CONSTRUCCIÓN DE CARRETERASSemana09-Sesión 01

INFORMACION GENERAL

Presentación:

Nombre : Miguel Angel Fernández ChoquepumaProfesión : Ingeniero CivilEspecialización : - Master en Sistemas Integrados de Gestión –U Murcia

- Estudios en Maestría en Ingeniería Vial con Mención en Carreteras, Puentes y Túneles-URP- Estudios en Maestría en Gestión Pública - USMP- MBA EUDE Business School –URJC- Cursando Master BIM Manager for Project Management & Lean Construction

Universidad Pablo de Olavide – Sevilla- Estudios de Diplomado Universidad Corporativa Cosapi

Cargo : Jefe de Costos –Consorcio Constructor L2 Metro

Correo : mafernandezch@outlook.commfernandezc@ccmetrolima.com

Teléfono : 971427503

3.2 EquiposSemana09-Sesión 01

LOGRO DE LA UNIDAD 03

Al término de la unidad, el alumno conocerá los diferentes factoresque afectan a la selección de la máquina de construcción, el costode hora maquina en base al análisis de la estructura de costos, elefecto del costo y el rendimiento de la maquinaria en el costounitario de la partida y el costo total del proyecto.

3.2 Equipos

Semana09-Sesión 01

IMPORTANCIA

Al término de la clase el alumno aprenderá a seleccionar y calcularlos rendimientos para una Tractor Sobre Oruga y Pala Mecánica,para la construcción de obras viales, conocer su versatilidad yempleo para una mejor y adecuada elección de equip0.

CONTENIDO DE APRENDIZAJE

3.2 Equipos3.2.1 Tractores3.2.1.1 Tipos de Tractores Oruga y neumáticos3.2.1.2 Revisión de catálogos y especificaciones3.2.1.3 Corte masivo y explotación de canteras desbroce y apilamiento de material3.2.2 Palas mecánicas3.2.2.1 Características y versatilidad de uso, aplicación de la maquinaria en obra vial.

¿Cómo se Estima el rendimiento de un Tractor y una Excavadora?

Datos Técnicos del Propietario - TablasCalculo mediante Formulas y parámetros/Condiciones de sitioExperiencia en Campo

Palas mecánicasRevisar el Video y Hallar: Relación Excavadora 336F –Camión 730C

EJEMPLO: Relación Excavadora - Camión

https://www.youtube.com/watch?v=kk2P-0Pn0IE

Modelo -336F

TamañoCucharon

2.4 – 2.7 m3

730C-16m3 # de pases ?

Considerar Cucharon de 2.4 – 2.70 m3.Hallar el número de pases y la Duración del Ciclo.

Duración del Ciclo: ?

3.2.1 Tractores

Tractores (Bulldozer)

Los tractores son maquinas equipadas conuna hoja delantera, que se puede levantar obajar por medio de un control hidráulico,que se utiliza para excavar y empujar.

3.2.1 Tractores

La distancia óptima de trabajo es hasta de100 m y velocidad hasta de 10 Km/hmontado sobre orugas y hasta 25 Km/hmontado sobre neumáticos.

DEFINICIÓN:

Tractores (Bulldozer)3.2.1 Tractores

OPERACIONES QUE REALIZAN DURANTE EL PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN

Limpieza del terreno de árboles y maleza. Apertura de brechas en terrenos rocosos. Movimientos de tierra en estanques. Cortes carreteros u otros. Esparcimiento de rellenos de tierra. Limpieza de escombros en sitios de

construcción.

3.2.1 Tractores

CLASIFICACIÓN

3.2.1 Tractores

CLASIFICACIÓN

3.2.1 Tractores

CLASIFICACIÓN

Tractores de cadena pequeños:

Tractores de cadena medianos:

Tractores de cadena grandes:

• Tractores neumáticos medianos:

• Tractores neumáticos grandes:

• Velocidades de un tractor Caterpillar modelo D9N:

o Vel. máx de avance: 12,1 Km/h

o Vel. máx de retroceso: 14,9 Km/h

3.2.1 Tractores

DIFERENCIAS

Aplicaciones

3.2.1 Tractores

Plataformado / Terraplen Desmonte DME Corte y acarreo

Cálculo de Rendimiento de Tractores Mediante Gráficas

• La producción de éstas máquinas puede

estimarse utilizando las curvas que muestra

el fabricante. A las que se aplican factores

de corrección como se indica a

continuación:

3.2.1 Tractores

𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑅𝑒𝑎𝑙 = 𝑃𝑟𝑜𝑑. 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎𝑚𝑎𝑟𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑣𝑎 ∗ 𝑓𝑎𝑐. 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

Gráfica de producción máxima

La producción teórica esta dada en m³ o yd³ de material suelto por hora .

