las cargas se hace patinar el freno de elevación. En las grúas que tienen algún mecanismo de movimiento lento, la pluma se puede elevar o descender con la potencia del motor para dar un control más preciso del que se logra con el embrague y freno de elevación.

La capacidad de elevación de una grúa no depende principalmente de la potencia del motor sino de su balanceo. El punto o línea de equilibrio está en el extremo de las orugas o neumáticos y hacia la carga. El peso de la pala tiende a mantenerla plana contra el suelo; el peso de la carga, casi todo el de la pluma y la fuerza aplicada al elevar la carga, hacen que se incline.

Debido a que el punto de contacto con el suelo de casi todas las grúas es más largo que ancho, tiene mayor estabilidad del frente hacia atrás, que hacia los lados.

El equilibrio de una grúa se puede mejorar con la instalación de contrapesos (pero no al grado de producir esfuerzos en su estructura), mediante la elevación de la pluma de modo de acercar más la carga o con el empleo de orugas mucho más largas o con estabilizadores.

Grúa Hidráulica

En esta, la pluma de celosía ha sido sustituida por una caja hueca, telescópica de sección rectangular o trapezoidal, soportada por cilindros hidráulicos. El tren de rodaje en el que están montadas es semejante al utilizado en las grúas accionadas con cables.

Por lo general, emplea un estabilizador en cada esquina, que son de control hidráulico para movimiento lateral y para presión descendente. Cuando se utilizan, hay que hacerlos bajar hasta que soporten todo el peso de la grúa.

Fuente Nichols

Figura 4.40.Grúa hidráulica

En la cabina o puesto de control, el operador cuenta con una burbuja que le sirve de guía para nivelar la grúa con los estabilizadores.

La pluma está soportada en una unidad giratoria o tornamesa y a un lado de esta suelen estar la cabina y la estación de control.

La pluma tiene cilindros hidráulicos internos y, a veces, también cables y poleas para extenderla y retenerla en distancias considerables. Puede haber de dos a cuatro secciones telescópicas.

Lo más común es que haya tres secciones, llamadas la base, parte central y la polea. También puede haber una extensión con sujeción mecánica.

Para extender la pluma se requiere desenrollar el cable de elevación, esto lo puede hacer el operador liberando el malacate o existen varios indicadores automáticos para desenrollar el cable sin intervención del operador. Si hay una carga suspendida, se debe soltar en forma parcial para que se desenrolle lo preciso para compensar el que se enrolla en la pluma y que ni la eleve ni la baje.

En general, la pluma se debe mantener lo más corta que sea posible según lo permita el trabajo, a fin de mantener la estabilidad y reducir los problemas con los obstáculos sobre la cabeza.

Este tipo de grúa cuenta con un aparato electrónico que mide los esfuerzos en la pluma y hace sonar una alarma y enciende una luz si se excede de una carga segura.

Torre Grúa

Se usan para montaje y para manejo de materiales en edificios altos y otras estructuras que pueden manejarse desde una sola área de instalación, con una vía horizontal relativamente corta. Por lo general son estacionarias.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.41.Torre Grúa

Los equipos de esta clase comúnmente son ligeros, verticales, y sus mástiles son reticulados y tienen alturas que varían de 90 a 200 pies.

Un diseño básico de este tipo de equipo tiene una pluma horizontal y una plataforma para el contrapeso opuesta a ésta. Las unidades más pequeñas tienen una pluma cuya longitud varía desde unos 50 pies hasta 180 pies, y la plataforma tiene del 40 % al 50 % de la longitud de la pluma. La pluma y la plataforma se soportan mediante cables que pasan sobre la parte superior de un bastidor en “A” que sobresale uno 20 pies arriba del punto de soporte de la pluma. La carga se maneja mediante poleas situadas en la punta de la pluma, como en una grúa móvil. Sin embargo, en este caso con la integración del alto bastidor en “A”, en ángulo de la pluma puede tomar cualquier valor desde la horizontal hasta más de 60 grados hacia arriba.

Esta característica da a la torre grúa una altura máxima de casi 350 pies desde la vía.

Todas las partes de movimiento horizontal y de elevación de la grúa de torre giran en torno de la estructura del mástil como si se tratara de un puente giratorio. La mesa giratoria se encuentra bajo la cabina de control, la cual gira con la pluma y la estructura del contrapeso. La cabina de control de esta unidad se encuentra bajo la pluma, cerca de la parte superior del mástil.

En el mercado se encuentran torre grúas que pueden manejar cargas máximas de 6 a 40 toneladas. Las cargas más pesadas se mueven a menos de 100 pies por minuto, por lo que se requiere de varios minutos para elevarlas hasta la altura máxima. (Day David A, 1988 P.417).

EQUIPOS PARA EL MANEJO DEL CONCRETO

El método que se utilice en el manejo y transporte del concreto debe cumplir con varios requisitos tales como: evitar la segregación y permitir la colocación final antes de que el concreto llegue a su fraguado inicial.

El concreto puede manejarse y transportarse en carretillas, cucharones manejados con grúas, torres de levantamiento, ductos transportadores de banda, camiones de mezclado en tránsito o de volteo, bombas y tuberías. Cada método tiene ventajas y desventajas bajo ciertas condiciones. El método que se seleccione deberá permitir la utilización de un concreto que tenga las propiedades requeridas, tales como consistencia, tamaño máximo de agregado, etc.

Carretillas de Mano

Equipadas con ruedas neumáticas, pueden encontrarse en tamaños de 6 a 11 pies cúbicos y son adecuadas para el trabajo en obra. El tamaño más pequeño podrá acarrear casi 4.5 pies cúbicos y el tamaño grande cerca de 9 pies cúbicos por carga.

Cucharones

Pueden dividirse en dos grupos, los que se emplean con torres y los que se emplean con grúas mecánicas, cables, etc.

Los cucharones para concreto tienen compuertas en el fondo, de modo que el concreto fluye hacia abajo en dirección vertical. Estas pueden abrirse o cerrarse a voluntad para regular el flujo del concreto.

En algunas obras, es necesario utilizar una grúa o una torre para subir los cucharones de concreto. La ventaja de utilizar una grúa es la mayor movilidad, al permitir depositar el concreto en diferentes lugares al rededor de la estructura.

Ductos y Transportadores de Banda

Generalmente los ductos se fabrican de metal y con el fondo redondo. La pendiente debe calcularse para que todos los elementos que componen el concreto fluyan a una velocidad uniforme y se evite la segregación.

En los transportadores de banda el flujo uniforme y la alta capacidad de transporte representan ventajas, pero la tendencia a la segregación en el extremo de descarga es una desventaja. Para asegurarse de que el concreto caiga verticalmente, se debe instalar una escalera adecuada o un tubo en el extremo de descarga. Además, es necesario instalar un limpiador de banda para evitar que una porción del mortero se adhiera.

A no ser que puedan transportar el concreto sin producir su segregación, estos métodos no deben emplearse.

Fuente. Lumaco

Figura 4.34. Ductos para conducción de concreto

Camiones de Mezclado en Tránsito

Estas unidades son mezcladoras montadas sobre camiones. Si el agregado y el cemento se cargan en la planta central y el concreto se hace mientras la mezcladora viaja hacia la obra, a la unidad se le denomina mezcladora de tránsito. Si la mezcladora se emplea solo para transportar concreto premezclado que requiere agitación durante el acarreo para evitar la segregación, se le llama cuba agitadora.

Figura 4.35. Mezcladora de tránsito

Las mezcladoras de tránsito se encuentran en tamaños que varían de una a siete y media yardas cúbicas. Si la unidad se utiliza como cuba agitadora la capacidad será considerablemente mayor que cuando se utilice como mezcladora, ya que el concreto estará premezclado, y de esta manera ocupa un volumen menor que el de los agregados medidos en forma separada.

Cuando el concreto se mezcla durante un largo tiempo, disminuye el revenimiento y aumenta su resistencia durante periodos hasta de dos horas y media o más. Las especificaciones estándar para el concreto premezclado (ASTM C 84) establecen que este debe ser entregado hora y media después de haber adicionado el agua al cemento y al agregado, o el cemento al agregado

Camiones de Volteo

Es quizá, la máquina más conocida en movimiento de tierras, sin embargo también se utiliza con frecuencia en el manejo del concreto.

Consta de cuatro subconjuntos principales: el chasis, la unidad motriz, la cabina y la caja de volteo.

El chasis incluye el bastidor, parachoques, muelles, eje no propulsor, ruedas y neumáticos. La unidad motriz que está soportada en el chasis, consiste en el motor, embrague, transmisión, eje motor, diferencial y semiejes y la caja de volteo incluye la caja en sí, compuerta, protector para la cabina y el sistema y controles hidráulicos.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.36. Camión de volteo

Los camiones pequeños tienen motor de gasolina y los grandes tienen motor de diesel. Las capacidades pueden ser de 20 a 120 toneladas; los tamaños pequeños son poco comunes.

El elevador estándar consta de un par de cilindros extensores de acción directa, de tres etapas, que aplican potencia para elevar y potencia para el descenso. La potencia para descenso permite elevar la caja a un ángulo de 55º o más y, luego tira de ella hasta que la gravedad la baja por completo.

Para la operación de descarga, las puertas se accionan con cilindros hidráulicos o neumáticos para que se deslicen o giren de lado y hacia arriba en el exterior de la caja. La descarga se hace con la unidad en movimiento, sin ningún límite especial para la velocidad de avance y casi todos los materiales se pueden descargar con facilidad, aunque el camión retroceda en una pendiente.

Bombas para Concreto

Algunas veces el concreto se bombea a través de una tubería de acero. Este método es particularmente ventajoso en el revestido de túneles o cuando sea necesario colocar el concreto en lugares que no sean fácilmente accesibles a los equipos de mezclado, manejo, y colado. El equipo incluye una tolva de almacenamiento para evitar la segregación, montada sobre una bomba de tipo de pistón horizontal de acción simple, más una tuba de acero y otros accesorios.