3.2.1 Tractores

PRODUCCION CALCULADA - Hojas universales - D7G hasta D11R

D7R = 300 m3/hora

Gráfica de producción máxima

La producción teórica esta dada en m³ o yd³ de material suelto por hora .

3.2.1 Tractores

PRODUCCION CALCULADA - Hojas universales – D6M hasta D11R

D6R = 250m3/hora

Gráfica de producción máxima

La producción teórica esta dada en m³ o yd³ de material suelto por hora .

3.2.1 Tractores

PRODUCCION CALCULADA – Hojas rectas -D3, D6, D7, 814, 824, 834

D6R = 40m3/hora

Condiciones optimas de trabajo

3.2.1 Tractores

• Mejor distribución de carga al tren de

rodaje

• Tracción máxima

• Deslizamiento mínimo

• Menor consumo de combustible por

mt3 de de material

Recomendación:

• Trabaje en bajada cuantas veces sea posible

• Por cada 1% de pendiente, se gana ~2% de productividad

Factores que afectan la producción

3.2.1 Tractores

1.- Tipo de Operador2.- Tipo de Material3.- Método de empuje4.- Visibilidad5.- Eficiencia en la obra6.- Tipo de Hoja7.- Disponibilidad Mecánica8.- Pendientes

Factor de Corrección: Pendiente

3.2.1 Tractores

Ejemplo - Resolver:

Según la Gráfica Indicar el Factor de corrección de la Pendiente.

Para un trabajo que se ejecuta cuesta abajo con una pendiente de 15%

Factor = -1.30

pen

die

nte

de

15%

SoluciónFactor = -1.30

Halle la producción media por hora de un D8R/8SU que mueve,

por el método de zanja, arcilla compacta una distancia media de

45 m (150 pies) cuesta abajo, con una pendiente del 15%.

Se calcula que la densidad del material suelto es de 1600 kg/m3.

El operador es mediano.

La eficiencia del trabajo se calcula en 50 min/h.

3.2.1 Tractores - Ejemplo

Producción máxima sin corregir: 458 m3 suelto/hr

Factores de corrección Aplicables:

Solución

Arcilla muy compacta, “difícil de cortar” . . . . . ... .–0,80

Corrección de la pendiente (de la gráfica) . . . . . .–1,30

Método de zanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .–1,20

Operador mediano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .–0,75

Eficiencia del trabajo (50 min/h) . . . . . . . . ... . . . .–0,83

Corrección de la densidad . . . . . . . . .(2300/2650)–0,87

Producción = 458x0.8x1.30x1.20x0.75x0.83x0.87 = 309.6 m3 sueltos/hr

3.2.1 Tractores - EjemploHalle la producción media por hora de un D8R/8SU que mueve,

por el método de zanja, arcilla compacta una distancia media de

45 m (150 pies) cuesta abajo, con una pendiente del 15%.

Se calcula que la densidad del material suelto es de 1600 kg/m3.

El operador es Bueno.

La eficiencia del trabajo se calcula en 50 min/h.

Producción máxima sin corregir: 458 m3 suelto/hr

Factores de corrección Aplicables:

Solución

Arcilla muy compacta, “difícil de cortar” . . . . . ... .0,80

Corrección de la pendiente (de la gráfica) . . . . . .1,30

Método de zanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,20

Operador Bueno… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,75

Eficiencia del trabajo (50 min/h) . . . . . . . . ... . . . .0,83

Corrección de la densidad . . . . . . . .(2300/2650)=0,87

Producción = 458x0.8x1.30x1.20x0.75x0.83x0.87 = 309.6 m3 sueltos/hr

3.2.1 Tractores - Ejemplo

3.2.1 Tractores – Peso de Materiales

3.2.1 Tractores – Ejemplo en casa

Se requiere Explotar una Cantera para ello es necesario comparar la

Producción media entre los Tractores Modelos D9R-9U, D8R-8U y D7R-7U.

Considerando las siguientes condiciones:

Distancia de Acarreo: 60 m

Operador: Bueno

Material: Grava seca de cantera

Eficiencia de trabajo 50/60 minutos

Pendiente cuesta abajo, 10%.

Volumen de Material Integral a Explotar 200,000 m3

Indicar los Tiempos de Programación para explotar el material, si cada

equipo trabaja 8 horas al día y 26 días al mes, un solo turno.

UNIDAD DE APRENDIZAJE 03

3.2 Equipos3.2.1 Tractores3.2.1.1 Tipos de Tractores Oruga y neumáticos3.2.1.2 Revisión de catálogos y especificaciones3.2.1.3 Corte masivo y explotación de canteras desbroce y apilamiento de material3.2.2 Palas mecánicas3.2.2.1 Características y versatilidad de uso, aplicación de la maquinaria en obra vial.