Fuente. Lemaco

Figura 4.37. Bomba para concreto

Dependiendo del tamaño de la bomba, el diámetro de la tubería y del revenimiento del concreto, se puede llegar a movilizar tamaños de agregado de hasta tres pulgadas, mil doscientos pies en dirección horizontal.

EQUIPOS PARA PILOTAJE

Los pilotes pueden construirse utilizando diferentes métodos dependiendo de las condiciones del terreno y las necesidades de la obra. Pueden fundirse en un agujero previamente perforado (In-situ), pueden introducirse en el terreno bajo una carga estática o, generalmente se hincan en el terreno a golpes de un martillo o martinete.

Equipos para Construcción de Pilotes in-situ

Existen varios métodos, con la correspondiente variedad de equipos, para construir las pilas de cimentación vaciadas in-situ. Comúnmente se utiliza una grúa u otra unidad de elevación semejante, para manejar un eje de perforación conocido como Barra Kelly.

El eje vertical se acciona mediante una “mesa” giratoria horizontal de soporte, situada sobre el bastidor conectado al equipo de la grúa. Un gran engranaje horizontal instalado sobre la mesa hace girar la Barra Kelly para perforar.

Básicamente existen dos procedimientos diferentes para perforar los agujeros para pilas. En el proceso seco, la barrena puede ser del tipo de broca espiral, o bien un cucharón.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.45. Equipo de perforación para pilotaje

Una barrena de espiral perfora por su acción giratoria simultánea con su movimiento descendente en el terreno, bajo su propio peso. Esta extrae el material excavado por el mismo movimiento de rotación al tirar de ella hacia fuera del barreno. Para el método del proceso seco puede usarse una barrena de cucharón, la cual se deja caer en la tierra y su borde de pala o de cuchillo corta el material. Cuando deja de penetrar, el cucharón se cierra sobre el material y de esta forma es como extrae el mismo.

El cucharón tiene la ventaja, sobre la broca de espiral, de poder mover el material excavado bastante lejos de la boca del barreno, pero su efectividad se reduce después de que se llena y además trabajan más lento que las brocas de espiral.

En el proceso húmedo, como su nombre lo indica, se extrae el material del barreno en forma de suspensión en agua o lodo. La condición húmeda del material y el proceso mismo, por lo general requieren que se revista el agujero con el casquillo desde el comienzo de su construcción. Se utiliza un tubo del diámetro de la pila que ha de construirse, y se encaja en el terreno igual que un pilote, a medida que la oquedad se hace más profunda. El tubo de perforación va dentro del casquillo y conduce el agua hasta la cabeza cortadora. Desde ese punto, el agua circula en su retorno entre el tubo de perforación y las paredes del casquillo. El agua que asciende lleva consigo el material suelto que se corta. El agua que se derrama del casquillo de excavación se recolecta en una pileta para bombearse de nuevo a la tubería de proceso.

Otra variante de este tipo de equipos es la que utiliza el casquillo mismo para perforar. Para este tipo de equipo, el casquillo es la herramienta de perforación y tiene el borde inferior afilado. Este casquillo de acero o de concreto armado se hace girar para encajarse en el terreno. (Day David A, 1988 P.403-406)

Equipos para el Hincado de Pilotes

Martillo de simple efecto

Utiliza vapor o aire comprimido actuando sobre un pistón para elevar una maza que cae libremente golpeando el pilote.

Martillo de doble efecto

En el que la maza no solo se hace subir sino que es empujada hacia abajo por el vapor o el aire comprimido.

Martillo diferencial

En éste el vapor o el aire comprimido actúan para elevar la maza y la impulsan hacia abajo como en el caso del martillo de doble efecto, pero en éste, la presión del aire o del vapor permanece constante.

Martillo diesel

en el cual la explosión del gas-oil pulverizado hace subir la maza la cual se deja caer libremente

Martillo vibratorio

Emplea un par (o pares) de masas excéntricas giratorias en fase.

La energía del martillo se consume tanto en trabajo útil, haciendo penetrar el pilote en el terreno, como en pérdidas, comprimiendo el cabezal, comprimiendo el pilote, etc. Debido a la energía perdida en trabajo inútil suele ser más efectivo para la hinca un martillo de energía elevada. (Lambe, 1995, p.528-530).

EXCAVADORAS

Utilizadas para la excavación y cargue de material, en camiones de transporte, o simplemente para trasladar material de un lugar a otro. Actualmente son máquinas productivas, fiables y muy eficientes que realizan una gran variedad de aplicaciones en diferentes sectores productivos como la explotación de canteras y minas, dragado de ríos, construcción de vías, etc. Además tiene la ventaja que puede cortar y cargar al mismo tiempo, es decir, que cumple las tareas del tractor y del cargador. Una buena elección de la máquina es, sin embargo, esencial si se quiere conseguir todo el potencial posible de una excavadora.

Algunas de las ventajas de la excavadora de cadenas (u orugas) son la estabilidad, alcance y resistencia al desgaste, por lo que se considera que es la mejor elección, si se dispone de plataforma de transporte o si las máquinas no se mueven con frecuencia.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.22. Excavadora sobre orugas

La mayoría de las máquinas de cadenas puede ser equipada con tres opciones diferentes de tren de rodaje: estándar, largo y estrecho. El tren de rodaje estándar está diseñado para hacer frente a una amplia gama de aplicaciones, mientras que la versión de tren de rodaje largo permite aprovechar al máximo toda la capacidad de trabajo de la máquina. También se ofrece una versión de tren de rodaje estrecho, para aquellos clientes de países en los que existan limitaciones de anchura para la circulación en las vías y que requieran permisos especiales para el transporte de la máquina.

La adición de una hoja de empuje, común en las excavadoras de ruedas, aumenta la versatilidad de la excavadora.

Las excavadoras de ruedas, se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, entre las que se incluyen la conservación de carreteras, acondicionamiento de obras, manipulación de materiales y trabajos de nivelación y acabado.

La capacidad de la excavadora de ruedas para desplazarse rápidamente de un lugar a otro por carreteras pavimentadas, sin dañarlas, es una de sus principales ventajas, ya que permite utilizarla en diferentes obras el mismo día, sin tener que transportarla sobre plataforma.

Figura 4.23. Excavadora sobre ruedas con adición de una hoja de empuje

Fuente. Caterpillar

Figura 4.24. Accesorios para plumas de excavadoras. (Sup-izq) Martillo hidráulico, (Sup-der) Vibrocompactador, (Inf) Manipulador de materiales

Para aumentar la estabilidad y capacidad de trabajo, la excavadora de ruedas puede ser equipada con diferentes accesorios. Los estabilizadores aumentan significativamente la base de apoyo de la máquina y su estabilidad sobre superficies duras, al tiempo que permiten nivelar la máquina cuando sea necesario. La adición de una hoja de empuje permite realizar tareas ligeras de relleno de zanjas, empuje, nivelación y acabado.

Tanto las excavadoras de ruedas como de cadenas (u orugas), pueden ser equipadas con una Pluma de Dos piezas Ajustable (VA), que permite al operador variar el perfil de excavación de la máquina y colocar la carga, fácilmente, en cualquier lugar delante de la máquina. La pluma VA aumenta la suavidad de marcha y la visibilidad de las excavadoras de ruedas, cuando se desplazan por carretera.

También se han desarrollado otros tipos de pluma para atender necesidades específicas como la pluma desplazada diseñada para excavar lateralmente al lado de la máquina, la pluma recta para manipulación de materiales, la pluma de largo alcance para dragado y limpieza de acequias, la pluma de demolición

equipadas con implementos especiales y la pluma para construcción de túneles (con martillos hidráulicos incorporados).

La Pluma Giratoria está siendo cada vez más utilizada en las excavadoras más pequeñas, de menos de 10 toneladas, tanto de cadenas como de ruedas. Cuando se trabaja en lugares cerrados, la pluma giratoria permite mover los materiales sin tener que mover la superestructura de la máquina, así puede excavar junto a muros, vallas y otros obstáculos.

Se han desarrollado además numerosos balancines para aplicaciones especiales, entre los que se incluyen balancines de manipulación de materiales, equipados con tenazas, balancines equipados con implementos para demoliciones y balancines de limpieza de acequias y cunetas. Todos ellos están diseñados para que se pueda realizar el trabajo mucho mejor, más rápido y con un costo por tonelada menor.

Para la elección del cucharón más apropiado hay que tener en cuenta los siguientes factores: el cucharón o implemento tiene que estar perfectamente adaptado al peso y a la potencia hidráulica de la excavadora y por otra parte, debe tener un sistema de acople rápido que le permitirá cambiar de implemento en unos minutos.

Cálculos de Producción las Excavadoras

“Al igual que en las otras máquinas de movimiento de tierras, la producción de la excavadora y retroexcavadora, corresponde a la cantidad de material por carga del cucharón, multiplicada por el número de cargas del cucharón en cada hora” (Escuela de Ingenieros militares, 1984 p.104).

Carga del cucharón

La cantidad de material que carga el cucharón en cada ciclo, depende del factor de llenado del material. La Tabla 6.23 indica los factores de llenado para varios materiales.

Tiempo de ciclo

Consta de cuatro pasos: carga y descarga del cucharón y oscilación con y sin carga. En razón a que la estimación del tiempo de ciclo depende del grado de facilidad de carga del material, del peso de la carga útil, de la profundidad del corte, de la altura del montón de tierra y del ángulo de oscilación, es difícil calcularlo antes de iniciar el trabajo.

La producción está determinada por la siguiente fórmula:

(4.12)

Donde:

P = Producción en m3 / h

Q = Carga útil por ciclo

C = Número de ciclos por hora

K = Factor de eficiencia

Si el tiempo de ciclo y la carga útil del cucharón pueden preverse con exactitud, se pueden utilizar las tablas de producción estimadas que algunos fabricantes suministran.