3.2.2 Palas mecánicas

Se denomina pala excavadora a una máquinaautopropulsada, sobre neumáticos u orugas, con unaestructura capaz de girar al menos 360º (en un sentido yen otro, y de forma ininterrumpida) que excavaterrenos, o carga, eleva, gira y descarga materiales porla acción de la cuchara, fijada a un conjunto formadopor pluma y brazo o balancín, sin que la estructuraportante o chasis se desplace.

Fuente: Wikipedia

DEFINICIÓN:

• Puede disponer de distintos accesorios deoperación. Con cada opción de tipo, modelo,accesorios y tamaños se tienen diferentesaplicaciones y por lo tanto, distintas ventajaseconómicas

3.2.2 Palas mecánicas

SOBRE NEUMÁTICOS SOBRE ORUGAS

3.2.2 Palas mecánicas

Características y versatilidad de uso, aplicación de la maquinaria en obra vial.

Principales diferencias entre una excavadora montada sobre orugas y una sobre ruedas

3.2.2 Palas mecánicas

APLICACIONES

Minería: Grandes movimientos de tierra Carga de camiones en excavaciones de corte Arreglo de taludes y terraplenesDesgarramiento de materialesLimpieza de terrenosProducción de piedra, arena y agregados

Construcción:Carga de materiales para planta de agregados y asfaltoCarga de material sub-base para carreterasAlcantarillado y postura de tuberíaDemolición en obras de ensanchamientoManejo de materialesExcavaciones de sótanos Instalación de oleoductos y gasoductosManejo de aguas y lodos

Forestal:Manejo forestal – Retiro y traslado de Troncos

3.2.2 Palas mecánicas

TIPO

Existen dos tipos de excavadoras diferenciadas por eldiseño del conjunto cuchara-brazo-pluma y quecondiciona su forma de trabajo:

Excavadora frontal o pala de empuje: La cual secaracteriza por tener la cuchara hacia arriba yadelante. Tiene mayor altura de descarga. Útil entrabajos de minería, cuando se cargan materiales porencima de la cota de trabajo.

Retropala: Tiene la cuchara hacia abajo y atrás.Permite llegar a cotas más bajas. Utilizada sobre todoen construcción para zanjas, cimentaciones,desmontes, etc.

Excavadora frontal o pala de empuje (pala frontal)

Retropala o *Retroexcavadora

*Normalmente se suele referir de forma errónea a la pala mixta como retroexcavadora.

3.2.2 Palas mecánicas

CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO

*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante, lubricantes, tanque de combustible lleno,zapatas estándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75 kg (165 lb).

Miniexcavadoras Pequeñas Medianas

GrandeMinería

EQUIPOPESO EN ORDEN DE

TRABAJO (Ton)

MINIEXCAVADORA 1 a 10

EXCAVADORA PEQUEÑA

11 a 19

EXCAVADORA MEDIANA

20 a 39

EXCAVADORA GRANDE 40 a 90

EXCAVADORAS DE MINERIA

100 a 600

3.2.2 Palas mecánicas

CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO

EQUIPOPESO EN ORDEN DE

TRABAJO (Ton)

MINIEXCAVADORA 1 a 10

EXCAVADORA PEQUEÑA

11 a 19

EXCAVADORA MEDIANA

20 a 39

EXCAVADORA GRANDE 40 a 90

EXCAVADORAS DE MINERIA

100 a 600

*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante,lubricantes, tanque de combustible lleno, zapatasestándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75kg (165 lb).

Modelos Capacidad de la cuchara Peso operativo

EC140B Prime 0,55 – 0,93 m3 13,4 – 15,6 t

EC210B Prime 0,92 m3 20,4 – 23,7 t

EC220D, EC250D, EC300D 0.44-1.76 m3 20,9 - 33,1 t

EC240B Prime 0,8 – 1,85 m3 24,4 – 25,7 t

EC290B Prime 1,2 – 1,5 m3 29,0 – 31,6 t

EC330B Prime 1,00 – 2,29 m3 33,7 – 36,0 t

EC380D y EC480D 1,6 – 3,8 m3 37,8 – 53,1 t

EC700C 2,48 – 6,6 m3 69,3 – 71,7 t

EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS VOLVO

3.2.2 Palas mecánicas

CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO

EQUIPOPESO EN ORDEN DE

TRABAJO (Ton)

MINIEXCAVADORA 1 a 10

EXCAVADORA PEQUEÑA

11 a 19

EXCAVADORA MEDIANA

20 a 39

EXCAVADORA GRANDE 40 a 90

EXCAVADORAS DE MINERIA

100 a 600

EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS KOMATSU

*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante,lubricantes, tanque de combustible lleno, zapatasestándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75kg (165 lb).