Producción de apertura de zanjas con excavadora

Cuando se abren zanjas con excavadora, una forma lógica de indicar la producción es con la tasa de excavación expresada en metros o pies lineales por hora o por día. La producción al abrir las zanjas depende del rendimiento en movimiento de tierra con la excavadora que se use, y de las dimensiones de la zanja. La producción en movimiento de tierra se convierte del modo siguiente a producción de zanjas.

(4.13)

(4.14)

Para máquinas utilizadas sólo en apertura de zanjas. La Figura 4.25 de conversión de apertura de zanjas proporciona un modo fácil de convertir m3 por hora a metros lineales cuando se conocen las tasas de excavación en m3/h y el volumen de la zanja en m3/m.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.25.Conversión en apertura de zanjas- m3/h a m lineales / h

El ejemplo que sigue muestra la forma de usar dicha tabla de conversión.

Ejemplo 5

Un contratista debe producir 1000m de zanjas por jornada de 10 horas. Las mediciones muestran que la zanja contiene 1.5 m3 en banco por metro lineal, y el factor de expansión se estima en un 30%. ¿Cuál debe ser la producción a fin de terminar el trabajo a tiempo si trabaja a razón de 50 minutos por hora?

Solución

Lo primero que se debe hacer, es convertir la producción requerida a metros por hora y el volumen en m3 en banco a m3 sueltos.

Ahora, partiendo de 100 m/h en la escala vertical de la Figura 4.25, se traza una línea horizontal hasta encontrar la diagonal que corresponde a 2.0 m3s/h, en este punto se baja hasta encontrar la escala horizontal y el punto de intersección es 200 m3 sueltos / h (horas de 50 minutos).

Además de este método para calcular la producción de zanjas, Caterpillar en su manual de rendimiento, utiliza el método de nomograma para calcular el tamaño del cucharón según las dimensiones de la zanja y la tasa de producción lineal. Es importante aclarar que en estos métodos se trabaja con valores aproximados de la densidad de los materiales, el llenado del cucharón y los tiempos de ciclo, por lo tanto los datos obtenidos con estos métodos, también son aproximados.

Ejemplo 6

Un contratista de trabajos de alcantarillado tiene una excavadora 325 Caterpillar con pluma de dos piezas y brazo corto. Quiere cotizar para un trabajo de una zanja de 3.1 m de profundidad que mide 1.8m en la parte superior y 1.2m en el fondo. Para terminar el trabajo a tiempo debe abrir una zanja a 9m/h. El material es arena y grava con un factor de carga de 0.9 y un factor de llenado del cucharón del 100%. Trabaja 54 minutos por hora. La mitad del tiempo excavando y la otra mitad tendiendo los tubos. El tiempo de ciclo estimado es de 23 segundos incluyendo un giro de 90º.

Solución

Se deben seguir los pasos mencionados a continuación, utilizando los nomogramas de apertura de zanjas (Figura 4.26).

1. Ubicar la profundidad de la zanja (3.1m) en la escala A y el ancho promedio de la zanja (1.5m) en la escala B.

2. Conectar A y B mediante una línea recta y proyectar esta a la escala C para obtener el volumen del banco por metro.

3. Ubicar el factor de carga estimado (0.9) en la escala D

4. Conectar C y D mediante una línea recta y proyectar esta a la escala E para obtener el volumen suelto por metro.

5. Situar la producción lineal requerida (9m/h) en la escala G

6. Conectar E y G. Transferir la producción por hora encontrada (escala F) a la escala K.

7. Ubicar el tiempo de ciclo (23 seg) en la escala H.

8. Calcular el tiempo de excavación (54min/2 = 27 min) y registrarlo en la escala I

9. Conectar H e I mediante una línea recta y proyectar esta a la escala J para obtener los ciclos por hora.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.26. Producción de apertura de zanjas

10.Conectar J y K mediante una línea recta y proyectar esta a la escala L para obtener el volumen requerido por ciclo.

11.Situar el factor de llenado estimado del cucharón (100%) en la escala M.

12.Conectar L y M mediante una línea recta y proyectar esta a la escala N para determinar el tamaño del cucharón necesario.

Nota: Asegúrese que el ancho del cucharón no excede el ancho mínimo de la zanja y que el peso del cucharón y de la máquina no exceden la capacidad de peso, en orden de trabajo de la máquina.

IRRIGADOR DE ASFALTO

Es un carrotanque que transporta emulsión asfáltica, el cual, en su parte inferior tiene una bomba de precalentamiento y una válvula de paso que al ser abierta, permite la salida de la emulsión hasta una flauta; de ahí, el líquido sale por unos orificios, en chorros uniformes, cubriendo un área de unos 2.5 cm, o más, (dependiendo del largo de la flauta); a medida que el líquido va fluyendo, el vehículo va avanzando sobre el área que se va a pavimentar.

El irrigador de asfalto es utilizado en la fase inicial de pavimentación. La emulsión que riega, durante su recorrido, sirve como fijante del asfalto.

Fuente. Lemaco

Figura 4.49. Irrigador de asfalto

LAS TRAÍLLAS

Conocidas también con los nombres de Escrepas de transporte, o Gemelas, y otros varios nombres comerciales. Son máquinas para excavar, conformar y acarrear. Cuentan con una caja montada en el centro que transporta o arrastra cargas. Pueden ser arrastradas por tractores de orugas, de ruedas o tener propulsión propia. Estas últimas cuentan con ejes (de uno a cinco ejes sencillos o dobles) y pueden ser operadas mediante cables, cilindros hidráulicos, motores eléctricos o controles manuales. (Nichols, 1983).

Fuente. Caterpillar

Figura 4.9. Traílla sobre ruedas

El ciclo normal de las Traíllas comprende la excavación, acarreo y distribución del material. Pueden trabajar solas si es necesario, pero su rendimiento generalmente aumenta si se ayuda de otras máquinas. Trabajan en capas delgadas tanto al cortar como al vaciar, sin tener límite en el número de capas, de manera que su eficiencia no se afecta especialmente por la profundidad del corte o por la altura del terraplén. Su uso produce una compactación considerable de los terraplenes, y favorece el uso correcto de los rodillos. Cuando las condiciones son favorables, puede mover tierra a un costo menor por yarda cúbica que cualquier otro equipo de movimiento de tierra, excepto las palas gigantes y las dragas de arrastre. Es económico utilizar traíllas remolcadas, cuando las distancias se encuentran entre los 90 metros y los 450 metros; mientras que las mototraíllas pueden utilizarse en distancias comprendidas entre los 270 y 1.500 metros.

Estas máquinas no solamente son excelentes para mover grandes volúmenes; sino también para hacer conformaciones de precisión. La cuchilla va entre las ruedas delanteras y las traseras de manera que el operador puede controlar la posición con mucha precisión. Si las condiciones permiten disponer de tiempo, puede cortar o terraplenar la rasante con precisión, y cuando el espacio es suficientemente ancho para hacer maniobras, puede también dar bombeos y taludes.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.10. Perfil de una trailla

Cálculos de Producción de las traíllas

La Escuela de Ingenieros Militares (1984), explica que la estimación de la producción horaria de las mototraíllas, se realiza mediante el cálculo de: Carga útil, ciclos/hora, factor de eficiencia y factores de corrección a que haya lugar.

Carga útil (Q)

Hace referencia a la carga por ciclo, la cual depende de la capacidad de la caja de la traílla. Para obtener este valor, se multiplica la capacidad de la caja de la traílla que se encuentra en las especificaciones del equipo, por el factor volumétrico (ver la Tabla 6.13).

Q = q x Fv (4.7)

Donde,

Q = Carga útil

q = Capacidad indicada

Fv = Factor volumétrico

Ciclos/hora (ch)

Se obtiene dividiendo 60 minutos, por el tiempo de ciclo en minutos (Cm).

Para obtener el tiempo de ciclo, se debe conocer:

Tiempo de carga

Este se encuentra en las especificaciones dadas por las casas fabricantes.

Tiempo de acarreo

Se encuentra dividiendo la distancia de acarreo por la velocidad, la cual viene dada en las gráficas correspondientes en la hoja de especificaciones de la máquina.

Tiempo de descarga

Al igual que el tiempo de carga, se considera tiempo fijo y es dado por los fabricantes del equipo.

Tiempo de retorno

Se encuentra dividiendo la distancia por la velocidad.

La Producción por hora de las traíllas se establece mediante la siguiente fórmula:

P = Q x Ch x E (4.8)

Donde,

P = Producción en una hora

Q = Carga útil

Ch = Ciclos por hora

E = Factor de eficiencia

Algunos fabricantes de traíllas dan gráficas para el cálculo de los tiempos variables (acarreo y retorno), los cuales se pueden utilizar para establecer el tiempo de ciclo. De igual manera es importante considerar las pendientes, (cuando las hay), durante el acarreo y el retorno.

Ejemplo 2

Se requiere extraer 100.000 m3 en banco de tierra vegetal que tiene una densidad de 950 kg/m3

suelto, en un proyecto ubicado a nivel del mar. Se trabajan 50 min/hora, 10 horas al día. El trabajo se debe realizar en 60 días o menos. Se cuenta con mototraíllas Caterpillar 631E serie II con tractores Caterpillar D9R para aumentar la eficiencia en la carga. Las traíllas tienen una capacidad colmada de 23.7 m3 sueltos (ver la Tabla 6.17 de especificaciones para traíllas). El acarreo es de 1.500 metros y presenta una pendiente adversa del 7% en los últimos 750 metros. El camino se repara muy poco, no se riega, cede bajo la carga y esta conformado por tierra suelta, con baches y surcos.

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento

Tabla 6.17. Especificaciones de moto traíllas estándar

Solución

Según la ecuación (4.8.), la producción de las traíllas se calcula multiplicando la carga útil por los ciclos por hora y por la eficiencia del trabajo. Se deben seguir los siguientes pasos:

Calculo de la capacidad de la máquina

La carga útil de la traílla se halla multiplicando la capacidad colmada que viene dada en las especificaciones de la máquina por la densidad del terreno en el que va trabajar.

Carga útil = 23.7 m3 x 950 Kg. / m3 = 22.515 Kg.

Debido a que la producción se expresa en m3/hr, es necesario expresar la carga útil en m3, para esto se debe multiplicar la capacidad colmada de la máquina por el factor volumétrico del suelo que se encuentra en la Tabla 6.13 y que para la densidad del terreno del ejemplo (950 Kg. / m3) es 0.7.

Carga útil = 23.7 m3 x 0.7 = 16.59 m3 en banco

Calculo del Tiempo de ciclo

Para hallar el tiempo de ciclo se deben calcular los tiempos fijos y variables, los cuales están determinados por el tiempo de carga, de acarreo y de descarga.

Tiempo de carga

De acuerdo con la Tabla 6.18, el tiempo de carga para esta traílla trabajando con un tractor D9R es de 0.6 min.

Fuente: Caterpilar. Manual de rendimiento, 200, p. 9-10

Tabla 6.18. Tiempos fijos típicos para las traíllas

Tiempo de acarreo

Para hallar el tiempo de acarreo es necesario encontrar primero, la velocidad, para esto se emplean las gráficas que vienen con las especificaciones de los equipos. Estas gráficas están en función del peso bruto, la tracción utilizable y la resistencia total o pendiente efectiva, la cual está dada en porcentaje. El peso de la mototraílla 631E serie II vacía, según la Tabla6.17 de especificaciones, (con tanque de combustible lleno y con el operador) es 44.210 Kg., entonces el peso bruto de la máquina es:

44.210 Kg. + 22.515 Kg. = 66.725 Kg.

De la unidad modular 3,

Rt = Rr + Rp

Donde:

Rt = resistencia total

Rr = Resistencia al rodamiento

Rp = Resistencia por pendiente

Entonces, para la primera parte del recorrido (750m) la resistencia total es igual a la resistencia al rodamiento ya que el terreno es plano, en la Tabla 6.19 se encuentran algunos valores para el factor de resistencia a la rodadura en diferentes tipos de terrenos. Para las condiciones del camino del ejemplo, este factor es de 5%.

Rt = Rr

Rr = 5%

Ahora se halla la resistencia total para la segunda parte del recorrido.

Rt = Rr + Rp

Rt = 5%

Rp = 7%

Rt (%) = 5% + 7% = 12%

El siguiente paso es hallar la velocidad para los dos tramos con los datos obtenidos de la resistencia total y el peso bruto de la traílla. Para esto se utiliza la Figura 4.11, entrando con el valor del peso bruto en la escala superior y trazando una línea vertical hasta encontrar la diagonal que pertenece al 5% de resistencia total (para la primera parte del recorrido) y luego trazar una línea horizontal hasta encontrar la curva que determina el cambio que se debe utilizar. En este punto, se traza una línea vertical hasta cortar la escala inferior, este punto de corte determina la velocidad óptima en la que debe trabajar el equipo en las condiciones dadas.

Para la segunda parte del recorrido se sigue el mismo procedimiento pero teniendo en cuenta que la resistencia total es del 12%.

De la Figura 4.11, se obtuvieron los siguientes resultados:

Primer tramo: 32 Km./h en 7ª velocidad

Segundo tramo: 13 Km./h en 4ª velocidad

Teniendo la velocidad se puede obtener el tiempo de acarreo así:

El tiempo total de acarreo es de 4.84 minutos.

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento 2000Figura 4.11. Rendimiento en pendiente de la trailla 631E serie II de Caterpillar

Tiempo de descarga

De acuerdo con la Tabla 6.18 el tiempo de descarga para la traílla 631E serie II es de 0.7 min.

Tiempo de regreso

Para calcular el tiempo de regreso se debe calcular la velocidad para los dos sectores del recorrido cuando la traílla va vacía.

Como ya se había dicho la traílla vacía tiene un peso de 44.210 kg (Tabla 6.17)

Los primeros 750 m de regreso tienen una ayuda por la pendiente del 7%

Entonces:

Rt = Rr – Rp

Rt = 5% - 7%

Rt = -2%

Esto indica que en esta parte del recorrido no hay resistencia, sino pendiente favorable del 2%

Para encontrar la velocidad en esta parte del recorrido se utiliza la Figura 4.12, siguiendo el mismo procedimiento utilizado en la gráfica 4. En la escala superior se ubica el peso bruto de la máquina que en este caso es el de la traílla vacía, luego se traza una línea vertical hasta encontrar la diagonal que pertenece al 2% de pendiente favorable, luego se traza una línea horizontal hasta la curva que indica el cambio y por último, desde este punto se traza una línea vertical hasta cortar la escala inferior, el punto de corte es la velocidad óptima a la que debe trabajar la traílla en las condiciones dadas. Según la Figura 4.12, la velocidad para el primer tramo es de 54 Km./h.

La velocidad para el segundo tramo se halla con la Figura 4.11, pues aunque no hay pendiente, si hay resistencia que es la resistencia al rodamiento (5%). Teniendo en cuenta este valor y que el peso de la traílla vacía es de 44.210 Kg, se determina la velocidad con el procedimiento explicado anteriormente.

El valor obtenido para la velocidad en el segundo tramo fue 44 Km. /h.

Una vez encontrada la velocidad para los dos tramos se puede hallar el tiempo de regreso así:

El tiempo total de regreso será igual a:

0.84 min. + 1.02 min. = 1.86 min.

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento (2000)

Figura 4.12. Retardación de la 631E serie II

Tiempo total del ciclo

Calculo de la Producción Horaria

Para hallar la producción por hora se utiliza la fórmula (4.2.)

P = Q x Ch x E

Donde:

P = Producción en una hora

Q = Carga útil



Ahora para aplicar la fórmula es necesario hallar los ciclos por hora y el factor de eficiencia, pues la carga útil se determinó en el paso 1.

Por último, recordando que Q = 16.59 m3 y con los datos obtenidos anteriormente se halla P

P = 16.59 m3 x 7.5 ciclos / hr x 0.83

P = 103.28 m3 banco /hr.

Calculo de la producción final (P)

Teniendo en cuenta las condiciones generales del proyecto, según la Tabla 6.21 se considera un factor de corrección de la producción del 75%.

Fuente: Escuela de Ingenieros Militares, 1984, p. 172

Tabla 6.21. Guía para la determinación del factor de producción en construcciones

Producción final (P)

P = 103.28 m3 banco /hr. x 0.75

P = 77.46 m3 banco /hr

Determinar el Número de traíllas necesarias

Para determinar el número de traíllas necesarias, se debe establecer la producción horaria requerida para realizar el trabajo así:

Se requieren 3 traíllas para cumplir con el trabajo en menos de 60 días.

Fuente. Caterpillar. Manual de la traílla 615

Figura 4.13. Traílla transportando material

MANTENIMIENTO

El mantenimiento consiste en atender la maquinaria pesada sistemáticamente, para reducir las reparaciones.

Una inversión moderada del tiempo del operador, del mecánico, y del contador reembolsan una y otra vez con la mayor vida, el mejor funcionamiento y el costo reducido de las reparaciones.

Los fabricantes de los equipos especifican el mantenimiento que se debe hacer, sin embargo mencionaremos el mantenimiento más corriente:

Programa de Lubricación

Las máquinas nuevas casi siempre vienen con instrucciones impresas sobre lubricación. Algunas son muy elaboradas, y algunas muy sencillas pero todas ellas indican que puntos deben lubricarse, con qué frecuencia, y con qué producto.

Lubricación con grasa

La grasa en los cojinetes antifricción dura mucha más que en lo bujes. Las bolas o los rodillos ruedan en vez de deslizarse, por lo cual hay menos efecto de rascado y calor producido por la fricción. El problema es suministrar la grasa adecuada en la cantidad precisa.

Si los cojinetes reciben demasiada grasa, ya sea por que el depósito este demasiado lleno o la grasa sea muy delgada para formar un canal en ella, las bolas o rodillos deben batirla. Esto produce fricción que absorbe potencia y produce calor. El calor puede ser suficiente para destruir la película de aceite y se produciría más calor por el contacto de metal con metal, con lo cual el cojinete se puede sobrecalentar y dañar. Una decoloración negra o azul negruzca indica sobrecalentamiento.

Los programas de lubricación con grasa dependerán de la clase de servicio, el tamaño de los depósitos de grasa y la eficiencia de los sellos. Estos sean quizás el componente más importante. Los rodillos de las orugas solían necesitar engrase cuando menos cada 8 a 10 horas y muchas veces cada dos horas cuando trabajan en lodo y agua. Ahora con el mismo tiempo de servicio y sellos de mucha mayor eficacia, algunos necesitan lubricación solo cada 1000 horas o solo cuando se desmontan los rodillos para recubrirlos con metal.

Lubricación por salpicado

Los cojinetes instalados en transmisiones, mandos finales y otras cajas de engranes se lubrican con aceite que se bombea o se salpica desde un deposito en el fondo de la caja o por inmersión. Si se sabe que la máquina va a estar parada por mucho tiempo, es conveniente cambiar el aceite del motor, de la transmisión, etc.

Sistema Eléctrico

Las baterías requieren muy poca atención, pero es absolutamente indispensable revisarlas. Deben tener agua suficiente, carga suficiente y caja y terminales limpias, y conexiones firmes pero no muy apretadas.

Los intervalos para revisar la cantidad de electrolito (mezcla de agua y ácido) en una batería varían de una vez a la semana en tiempo caliente a una vez al mes cuando hace frío.