3.2.2 Palas mecánicas

CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO

EQUIPOPESO EN ORDEN DE

TRABAJO (Ton)

MINIEXCAVADORA 1 a 10

EXCAVADORA PEQUEÑA

11 a 19

EXCAVADORA MEDIANA

20 a 39

EXCAVADORA GRANDE 40 a 90

EXCAVADORAS DE MINERIA

100 a 600

*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante, lubricantes, tanque de combustible lleno,zapatas estándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75 kg (165 lb).

EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS CAT

3.2.2 Palas mecánicas

CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO

*El peso en orden de trabajo incluye refrigerante, lubricantes, tanque de combustible lleno,zapatas estándar, cucharón, brazo mediano y operador de 75 kg (165 lb).

EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS CAT

3.2.2 Palas mecánicas

CLASIFICACIÓN POR SU PESO EN ORDEN DE TRABAJO

EXCAVADORAS SOBRE ORUGAS CAT

3.2.2 Palas mecánicas

FACTORES DE DECISIÓN A LA HORA DE ADQUIRIR UNA EXCAVADORA

3.2.2 Palas mecánicas

FACTORES DE DECISIÓN A LA HORA DE ADQUIRIR UNA EXCAVADORA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

121314 10911 8 7 6 54 32 10 -2-3-1 Meters

Feet35 30404550 25 20 15 10 5 -50

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4

5

6

7

8

9

10

11

12

MetersFeet

0

5

10

15

20

25

30

5

10

15

20

25

30

40

35

345B L

C

A

F

E

C

B

D

Máxima alturade carga

MáximaProfundidad

Máximo Alcance

3.2.2 Palas mecánicas

EJEMPLO DE DIMENSIONES

3.2.2 Palas mecánicas

EJEMPLO DE DIMENSIONES

3.2.2 Palas mecánicas

EJEMPLO DE DIMENSIONES

3.2.2 Palas mecánicas

EJEMPLO DE DIMENSIONES

3.2.2 Palas mecánicas

DIFERENTES USOS

Apilador de Chatarra

3.2.2 Palas mecánicas

DIFERENTES USOS

Cargando Barcos Demoliendo construcciones

3.2.2 Palas mecánicas

DIFERENTES USOS

En forestal, apilando troncos Construyendo zanjas

3.2.2 Palas mecánicas

DIFERENTES USOS

Uso de martillo para romper rocas de tamaño considerableProductividad rotura de bolones (tons/hora) roca dura: granito, hierro (2,700 KG/M3)

3.2.2 Palas mecánicas

DIFERENTES USOS

Grandes movimientos de tierra, para construcción de Zanjas y Levantamiento de cargas pesadas

3.2.2 Palas mecánicas

DIFERENTES USOS

Grandes movimientos de tierra, para construcción de caminos

3.2.2 Palas mecánicas

DIFERENTES USOS

Movimiento de tierra en la gran minería

3.2.2 Palas mecánicas

DIFERENTES USOS

submarinas

Usar las palancas / pedales de control

de desplazamiento y el brazo

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

UBICACIÓN DE LA RUEDA MOTRIZ

Rueda guía hacía la

excavación

Rueda motriz en la

parte posterior

1 2

1

2

La máquina deberá trabajar nivelada SIEMPRE!!!

Rueda guía hacía la

excavación

Rueda motriz en la

parte posterior

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

OPERACIONES RESTRINGIDAS

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

TIPOS DE CUCHARA

CUCHARAS MATERIAL RADIO DE PLEGADO

Cucharones

anchos

Materiales fáciles de excavar, grava, arena, material orgánico, material de voladura

Largo

Cucharones estrechos

Materiales difíciles de excavar, caliche, pizarra, piedra caliza

Corto

Terreno duro cucharones mas estrechos con radio de plegado corto

¿Cual es el Mejor Cucharón?

Factores que influencian en el rendimiento del cucharón

• Tipo de Material

• Fuerzas de la Máquina

• Factor Operador

• Geometría. forma y peso

• del Cucharón

• Implementos de Corte

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

TIPOS DE CUCHARA

CUCHARAS MATERIAL RADIO DE PLEGADO

Cucharones

anchos

Materiales fáciles de excavar, grava, arena, material orgánico, material de voladura

Largo

Cucharones estrechos

Materiales difíciles de excavar, caliche, pizarra, piedra caliza

Corto

Terreno duro cucharones mas estrechos con radio de plegado corto

Factor de Llenado.(porcentaje de la capacidad colmada del cucharón)

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

TIPOS DE CUCHARA

CUCHARAS MATERIAL RADIO DE PLEGADO

Cucharones

anchos

Materiales fáciles de excavar, grava, arena, material orgánico, material de voladura

Largo

Cucharones estrechos

Materiales difíciles de excavar, caliche, pizarra, piedra caliza

Corto

Terreno duro cucharones mas estrechos con radio de plegado corto

ANCHO DEL CUCHARÓN

• Más Ancho = menos agresivo en el corte =ciclo más lento = mayor carga útil = puedeafectar productividad y costos en cortes muyduros• Más Angosto = más agresivo en el corte =ciclo más rápido = menor carga útil = ideal paracortes muy duros. En cortes blandos no eseficiente