Mantenimiento de los Frenos

Los frenos no aparecen en forma prominente en la mayor parte de los cuadros de mantenimiento, pero pueden ser muy importantes. Los frenos de la dirección pueden ajustarse cuando se vea que es necesario, pero los frenos para el equipo con llantas neumáticas de la actualidad deben estar en las mejores condiciones. Si no lo están el buen operador perderá tiempo y rendimiento por manejar con precaución, y el malo correrá riesgos que producirán accidentes.

La mayor parte de los frenos deben ajustarse cuando están fríos, pero se usan cuando están calientes. La mayor parte de ellos se aflojan cuando están calientes y cambian de forma perdiendo eficacia. Si se ajustan de manera que apenas trabajen cuando están fríos, no tienen reservas para aguantar el calor y es probable que fallen completamente cuando más se necesiten. El pedal del freno hidráulico no debe llegar nunca al piso. El mecánico no debe atenerse a que el operador informe que los frenos están flojos, sino que se deben revisar periódicamente.

El Embrague

Estos son los conjuntos más fáciles de revisar durante el programa de inspección, y probablemente no existe otra parte de la máquina que se deteriore tan rápidamente si se usa en malas condiciones. Es necesario revisar su ajuste cada vez que se haga una inspección de rutina, aunque en su programa este indicado que se haga una vez a la semana.

Prácticamente todos los embragues tienen un cojinete para desconectarlo y un collar movido por un pedal o palanca. Cuando el embrague esta conectado queda libre, cuando esta desconectado, el collar sostiene la presión del plato del embrague contra la tensión de un resorte. Conforme se gasta el forro, los resortes empujan el plato de presión hacia adentro y el ajuste se cierra, hasta que el collar soporta la presión indirecta de los resortes todo el tiempo. El primer resultado es producir un desgaste innecesario en el mecanismo de desembrague. Cuando se desgastan más los forros, los resortes no pueden conectar por completo el embrague, porque los detiene el collar, y el embrague se resbalara. El deslizamiento acelera el desgaste, y en estas condiciones es muy fácil quemar un embrague.

Mientras que exista un juego libre entre el collar y el mecanismo de desembrague no sucederán ningunas de estas cosas.

Sistema de Enfriamiento

Los sistemas de enfriamiento de los motores se deben revisar en las máquinas en buenas condiciones solamente una vez a la semana, otras pueden requerir una atención diaria.

En clima caliente un sistema de enfriamiento debe contener agua y un buen inhibidor para la corrosión. En clima muy frío debe tener agua y un anticongelante permanente, que generalmente contiene alguna sustancia anticorrosiva. Dos veces al año se debe lavar el sistema, cuando se le pone anticongelante o cuando se le quita. Las mangueras se revisan, si se les puede clavar una uña su vida termino y deben cambiarse, si la bomba esta goteando debe ser reparada o cambiada.

A las bandas con las que se mueve el ventilador, la bomba de agua y el generador, se les debe comprobar la tensión, que no estén engrasadas, y que no estén desalineadas, raspadas o rotas.

Tuberías para el Combustible

Un motor diesel no puede tolerar ninguna suciedad en el combustible que llega a la bomba de alta presión y/o a los inyectores. Esta protegido por una serie de filtros, que es necesario limpiar o cambiar a intervalos determinados por la limpieza del combustible que se pone en el tanque, por las condiciones internas del tanque y de las tuberías, y por el tipo de servicio.

Los motores a gasolina son un poco menos sensibles, pero una pequeña porción de suciedad en un lugar inconveniente del carburador, puede impedir que funcione correctamente, y la suciedad en el combustible se puede convertir fácilmente en suciedad para el motor.

MÁQUINAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS

Antes de comenzar a describir los equipos más utilizados en movimiento de tierras, se debe tener en cuenta que hay diversos tipos de materiales que se pueden encontrar al realizar las excavaciones; por lo tanto el equipo escogido debe ser el que más se ajuste a las condiciones del terreno. En general, el material a excavar se puede dividir en tres clases que son: Roca, conglomerado y material común. La roca es cualquier material que requiera utilizar explosivos para una excavación eficiente con la mayoría de las máquinas. El conglomerado es roca de diámetro menor a un metro, rodeado por una matriz arcillosa cementante. Por su parte, por material PR POr El común se conoce el conjunto de materiales fáciles de excavar.

MÉTODOS DE PERFORACIÓN

Los métodos empleados se pueden clasificar dependiendo de la forma en que se rompe el material así:

Perforación por Rotación

En este método la varilla se hace girar para romper y triturar el material penetrando con rapidez las formaciones no consolidadas. Las partes básicas de una máquina perforadora rotatoria son: una torre de perforación y elevación, una mesa giratoria operada mecánicamente, que hace girar la tubería de perforación con su broca o un cabezal de potencia que se desplaza verticalmente sobre la torre de perforación y reemplaza la mesa giratoria; una bomba para impulsar el lodo de perforación a través de una sección de mangueras, una unión giratoria entre la tubería y la punta de la broca, y un motor.

El lodo de perforación que es impulsado por una bomba a través de la manguera, la punta rotatoria, la tubería de perforación y la broca, eleva los cortes limpiando así el agujero y además cumple con otras funciones, tales como: dar soporte adecuado a la pared del agujero ejerciendo suficiente presión que exceda la de la tierra y cualquier presión que pueda causar un derrumbe; mantener los cortes en suspensión y permitir el enfriamiento de la sarta de perforación.

Además del lodo, el medio de limpieza cuando se emplea el método de rotación, puede ser con aire, o circulación contraria; esto depende básicamente del diseño de la maquinaria y de la situación que se viva en el área de trabajo.

Cuando se perfora en seco se suele usar una barrena Helicoidal de barra de acero espiral de sección rectangular que son las que mejor extraen el polvo del barreno.

Las brocas más indicadas para usar en formaciones no consolidadas de arcilla y arena, son las barrenas de fricción de diseño de cola de pescado o de tres direcciones.

En las formaciones de grava gruesa y las que contienen guijarros, pueden utilizarse las barrenas de rodillos o trépanos. Estos al girar ejercen acción trituradora y de corte sobre la formación dura.

Perforación por Percusión

Se fundamenta en el principio de la caída libre de una broca bastante pesada, golpeando y penetrando de esta forma en el suelo.

En la perforación por percusión, la barrena o varilla, con su broca apoyada sobre el fondo de la perforación recibe golpes por medio del émbolo de la perforadora y al mismo tiempo gira regularmente, logrando penetrar en la roca y arrancar pequeñas partículas de esta.

Las barrenas pueden ser forjadas con la broca o ser de acople para intercambiar brocas a medida que se desgastan.

Las barrenas pueden ser de sección circular, hexagonal u octagonal, con diámetros que oscilan entre 22 y 23 milímetros. A su vez pueden ser macizas helicoidales o huecas, esta últimas son las más empleadas, ya que absorben el polvo o al inyectarles agua mantienen limpio el fondo de la perforación y se refrigera la broca.

Fuente. R.L. Peurifoy, 1979

Figura 4.43. Corte seccional de una perforadora de mano

Las barrenas macizas se utilizan en perforación de barrenos ascendentes con inclinación mayor de 45º, en los que el polvo sale por si solo del barreno.

Las brocas más usadas en barrenas para perforadoras por percusión son la broca recta, la broca doble, en cruz, en X, en Z, y en estrella de 6 y 3 aristas, el diámetro de la broca debe ser 4 a 6 mm más pequeño que el diámetro de la barrena para que el polvo pueda evacuarse en forma fácil.

La utilización de brocas de metal duro es cada día más frecuente, ya que aún en perforación por percusión demuestran mayores ventajas sobre las brocas de acero; se pueden obtener avances en la perforación de un 50 a 150% mayores, obteniéndose los mayores rendimientos en rocas duras.

La pérdida de calibre llega a una centésima parte del de las brocas de acero. Por lo tanto el diámetro de perforación disminuye de modo insignificante, con lo cual el cambio de brocas es solo necesario en perforaciones grandes y en roca dura.” (CAICEDO LOPEZ Rodrigo, Octubre 1985).

Los martillos son taladros neumáticos que pueden ser ligeros, semipesados, pesados y superpesados, los cuales solo pueden ser utilizados con ayuda de mecanismos de sujeción y de avance y son llamados Perforadoras de Martillo.

Los martillos ligeros se emplean en terrenos blandos y en semiduros ocasionalmente, también en lugares estrechos y en terrenos agrietados, obteniendo un avance en terrenos blandos y medianos de 10 a 20 cm/min y pueden ser accionados a mano. Se clasifican de acuerdo a su peso, por ejemplo de 45 ó 55 libras. Una unidad de taladro completa consiste en un martillo, una varilla de acero y una broca.

A medida que el aire comprimido fluye a través del martillo, causa el movimiento de un pistón que a una velocidad hasta de 2.200 golpes por minuto, produce el efecto de martillo. La energía de este pistón se transmite a la broca a través de la barra del taladro que se hace girar lentamente después de cada golpe para que las puntas de la broca no peguen en el mismo lugar todo el tiempo. Una parte de aire fluye a través de un agujero en la barra del taladro, y en la broca, para sacar las partículas de roca desintegrada del orificio y para enfriar la broca. Para taladros húmedos, se utiliza agua en vez de aire para limpiar los agujeros.

Los martillos semipesados que también pueden ser accionados a mano, se utilizan en todo tipo de terreno, en los sitios donde las máquinas de mayor rendimiento no puedan ser aprovechadas plenamente, permiten avances de 20 a 50 cm./min.

Los martillos pesados se utilizan principalmente para la ejecución de barrenos descendentes hasta de 10 m de profundidad y pueden taladrar agujeros de 2-1/2”de diámetro. Por lo general la barra del taladro se suministra en longitudes de 2 pies de variación, pero existen longitudes mayores.