Radio De Giro (Plegado)

Distancia entre Pasadores

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

POSICION EQUILIBRIO ESTATICO

POSICIÓN MÁS ESTABLE

POSICIÓN MENOS

ESTABLE

POSICIÓN MÁS ESTABLE

POSICIÓN MENOS

ESTABLE

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

POSICION DE EXCAVACION

excavar

excavar

descarga descarga

EXCAVACION DE ZANJAS

• Excavar con las ruedas guías hacia el trabajo

• Mantenerse dentro de la gama de trabajo

• Excavar desde arriba hacia abajo

• Quitar el material en capas

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

TRABAJOS EN PENDIENTE

• Pendiente Máx. = 70%

o 35º para mantener

una lubricación

constante.

• Tener cuidado en

laderas - vigilar el par

de rotación

• Mantener las ruedas

motrices cuesta abajo

90º80º

70º

60º

50º

40º

30º

20º

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 %

20-125-1

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

GAMA DE EXCAVACION APROPIADA

Posición vertical 45° - 35° fuera de la vertical el cucharón

se debe cargar por la posición vertical

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

TÉCNICAS DE OPERACIÓN

Coloque el brazo en unángulo de 70° grados

Coloque la cuchilla delCucharón a un ángulode 120° grados

1 2180° 0°

120°90°

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

TÉCNICAS DE OPERACIÓN

Mueva el brazo hacia laCabina, cucharon paraleloal terreno

Suba la pluma y pliegueEl cucharon para ajustarLa profundidad del corte

3 4

Cierre el cucharón y suba la pluma cuando se haya terminado la pasada

5

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

CARGA A CAMIONES

Conecte el control de girocuando el cucharón estépor encima de la excavación

Para descargar el materialmueva el brazo hacia afuera y abra el cucharónlentamente

Alcancemáximo

Camiones en el nivel inferior

MODALIDAD DE CARGA FUERA DE ESCUADRA,

MÉTODO DE CORTE ANCHO

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

- La profundidad de excavación es

igual a la longitud del brazo

- La rotación es mínima

- Esta modalidad permite ampliaexcavación y gran alcance

- Posiciones de carga graduales

Camiones en el nivel inferior

MODALIDAD CARGA POR ATRÁS

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

67

Los camiones y la excavadora deben estar al mismo nivel

• Carga de uno o dos

camiones

• Profundidad de excavación mínima

• Rotación de 60º

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

CARGA POR ATRAS MODALIDAD DE CORTE EN FOSA

CARGA POR ATRAS MODALIDAD DE CORTE EN FOSA

•Método con camión paralelo

•Es mejor cuando hay limitación de

camiones

•Profundidad de excavación máxima•Rotación de 90º

Los camiones y la Excavadoradeben estar al mismo nivel

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

Camiones en el nivel inferior

• La profundidad de excavación esigual a la longitud del brazo.

• La rotación es mínima• Esta modalidad permite amplia

excavación y gran alcance.• Posiciones de carga alternadas.

MODALIDAD DE CARGA SOBRE EL COSTADO

3.2.2 Palas mecánicas

DATOS TÉCNICOS PARA SU USO

3.2.2 Palas mecánicas

RENDIMIENTO

Tiempos de ciclo típicos están basados en un ángulo de giro de 30º – 60º

RADIO DE JIRO ALTURA DEL BANCO DISTANCIA IDEAL DEL BORDE

DISTANCIA IDEAL DEL BORDEBrazo vertical cuando el cucharón alcanza su carga máxima Una distancia mayor reduce la fuerza de desprendimientoUna distancia menor perderá tiempo al sacar el brazo

3.2.2 Palas mecánicas

RENDIMIENTO

90o

Muy alejado: fuerza de excavación reducida

Muy cerca: corte bajo las orugas y ciclos más largos

Brazo vertical (90o) cucharón lleno

3.2.2 Palas mecánicas

RENDIMIENTO - RELACIÓN EXCAVADORA CAMION

SELECCIÓN DE LA EXCAVADORA, PREGUNTAS BÁSICAS :Densidad del material : ton/m3Tipo de material: banco, suelto, volado, tamaño de rocaTipo de trabajo: carguío de camiones, zanjeo, ripeo, demolición.Producción requerida: ton/día, ton/mes, ton/añoHoras de trabajo por día

320D/320D L

EJEMPLO: Número de pasesSe tienen una Excavadora CAT 320D y un Camión CAT 725.¿Número de Pases?

Cuadro: Número de pases - Carga Camiones con Excavadoras (dens. 1.800 kg/m³ ) (100 - 110% FE)

Pases 7-87x1.5=10.5 m38x1.8=14.4m3

3.2.2 Palas mecánicasRevisar el Video y Hallar: Relación Excavadora 336F –Camión 730C

EJEMPLO: Relación Excavadora - Camión

https://www.youtube.com/watch?v=kk2P-0Pn0IE

Modelo -336F

TamañoCucharon

2.4 – 2.7 m3

730C-16m3 # de pases ?

Considerar Cucharon de 2.4 – 2.70 m3.Hallar el número de pases y la Duración del Ciclo.

Duración del Ciclo: ?

3.2.2 Palas mecánicas

RENDIMIENTO – CAPACIDAD DEL CUCHARON MODELO 336

Fuente: CAT Movimiento de Tierras

CAD 336

MODELO 336 con cucharón de 2.78 m3, produce ??? m3/hMODELO 329 con cucharón de ???? m3, produce ??? m3/h

3.2.2 Palas mecánicas

RENDIMIENTO – CAPACIDAD DEL CUCHARON MODELO 329

Fuente: CAT Movimiento de Tierras

CAD 329

MODELO 336 con cucharón de 2.78 m3, produce ??? m3/hMODELO 329 con cucharón de 2.29 m3, produce ??? m3/h

3.2.2 Palas mecánicas

RENDIMIENTO – TABLAS DE CÁLCULO DE PRODUCCIÓN

MODELO 336 con cucharón de 2.78 m3, produce 648 m3/hMODELO 329 con cucharón de 2.29 m3, produce 552 m3/h

3.2.2 Palas mecánicas

EJEMPLO: Elección de Equipo

Revisar “Tablas de cálculos de producción”Modelo 336 con cucharón de 2.78 m3, produce 648 m3/hModelo 329 con cucharón de 2.29 m3, produce 552 m3/h

Modelo 336 produce más en = 96 m3/hCada m3 significan = S/6.00

En un año el modelo 336 produce más en = 96m3 x S/. 6 x 8 horas x 26 días x 12 meses = S/1,437,696

¿Cuánto más cuesta? $40,000

Fuente: CAT manual de rendimiento de maquinaria caterpillar 40

Se cuenta con 2 Excavadoras de las siguientes características:Modelo 336 con cucharón de 2.78 m3Modelo 329 con cucharon de 2.29 m3Analizar según su rendimiento teórico su producción para una jornada de 8 hrs/dia y un turno, durante un año.Así mismo la diferencia de costo por adquisición entre los equipos es USD 40,000.*No considerar eficiencia

Solución:

3.2.2 Palas mecánicas

Ejemplo: Selección de cucharón y la excavadora

Para una zona de trabajo se requiere determinar el

cucharon y la excavadora según los siguientes

datos:

Material: arcilla dura compactada

Densidad = 1.6 ton/m3

Eficiencia : 50 min / hora

Producción: 5300 ton por día

Carguío de camiones, sobre banco

8 horas de trabajo por día

¿Determinar el cucharón y la excavadora?

Fuente: CAT Movimiento de Tierras

Se tiene lo siguiente:

Producción (ton): 5300 ton / 8 horas = 662.5 ton / hora

Producción (m3): 662.5 ton / hora / (1.6 ton/m3) = 414 m3/ hora

Producción requerida:

Factor de llenado : 80% -> (414 m3 / hora) / 80% = 517.5 m3 /hora

Eficiencia : 517.5 / (50/60) = 517.5 / 0.833 = 621 m3/ hora

Según Tabla.

Rpta: Cucharón de 2.3 m3, excavadora 336 DL

Solución:

3.2.2 Palas mecánicas

Ejemplo: Selección de cucharón y la excavadora Solución:

CAD 336

Cucharón de 2.3 m3, excavadora 336 DL

3.2.2 Palas mecánicasEjercicio 01-A

Se tiene una excavadora haciendo carguío de camiones, sobre banco, bajo las

siguientes condiciones:

8 horas de trabajo por día

Carga un camión en 7 paladas,

Se tomó el tiempo promedio para cargar un camión : 1min 45 segundos, Angulo de

giro de la excavadora 45 grados, consumo combustible 8 GPH

Se pesó el camión sin carga : 11,000 Kg

Peso del camión con carga: 22,700 Kg

Se observa que hay 10 minutos de espera por hora por acomodo de los camiones.

Se pesó el material en una caja de 1m3 : 1600 Kg

Solución:Carga camión: 22,700 -11,000 = 11,700 Kg

Tiempo de carga del camión = 1.75 minutos

(60 min / hora) / (1.75 min) = 34.3 camiones / hora

Eficiencia = (60 – 10) / 60 = 50/60 = 83%

34.3 camiones/hora x (50/60) = 28.57 camiones

Producción :28.57 x 11,700 = 334.269 ton /hora

Se pide hallar:

¿Cuál es la carga por camión?