Las perforadoras de martillo o superpesados se emplean en combinación con mecanismo de avance automático, en trabajos acelerados de galerías y túneles, para perforar barrenos de gran diámetro (4- 1/2”) y para ejecutar perforaciones de mayor profundidad, de reconocimiento y con inyección, con ellas se logran avances de 50 y 100 cm /min.

Varían en peso desde 75 hasta 260 libras y las barras o vástagos pueden obtenerse en longitud de 24, 30, 36, 48 y 60 pulgadas.

Perforación por Roto-Percusión

Este sistema combina la percusión y la rotación con lo cual facilita la acción demoledora considerablemente. El número de golpes por minuto suele ser el doble de los utilizados en la percusión y llegan hasta 3000 y 5000 golpes, con una fuerza de choque de 3 a 4 Kg., la velocidad de rotación se puede regular entre 80 y 300 rpm. La presión exterior necesaria es algo más baja que en la rotación y oscila alrededor de los 1000 Kg. La presión del agua de inyección debe ser como en la rotación de 6 a 8 atmósferas.

El varillaje y las brocas utilizadas en este tipo de perforación es el mismo que se utiliza en la perforación por percusión

Perforación por Vibro-Rotación

En este sistema la perforadora además del giro continuado o rotación se superpone una vibración de la barrena del orden de 5000 a 6000 vibraciones por minuto, con un vaivén de 1 ó 2 mm lo cual facilita la mordedura de la barrena sobre la roca, reduciendo así el desgaste sobre roca dura.

Estos tipos de perforadoras arrancan trozos de la roca sin molerla como sucede con la perforadora rotativa, por lo tanto el consumo de energía es menor.

Para mecanizar los trabajos de perforación y aumentar el rendimiento, existen diferentes tipos de mecanismos de perforación. A continuación se nombran algunos.

El Taladro de Vagoneta

Es una perforadora superpesada montada sobre ruedas, se utiliza en canteras a cielo abierto, para perforaciones con diámetros mayores de 4-1/2” y para profundidades de perforación mayores de 9m.

Son versátiles, se perfora en cualquier ángulo, tanto vertical como horizontal. El varillaje viene en longitudes de: 1.85 a 4.5 o más metros.

El Track Drill

Reemplaza al anterior en trabajos de construcción y minería a cielo abierto y subterráneo por su habilidad de translación, su rendimiento es tres veces mayor. Perfora en cualquier dirección, desde los 15 grados, todas las operaciones son ejecutadas con aire comprimido.

El Jumbo de Perforación

Consiste en un tren de perforadoras montadas sobre una plataforma o sobre un vehículo, tienen potentes dispositivos de empuje y dan altos rendimientos utilizados en avances de grandes galerías y túneles.

Perforadoras sobre orugas

Es el equipo de perforación que más se utiliza para agujeros con diámetros de 2-1/2” a 4-1/2” y hasta 80 o 100 pies de profundidad. Algunos modelos pueden perforar agujeros más grandes y profundos, pero con menor eficiencia que la torre móvil de gran tamaño o las perforadoras con mástiles articulados.

En este tipo de perforadoras, el cuerpo y la torreta están montados en un par de orugas, la pluma está sujeta en la torreta que se puede elevar, descender y girar y el mástil se encuentra en la punta de la pluma, a lo largo de este se mueve la perforadora horizontal de percusión a través de un sistema neumático o hidráulico. La potencia es suministrada por un compresor separado, remolcado por el equipo de perforación.

Las orugas son del tipo utilizado en los tractores, pero son más estrechas y ligeras, por lo general tienen 10 pulgadas de ancho y tienen impulsión independiente hacia el frente y atrás con un motor neumático.

Las velocidades de avance son muy bajas, de 2 a 2.5 mph y los motores de avance pueden ser de 10 a 16 hp y suelen ser del tipo de pistón.

La pluma es una viga articulada en la parte superior de la torreta y soportada por un cilindro elevador de doble acción que puede moverla en un arco vertical de unos 80º. También se puede hacer girar en sentido horizontal unos 100º, con otro cilindro o con la rotación de la torreta.

Puede ser de una pieza de longitud fija o extensible con dos secciones telescópicas de accionamiento hidráulico; con ello se aumenta la superficie en donde se puede perforar desde una sola posición de las orugas.

Para perforar una línea recta de agujeros muy cercanos entre sí se extiende o se retrae la pluma cuando gira de uno a otro, sin necesidad de ajustar cada vez el ángulo vertical entre la pluma y el mástil.

El mástil es el soporte y la guía para la perforadora. Está montado en el lado derecho de la punta de la pluma con un conector hidráulico llamado cono de potencia, el cual permite tres tipos de movimiento:

El mástil se puede girar para mover su extremo inferior o pie hacia el frente o atrás en el plano de la pluma y permite perforar a otros ángulos dentro de un arco de unos 180º con relación a la pluma.

El ángulo de giro se puede emplear junto con los ángulos de la pluma para perforar casi en cualquier sentido, incluso vertical hacia arriba.

El mástil se puede inclinar a derecha e izquierda. El arco varía entre 80º y 180º en modelos diferentes.

Rendimiento de las perforadoras

Difícilmente se podrán encontrar tablas que indiquen en términos generales el tiempo de penetración o rata de perforación que consume el perforar una determinada formación. Esto se debe principalmente a la gran variedad de diseños de equipos de perforación, a la diferencia existente en las capas geológicas, a problemas e inconvenientes en las áreas de trabajo y a la experiencia del operador.

Para conocer las capacidades del equipo a operar, hay necesidad de consultar las especificaciones en los respectivos manuales; en ellos se encuentran los datos técnicos y de capacidad tales como: motor, dimensiones, empuje hacia abajo, izada hidráulica (velocidad, capacidad, medida del cable), rotación (torsión normal y opcional).

La velocidad de perforación por el método de rotación en cualquier tipo de formación, depende básicamente de ciertos factores que tienen influencia directa en la penetración. Estos factores son: experiencia y habilidad del operador, dureza de la formación, profundidad y tamaño de la perforación.

Fuente. Nichols

Figura 4.44. Componentes de perforadora sobre orugas

Para lograr mejores rendimientos, se pueden tener en cuenta algunas técnicas al perforar, tales como:

Utilización de la broca apropiada

La broca es un dispositivo que efectúa en sí el corte o perforación en las formaciones que se penetran. Se atornilla al extremo inferior de la sarta de perforación. La broca que se ha de escoger para realizar un trabajo en particular, depende de la naturaleza de las formaciones que se han de perforar y hasta cierto grado, de la experiencia y aptitud del perforador.

Es así como, en formaciones arcillosas, se debe emplear una broca cola de pescado, que está hecha de acero y cuyas hojas o alas tienen un fino borde cortante, virado un poco hacia adelante. Estos bordes cortantes están revestidos de metal duro de recubrimiento y tienen dispositivos de inserción de carburo de tungsteno en las esquinas exteriores. En arenas cementadas, formaciones resquebrajadas y formaciones que contengan pedregones, el usar brocas cola de pescado no da buen resultado debido a la tensión de torsión y vibración irregular que trasmiten a la tubería de perforación.

Para formaciones duras se usa una broca para roca o broca de collar, que produce una acción trituradora y picadora a medida que gira. Los dientes de una broca para roca que estén fresados en las superficies de los conos o rodillos, son los mejores para rocas blandas. Las formaciones más duras requieren una broca que tenga dientes más cortos y menos espaciados.

Cuando se perfora en formaciones duras, generalmente los cojinetes cónicos o de rodillos se gastan y los elementos se aflojan, en este caso, se debe reemplazar la broca para evitar que los elementos se desprendan mientras la broca está trabajando.

La sarta de perforación debe tener buen peso

El peso de la sarta de perforación es otro de los principales factores que inciden en el rendimiento de una perforación, ya que debido a su peso, ejerce mayor presión sobre el fondo del agujero, logrando que los dientes de la broca se entierren en la formación y ayudados por la rotación hidráulica, ejerzan su acción cortante sobre el fondo.

Se puede lograr el aumento de peso de una sarta de perforación mediante el collar de barrena (barra de peso), que es una junta de paredes gruesas de tubería de perforación que frecuentemente se usa encima de la broca; su finalidad es proporcionar peso adicional, además de ayudar a mantener el pozo uniforme y recto.

El peso de la sarta oscila entre 2.000 y 3.500 libras de peso por pulgada de diámetro de la broca, de acuerdo al tipo de formación en que se labore.

Control de fluido de perforación

El perforador debe emplear su buen juicio para lograr una consistencia adecuada del fluido. Un fluido demasiado ligero provoca derrumbes en el pozo y la pérdida de líquido en las formaciones permeables. Por otra parte, el fluido demasiado espeso puede causar dificultades en el bombeo. Por lo tanto, el fluido de perforación no debe ser más espeso de lo necesario, para mantener estable el agujero y permitir la remoción de los cortes. El operador experimentado puede ajustar su mezcla por medio de la inspección, pero existen dos auxiliares que permiten determinar las características del fluido y ejercer el control necesario. Estos son: una balanza que nos determine la densidad del lodo y el embudo Marsh que nos permite medir su viscosidad (30 a 40 segundos), que es el tiempo requerido para descargar 1.000 cm3 del fluido por el embudo Marsh.

Perfecto estado de funcionamiento de la bomba de lodos

La bomba de lodos es el corazón del sistema de circulación del fluido de perforación. La bomba, en general, es dúplex, con pistón de doble acción. Las camisas, los pistones y las válvulas, constituyen las partes vitales de la bomba y están sujetas al trabajo más rudo y al desgaste, por los materiales abrasivos que lleva el fluido. Por lo tanto, estos elementos deben inspeccionarse a menudo para asegurar su funcionamiento eficiente, de lo contrario, bajará la presión y el lodo no podrá circular con la velocidad requerida para evacuar los cortes, disminuyendo así el rendimiento.