¿Cuál es la producción ton por hora?

¿Cuál es el número de ciclos por hora de

la excavadora?

¿ m3 del cucharón?

¿Producción en m3/ hora?

Comparar con la tabla

Ciclos por Hora: 1.75 min / 7 paladas = 0.25 min/ palada

(60 min / hora ) / (0.25 min/ palada) x 50/ 60 = 200 ciclos / hora

´Cucharón: 11,700Kg / 7 paladas = 1,671.42 kg / palada

Densidad = 1600 Kg / m3 -> 1671.42 Kg / 1600 Kg/m3 = 1.044 m3 estimado

Producción en m3/hora : 1.044 m3 x 200 ciclos/ hora = 209 m3 / hora

3.2.2 Palas mecánicas

Ejercicio 01-A: Solución: Cucharón de 1 m3, excavadora ????

3.2.2 Palas mecánicas

Solución:Giro 90 grados: 119 sgs = 1.983 min, 60 min/hr / 1.983 min x (50/60)

= 25.2 camiones/ hora (camiones llenos)

Producción: 25.2 x 11,700 kg = 295 ton /hora

Diferencia de producción entre 45 y 90 grados:

334-295 = 39 ton, -> 39 ton / hora x 8 horas x 365 días = 113,880 ton / año

Diferencia por precio =113,880 ton / año x $ 1.2/m3 = $136,656 / año

Se pide hallar:

Si el ángulo de giro es 90 grados, el tiempo para llenar el

camión es de 119 segundos, consumo combustible 8.2 GPH

¿cuál es la producción en ton/hora? ¿cuál es la diferencia con

la producción de 45 grados en un año? El precio de venta es

de $1.2 /m3, ¿cuál es la diferencia en dólares? ¿cuál es la

eficiencia de consumo de combustible en ton/GPH?

Ejercicio 01-B

Se tiene una excavadora haciendo carguío de camiones, sobre

banco, bajo las siguientes condiciones:

8 horas de trabajo por día

Carga un camión en 7 paladas,

Se tomó el tiempo promedio para cargar un camión : 1min 45

segundos, Angulo de giro de la excavadora 45 grados, consumo

combustible 8 GPH

Se pesó el camión sin carga : 11,000 Kg

Peso del camión con carga: 22,700 Kg

Se observa que hay 10 minutos de espera por hora por acomodo de

los camiones.

Se pesó el material en una caja de 1m3 : 1600 KgEficiencia consumo combustible

334 ton/ hora / (8.0 GPH) = 41.75 ton / GPH

295 ton/ hora / (8.2 GPH) = 35.90 ton / GPH

8.2 – 8 = 0.2 x 8 horas x 365 dias x $3= $1752 / año

3.2.2 Palas mecánicas

Ejemplo 02:

Se tiene una excavadora haciendo carguío de camiones, bajo las

siguientes condiciones:

Las puntas duran 300 horas, producen 400 ton / hora

Se siguen usando, la producción cae a 250 ton / hora, hasta unas

200 horas más para el cambio.

El cucharón usa 5 puntas, cada una cuesta $100

La tonelada se vende a $1

¿cuánto ahorra por las puntas? ¿es negocio el ahorro?

¿cuántas ton/hora produce con las puntas hasta las 500 horas?

¿Comprando puntas a las 300 horas, cuántas ton / horas produce

hasta las 500 horas en total?

¿Cuál es la diferencia de producción en ton / hora y en $ en un

año de 8000 horas?

Solución:

$100/ 300 horas = $0.33 / hora

$100/ 500 horas = $0.20 / hora

Ahorro = 0.33 – 0.20 = $0.13 / hora .

0.13 x 500 = $65 ahorró por punta

¿Es negocio este ahorro?

Producción:

300 h x 400 ton / hora = 120,000 ton

200 h x 250 ton / hora = 50,000 ton

Total = 170,000 ton en 500 horas

Cambiando las puntas : 500h x 400 ton / hora = 200,000 ton

200,000 – 170,000 = 30,000 ton dejó de producir en 500 horas

A $1/ ton

Dejó de vender $30,000 en 500 horas

En un año

8000 / 500 = 16 veces

16 x $30,000 = $480,000 / año dejó de vender

¿Es rentable ahorrar en las puntas?

3.2.2 Palas mecánicas

TABLA EJEMPLO DE PRODUCCIÓN

Cálculo del Rendimiento de una Excavadora – Formulas

FÓRMULA DE PRODUCCIÓN

Donde:

• Vc : volumen del cucharón

• F1: Tipo de Material y Factor de Llenado

• Op: factor de eficiencia Operador

• Eq: factor de eficiencia Equipo

• TC: tiempo de ciclo

(Condiciones de Trabajo y Angulo de Giro)

• h: Altura de Obra

3.2.2 Palas mecánicas

La capacidad del balde o capacho se mide colmado, con pendiente 1:1.