Personal capacitado y con experiencia

Como se ha mencionado anteriormente, es factor importante en el rendimiento, la buena experiencia que tenga el operador. El puede prever posibles problemas que se avecinen tanto en su propio trabajo de perforación, como de la máquina en sí. Un operador experimentado puede detectar fácilmente el cambio de formación cuando perfora y puede dar solución rápida y eficaz a inconvenientes que presenten la perforación y la máquina.

El martillo de fondo requiere solamente de 2.000 a 4.000 libras de peso muerto y de 15 a 30 RPM para operar eficientemente. Comparando lo anterior con las 25.000 a 40.000 libras de peso y 60 a 100 RPM que requiere una broca de tipo rotativo, se puede fácilmente deducir que el martillo de fondo causa menos esfuerzo en el aparejo de perforación y por lo tanto tendrá una vida útil más larga.

Consumo, lubricación y mantenimiento

El consumo de combustible, como en todas las máquinas, depende directamente de su capacidad y de las condiciones en que se ejecute el trabajo.

La lubricación de estos equipos se debe consultar en las tablas de orden de lubricación, que dependiendo de sus especificaciones se encuentran condensadas en los respectivos manuales.

Un buen sistema de mantenimiento es clave para prolongar la vida de la máquina y reducir los costos por reparaciones. Se deben consultar los cuadros dados para los períodos de mantenimiento en los manuales que trae cada equipo y acortar esos períodos cuando se opere bajo condiciones extremas de temperatura o bajo severas condiciones ambientales de polvo.

MOTONIVELADORA

Es una máquina versátil cuya función principal es nivelar y terminar razantes, por esto es ideal para la conservación de carreteras. Además se utiliza con otros propósitos como esparcimiento y mezcla, limpieza de terrenos y cunetas, peinada de taludes y operaciones ligeras de escarificación.

Está disponible en tamaños desde 30 hasta más de 600 hp, con muy diversas configuraciones.

La niveladora consiste en una hoja ancha montada en el centro de una Máquina motriz, de larga distancia entre ejes con neumáticos. Puede cortar, rellenar y descargar hacia los lados. Estas funciones se pueden efectuar por separado o al mismo tiempo, en cualquier combinación.

Como equipo opcional se le pueden acoplar escarificadores que son un grupo de dientes para romper superficies duras, para que penetre en ellas la hoja. Se pueden emplear en la misma pasada con la hoja o se pueden hacer pasadas separadas para aflojar y para nivelar.

Los escarificadores Ripper, se montan en la parte trasera de la niveladora. Si el numero de dientes montados es 11, se puede lograr una profundidad de escarificación de 9 pulgadas; pero en cambio si el numero de dientes es cinco se alcanzan profundidades de escarificación de 14 pulgadas. En este caso se suelen producir secciones o trozos más ásperos y difíciles de nivelar en el mismo viaje en que realiza la escarificación.

Cálculo de la Producción

La producción de una motoniveladora se mide en relación con la preparación del área de trabajo y no por la cantidad de metros cúbicos que se mueven. Por esta razón es importante determinar el tiempo necesario para ejecutar un trabajo. El tiempo de trabajo depende de la eficiencia del operador, el número de pasadas, la distancia y la velocidad de trabajo. Para calcularlo se utiliza la siguiente fórmula (Escuela de Ingenieros militares, 1984, p. 91).

(4.9)

Donde:

Th = Tiempo en horas

Np = Número de pasadas

D = Distancia de trabajo en Km.

V = Velocidad de trabajo en Km. / h

E = Eficiencia

Figura 4.14. Partes de una Motoniveladora

Las motoniveladoras se usan en una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias. Por lo tanto hay muchas formas de medir su capacidad de operación o producción

El siguiente es el método empleado por Caterpillar, el cual expresa la producción de la motoniveladora en función del área cubierta por la vertedera u hoja.

(4.10)

Donde:

A = Área de operación horaria (m2/h)

S = Velocidad de operación (Km./h)

Le = Longitud efectiva de la hoja (m)

Lo = Ancho de superposición

E = Eficiencia del trabajo

Figura 4.15. Vista en planta de una Motoniveladora

En la Tabla 6.27 se encuentran las velocidades de operación típicas de las Motoniveladoras para los trabajos más comunes que realizan.

Fuente: Caterpillar. Manual de Rendimiento 2000

Tabla 6.27. Velocidades típicas para las motoniveladoras

Longitud efectiva de la hoja

Como la vertedera normalmente está formando un ángulo cuando se está moviendo material, debe calcularse la longitud efectiva de la hoja teniendo en cuenta este ángulo. El resultado es el ancho real de material barrido por la vertedera.

Ancho de superposición

Es generalmente 0.6m. Esta superposición es para mantener los neumáticos fuera de los camellones en la pasada de retorno.

Eficiencia del trabajo

Una buena estimación de la eficiencia del trabajo es aproximadamente de 0.70 a 0.85, pero hay que tener en cuenta las condiciones reales de operación para determinar el valor más apropiado.

Ejemplo 3

Una motoniveladora Caterpillar 140H (Ver especificaciones en la Tabla 6.22) con una vertedera de 3.66m, está haciendo trabajo de mantenimiento de una carretera comarcal. La máquina trabaja a una velocidad media de 13 Km./h, con un ángulo de transporte de la vertedera de 60º. Cuál es la producción de la motoniveladora en función del área cubierta?

Longitud efectiva vertedera

Le = 3,66 m x Sen 60º = 3.17 m

Producción (A)

A = 13 Km./h x (3.17m – 0.6m) x 1000 x 0.9

A = 30,069 m2 /hr.

NIVELADORAS DE PAVIMENTO

Son empleadas para la colocación de la mayor parte de las capas de subbase y bases y para los refuerzos de obras bajo circulación. Para una buena colocación de concretos asfálticos, las capas que se extiendan deben ser muy delgadas.

Están constituidas por una viga larga que reposa sobre un doble eje motor en la parte trasera y sobre un eje director con ruedas inclinadas hasta 30º en la parte delantera.

Estas máquinas son de conducción compleja, necesitan de operadores muy experimentados, ellos operan la lámina en forma alternada de pases sucesivos que van densificando el material progresivamente pero no controlado, su eficiencia depende de la deformabilidad del soporte, de la compatibilidad del material, del peso de los ejes motores y del número de pasadas, los últimos aseguran la nivelación.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.46. Niveladora

Para mejorar la precisión de las cotas impuestas, la cuchilla debe ser guiada por un hilo o por referencia a un plano definido por láser.

Antes de emprender las obras, es indispensable asegurarse de que los circuitos hidráulicos de la niveladora funcionan correctamente y que las piezas que comandan los diferentes desplazamientos de la cuchilla no presenten ni juegos ni movimientos anormales.

PAVIMENTADORA DE HORMIGÓN

Figura 4.48.(a)Vertimiento del concreto y repartición por parte del tornillo Sin fin. (b) Conformación de la placa de concreto. Se utilizan para la colocación en obra de concretos viales previbrados

Las últimas máquinas se emplean como extendedoras y niveladoras, presentan un gran rendimiento operando en dos fases: Extendido seguido de una compactación parcial, y un grateado seguido de una compactación definitiva.

Destinados a la puesta en obra de concretos previbrados, son automotrices y están compuestos de un armazón rígido, cargable soportado por 2 o 4 cadenas según los modelos, ligados a la máquina por cuatro gatos, esa armazón porta todos los órganos de la máquina.

El concreto se deposita delante de ella y luego sale moldeado en su forma y compacidad definitivas; se distinguen 3 funciones:

La conducción se efectúa a velocidad variable, guiado en dirección y nivelamiento por unos palpadores que toman contacto con los hilos tendidos sobre los piquetes. En el caso donde la máquina circula referenciándose con la fundación se dice que ella opera con gatos bloqueados.

La alimentación consiste en repartir uniformemente sobre todo el ancho del extendido el concreto vertido delante de la máquina o recibido lateralmente. Un registro que permite obtener una altura del concreto constante y la repartición se hace con la ayuda de un carrito o de un doble tornillo sin fin. Es importante que esta alimentación sea regular y que el concreto tenga propiedades geológicas constantes adecuadas.

Conformación de placa de concreto que se opera bajo la acción sucesiva de una batería de agujas vibrantes regulables (inclinación, espaciamiento, frecuencia), ubicadas en la parte delantera de la máquina (en el tercio superior del concreto), según los modelos, o con elementos moldeadores constituidos por la placa superior de extrusión y las láminas laterales.

Estas máquinas pueden disponer de otros dispositivos:

1. Una llana con movimiento alternativo transversal que puede vibrar en ciertos casos.

2. Una tela de yute arrastrada sobre el concreto allanado para darle una micro rugosidad a la superficie.

TERMINADORA DE ASFALTO

También es conocida como Finisher (finalizadora) de los equipos de trabajos públicos destinados al extendido, es el más sofisticado por su concepción, pero a la vez es el más fácil de entender pues su modo de trabajo es de un solo pase.

Las siguientes son sus funciones:

1. Extender el material que es traído por camiones y descargado en una tolva en la parte delantera de la terminadora de asfalto.

2. Calibrar y nivelar la capa en un espesor deseado y a una altura específica.

3. Asegurar la precompactación del material, a fin de evitar fluencia y las deformaciones inducidas por los compactadores.

El material se vierte por camiones en la tolva de recepción en la parte delantera del finisher (Figura 4.47) y luego se transporta a la parte trasera de la máquina por bandas transportadoras, y se extiende sobre la capa soporte.

Fuente. Caterpillar

Figura 4.47. Terminadora de asfalto

Tornillos sin fin reparten el material lateralmente e inmediatamente, este es compactado por las placas vibratorias. La tasa de compactación obtenida varía según el tipo de máquina. En cada una de estas etapas se presentan dificultades como la segregación en el extendido, la intensidad de precompactación para la última operación y las guías para la nivelación.