Rendimiento =60∗𝑉𝑐∗𝐹1∗𝑂𝑝∗𝐸𝑞

𝑇𝑐∗(1+ℎ)(

𝑚3

ℎ𝑜𝑟𝑎)

Factor de llenado para excavadoras, en %

3.2.2 Palas mecánicas

Tiempo del CicloUn ciclo se considera como el total de las operaciones de corte, giro con carga, desplazamiento o viaje, descarga, girovacío y regreso vacío.

Tiempos de ciclo de excavadoras tipo azadón sobre orugas, para condiciones promedio

3.2.2 Palas mecánicas

Angulo de Giro y Tamaño del Cucharon

3.2.2 Palas mecánicas

<0.5 m3 0.5-1 m3 1-2 m3 2-3 m3 <0.5 m3 0.5-1 m3 1-2 m3 2-3 m3

Facil 0,27 0,33 0,38 0,44 0,36 0,4 0,44 0,55 minutos

Promedio 0,35 0,43 0,49 0,57 0,47 0,52 0,57 0,72 minutos

Dificil 0,4 0,5 0,57 0,66 0,54 0,6 0,66 0,83 minutos

Condiciones

de Trabajo

Angulo de Giro y Tamaño del Cucharon

Angulo de 45° a 90° Angulo de 90° a 180°

EJERCICIO:

3.2.2 Palas mecánicasHallar el Rendimiento de una Excavadora Modleo 336D, volumen

del cucharon 2.78 m3, perador Excelente, Material Arcilla

compacta, Jornada de 8 horas, Condiciones de trabajo Facil.

Operación del Equipo 50/60.

RENDIMIENTO DE EXCAVADORA Nota: Rellenar los Campos Verdes

Datos Generales

Tipo de Material

Jornada(Hrs) 8,00

Altura de Obra (h) - 1,11

1. Tipo de Material y Factor de Llenado

80-90% 85% C

1.480

1.840

0,80

Facil

45° a 90°

Excelente 1,00 s/u

50 Minutos 0,83 s/u

Fabricante Rango Potencia MODELO Ton Potencia (hp) Cucharon

Vc(M3)

Tc: Tiempo

de duracion

del ciclo (min)

rendimiento

m3/hora

rendimiento

m3/dia

Vc

CATERPILLAR 336D 36 2,78 0,44 298,36 2.387

CATERPILLAR 329D 29 2,29 0,44 245,77 1.966

2. Datos: Tiempo de Ciclo

Condiciones del trabajo

Angulo de Giro

3. Factor de Eficiencia

Operador (Op)

Equipo operación (Eq)

Arcilla seca

Factor de llenado (F1)

Densidad (kg/m3)

Peso suelto (kg/m3)

Peso en banco (kg/m3)

Factor de carga

Rendimiento=60∗𝑉𝑐∗𝐹1∗𝑂𝑝∗𝐸𝑞

𝑇𝑐∗(1+ℎ) (

𝑚3

ℎ𝑟𝑎)

Según lo revisado, para que es útil conocer losrendimientos de los Equipos durante el desarrollode un Proyecto?

Conclusiones

• Independientemente del equipo de maquinaria pesada que utilicemos, es importante saber cuál esla manera de poder optimizar los recursos para tener una producción eficiente, eligiendo el equipoIdeal según las condiciones de sitio y exigencias del proyecto como la duración y cantidad demetrados a ejecutar.

• En el mercado actual existe una gran diversidad de Marcas para ser usados en la obra, queda ennosotros poder hacer un comparativo Costo beneficio, para saber si es rentable adquirir una oalquilar, una tercera opción seria subcontratar las actividades.

• A partir de los rendimientos obtenidos se podrá plantear la conformación de cuadrillas para nuestrosAnálisis de Precios Unitarios, los cuales deben verificarse cuando la obra se este ejecutando, lasvariabilidades que se presenten nos servirán como lecciones aprendidas para mejorar nuestros ratiosde producción, en miras de siguientes proyectos.

Ejercicio – Solución en Foro

RENDIMIENTO – TABLAS DE CÁLCULO DE PRODUCCIÓN

Equipo 01: con cucharón de 2.90 m3, produce ?? m3/hEquipo 02: con cucharón de 3.10 m3, produce ?? m3/h

Hallar la diferencia según su

rendimiento teórico la

producción para una jornada

de 8 hrs/dia, 26 días al mes y

un turno, durante un año.

Tiempo del Ciclo 0.40 min

Costo m3: $ 2.50.

Referencias Bibliográficas

Caterpillar Performance Handbook Ed.32 a la Ed 43

MUCHAS GRACIAS

Docente: Miguel Angel Fernández Choquepuma