Con el fin de remediar los defectos de las superficies en el extendido de las capas de fundación y de base de las calzadas, los finisher cuentan con un dispositivo de gatos que permiten corregir los movimientos del chasis. Este dispositivo, consiste en un palpador, solidario de los brazos, que detectan una referencia lo más constante posible; cuando el palpador detecta un movimiento de los brazos con relación a la referencia, envía una señal accionada por intermedio de los gatos para que se haga la corrección necesaria. Es importante tener en cuenta para la programación de las obras, que el tiempo de inmovilización por el aproximamiento de los camiones representa en la práctica del 20 a 50% del tiempo de trabajo para una zona bien alimentada.

TRACTORES

Los tractores son vehículos de motor, montados sobre orugas o ruedas que se utilizan en las operaciones de remolque de vehículos o de equipo.

Tractores de Oruga

“Están compuestos por una sección central o chasis que contiene el motor, la transmisión, los sistemas de dirección y los dos bastidores de las orugas, que soportan la tracción y le proporcionan apoyo”.1

Fuente: http://www.gecolsa.com.co

Figura 4.1. Tractor de orugas

Su peso varía entre 1.600 y 60.000 lb, sin el aditamento del bulldozer u otros equipos. El motor es generalmente de Diesel, aunque los modelos más pequeños son de gasolina.

La potencia se especifica primero en potencia neta, que es la potencia en el volante, con el motor moviendo todos los accesorios normales de la operación del tractor. El segundo patrón de medida es la potencia útil en la barra de tiro, después de deducir las pérdidas por rozamientos y deslizamientos. Esta es la forma general de clasificar los tractores de propulsión mecánica directa.

Las orugas de los tractores constituyen los carriles de acero, sobre los cuales avanza. Se impulsan desde la parte trasera, se mueven hacia el frente y se colocan contra el suelo a medida que se avanza.

La oruga en sí consta de una cadena de rodillos y zapatas atornilladas. Cada par de eslabones está sujeto entre sí con un buje en los extremos. Un pasador atraviesa el buje y retiene los extremos traslapados del siguiente par de eslabones. El pasador gira con facilidad en el buje y produce la acción de bisagra o articulación.

Los tractores de oruga son los más compactos y de mayor versatilidad para empujar o arrastrar. Tienen mayor estabilidad en los taludes, trabajan con mayor eficiencia que los tractores de llantas en los materiales lodosos y pueden realizar trabajos en pantanos mediante el montaje de zapatas anchas. Sin embargo, su velocidad de operación es baja y tienen el inconveniente de que las piezas que componen las orugas (las cuales son numerosas), están sujetas al desgaste. Además, salvo que tengan zapatas especiales, dañan los pavimentos en los cuales trabajan.

Tractores de Ruedas

Son más rápidos y menos ruidosos que los de oruga, pero no pueden dar vueltas tan cerradas, su operación tiene características intermedias entre las de un camión y las de un tractor de orugas. Con cargas ligeras pueden pasar por terreno suelto y lodo; pero cuando mueven cargas pesadas, las ruedas patinan y se atascan con facilidad.

Las velocidades máximas de los tractores de ruedas varían entre ocho y veinticinco millas por hora. La velocidad promedio, generalmente es menor que quince millas por hora.

Existen dos tipos principales de tractores sobre ruedas: El tipo básico, de propulsión en las ruedas traseras y el segundo, el de propulsión en las cuatro ruedas.

Fuente:http://www.gecolsa.com.co

Figura 4.2. Tractor sobre ruedas

Los tractores de propulsión en dos ruedas, poseen menores costos de compra y operación que los de orugas y son más adecuados para trabajar en bancos, patios, calles, sobre tierra compacta o pavimento. En conclusión en trabajos donde la velocidad es más importante que la tracción.

Los tractores con propulsión en las cuatro ruedas, ocupan una posición intermedia entre el tractor de orugas y el de propulsión en dos ruedas. Su tracción no es tan buena como la de las bandas y garras, pero es suficiente para la mayor parte de las necesidades. Este tractor necesita tener más potencia y peso que uno de orugas para efectuar la misma clase de trabajo. Las ventajas con respecto a un tractor de orugas son: la velocidad de operación, el realizar trabajos sobre pavimentos sin dejar huellas y la gran estabilidad sobre terreno duro y disparejo.

La tracción en las cuatro ruedas no es muy eficaz, cuando se trata de mover grandes cargas (como las que se presentan al arrancar troncos); sucediendo lo contrario al realizar trabajos que requieren el movimiento de cargas graduales sin perdida de velocidad (Nichols, 1983).

Cálculos de Producción de los Tractores

“Para hacer la estimación de la producción horaria se determinan la carga útil, los ciclos por hora, el factor de eficiencia y el factor de pendiente".2

Carga útil

Se calcula multiplicando la capacidad de la hoja (q) por el factor volumétrico del suelo (fv) dela Tabla 6.13.

Fuente: Caterpillar, Manual de rendimiento

Tabla 6.13. Densidades aproximadas de varios materiales

Q = q x fv (4.1)

Donde:

Q = Carga útil en banco (m3).

q = Capacidad de la hoja (m3 de material suelto)

Ciclos/hora (Ch)

Se halla mediante el cociente entre 60 minutos y el tiempo de ciclo en minutos.

Donde:

Cm = Tiempo de un ciclo en minutos

Eficiencia en el trabajo (E)

Se determina por medio de un factor establecido para cada equipo en la Tabla 6.14


Tabla 6.14. Factores de eficiencia para equipos de construcción

Factor de pendiente (Fp)

Se determina por medio dela Tabla 6.15. La pendiente se debe expresar en porcentaje.

Fuente: Fiat-Allis Earthmoving Performance and estimating handbook

Tabla 6.15. Factor de Pendiente

Por lo tanto, la producción de un Tractor se puede hallar mediante la siguiente expresión:

P = Q x Ch x E x Fp (4.2)

Donde:

P = Producción en m3 / hora

Q = Carga útil



Fp = Factor de pendiente

Otro método que se puede utilizar para realizar el cálculo de la producción de los tractores, consiste en utilizar las gráficas de producción y los factores de corrección, propuestos en el manual de rendimiento de Caterpillar (2000).

Para realizar el cálculo de la producción de las hojas topadoras de los tractores, se utiliza la siguiente fórmula:

P = Prod. máxima x Factores corrección (4.3)

P = Producción (m3 sueltos / hora) (4.4)

Las gráficas de producción dan la producción máxima (no corregida) de las hojas empujadoras: recta, semiuniversal y universal, y se basan en las siguientes condiciones:

1. 100% de eficiencia (60 min/ hora).

2. Tiempos fijos de 0.05 min en máquinas con servotransmisión.

3. La máquina excava 15 m, y luego empuja la carga, para arrojarla por encima de una pared alta. (tiempo de descarga- 0 segundos).

4. Densidad del suelo: 1.370 Kg./ m3 suelto

5. Coeficiente de tracción:

Máquinas de cadenas: 0.5 o más

Máquinas de ruedas: 0.4 o más

6. Se utilizan hojas de control hidráulico

7. Excavación en 1ª de avance

Acarreo en 2ª de avance

Regreso en 2ª de retroceso

Para hallar la producción en m3 en banco, se aplica el factor de carga apropiado a la producción corregida.

P = Producción corregida x Factor de carga (4.5)

P = Producción (m3 banco / hora ) (4.6)

Ejemplo 1

Hallar la producción media por hora, de un Tractor Caterpillar D8R / 8SU (con cilindro de inclinación), que mueve por el método de zanja, arcilla compacta a una distancia media de 45m cuesta abajo, con una pendiente del 15%. Se calcula que la densidad del material suelto es de 1.600 kg/ m3. Suponga que el operador (competente) tiene una eficiencia de trabajo de 50 min/hora.

Solución

Para hallar la producción de este tractor se deben seguir los siguientes pasos:

a. Hallar la producción máxima en la Figura 4.3. Para esto se ubica la distancia promedio de empuje (45m) en la escala inferior y se traza una línea vertical hasta encontrar la curva que corresponde al modelo de tractor que se tiene. En este punto se traza una línea horizontal hasta encontrar en la escala vertical la producción máxima sin corregir para este tractor, que en este caso es 458 m3 sueltos / hr.

Figura 4.3. Producción calculada de las hojas topadoras de los tractores

Fuente: Caterpillar. Manual de Producción (2000). Esta gráfica se basa en gran número de pruebas y estudios en condiciones y trabajos diversos. (consulte los factores de corrección de

la Tabla 6.16).

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento

Tabla 6.16. Factores de corrección según las condiciones del trabajo

b. Se deben aplicar los siguientes factores de corrección según las condiciones dadas en el ejemplo.

Corrección de la pendiente

Entrando en la Figura 4.4 con la pendiente -15% (descendente), se corta la curva y se traza una línea horizontal hacia la escala vertical. De este modo se encuentra el factor de corrección que se debe aplicar por pendiente. Para el caso 1.3.

Fuente: Caterpillar. Manual de rendimiento. 2000

Figura 4.4. % PENDIENTE Vs. FACTOR DE EMPUJE. (-)cuesta abajo (+)cuesta arriba. Corrección por pendiente en el cálculo de la producción de las hojas topadoras

Corrección de la densidad

Como se mencionó anteriormente, los estudios para realizar estas gráficas se hicieron en un terreno con una densidad de 1370 kg/ m3 por lo tanto se debe corregir la densidad hallando la relación entre 1370 y 1600. El factor de corrección por densidad es 0.86.

Los demás factores de corrección se encuentran consultándola Tabla 6.16

c. Se halla La producción corregida con la fórmula 4-2

P = Prod. máxima x Factores corrección

P = 458 m3 /h x ( 1.3 x 0.86 x 0.8 x 1.2 x 0.75 x 0.83)

P = 306 m3 sueltos / hr.

1 (Nichols, 1983, p. 685).2 (Escuela de Ingenieros Militares,1984)

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