Rendimientos de Maquinaria

RENDIMIENTOS DE MAQUINARIA

RENDIMIENTOS EN MOVIMIENTO DE TIERRA

¿Qué es el rendimiento?

Rendimiento o producción es la cantidad de trabajo

que se realiza en la unidad de tiempo.

Es el volumen de material trabajado (excavado,

transportado, compactado, etc.) por hora, medido

según la especificación.

m3b/hr m3s/hr m3c/hr

Los factores que afectan el rendimiento de la maquinaria son:

• Demoras de rutina• Restricciones en la operación óptima• Condiciones del sitio• Eficiencia de la dirección y supervisión• Por la actuación del contratante• Por problemas sindicales• Condiciones del equipo• Tiempo para mantenimiento y reparaciones

Demoras de rutinaDemoras inevitables:

• Abastecimiento de combustible y lubricante

• Pequeños mantenimientos de rutina

• Factor humano: cansancio, necesidades, etc.

Restricciones en la operación óptima

• Ángulo de giro• Altura o profundidad

de corte• Pendientes de ataque• Resistencia al

rodamiento• Coeficiente de tracción

Condiciones del sitio

• Físicas: topografía, geología, humedad del terreno, altura sobre el nivel del mar, etc.

• Climáticas: temperatura, lluvias, época del año.• De aislamiento: vías de comunicaciones,

tiempos para abastecimiento.• De adaptación: para resolver las condiciones

anteriores, dependencia de otros equipo, balanceo entre estos.

Por la dirección y supervisión

• Planeación, organización y operación de la obra.

• Conocimiento y experiencia del responsable de planear la construcción.

• Vigilancia y conservación de la maquinaria.• Suministro de materiales y personal.• Servicios auxiliares.• Talleres.

Por la actuación del contratante

• Oportunidad en el suministro de planos, especificaciones y datos de campo.

• Pago puntual de estimaciones.• Por el tipo de ingeniero residente y/o

supervisor, su disponibilidad y permanencia, satisfaga a las autoridades y dirija a su personal, aclare, explique y complemente los planos y especificaciones.

Métodos para conocer el rendimiento de la maquinaria de construcción

• Por observación directa• Por medio de reglas o fórmulas• Por medio de tablas proporcionadas por el

fabricante

Por observación directa

Es la medición física de los volúmenes de materiales movidos durante la unidad de tiempo, generalmente la hora.

Por medio de reglas o fórmulas

Se calcula la cantidad de material que se mueve en cada ciclo y se multiplica por los ciclos que se realizan en una hora afectándolo por un factor de eficiencia:

R= P*N*E

En donde:• R = Rendimiento horario• P = Producción por ciclo

o volumen• N = Número de ciclos

por hora• E = Eficiencia

El factor de eficiencia “E”

Se obtiene de la combinación de varios subfactores, algunos favorables (mayores a uno) y otros desfavorables (menores a uno).

E = (t*o*a*i*h*z*v) * (m*e*c*g*k*p*r*n*r*d)

FACTORES DE EFICIENCIA Y TIEMPO EN MAQUINARIA

MINUTOS TRABAJADOS POR HORA

TRANSCURRIDAFACTOR CALIFICACIÓN

60 100% UTÓPICO50 83% BUENO40 67% MEDIO30 50% POBRE

SubfactoresSubfactores de aplicación general (primer paréntesis):• t = tiempos efectivos• o = operación• a = administración• i = clima• h = humedad• z = temperatura• v = polvo

Subfactores de aplicación particular (segundo paréntesis):• m = material, facilidad de ataque• e = estado del material (banco, suelto o

compacto)• c = factor de carga: “copeteo” o

“escurrimiento” del material• g = ángulo de giro en excavadoras para

depositar el material• k = profundidad de excavación• p = pendiente del terreno• r = condiciones de camino en acarreos• n = altitud sobre el nivel del mar (motor

no-turbocargado)• q = obstrucciones• d= desperdicio o merma, aplica cuando el

material se empleará

Sub factores de eficiencia

• Factor de operación (o)La mayoría de los contratistas utilizan como factor “o” el 80% para el equivalente de operadores promedio en México, asignando un valor del 100% a aquellos con amplia experiencia y probada capacidad, digamos calificados como operadores “excelentes”.


• Factor de administración de obra (a)

La administración en campo incluyendo la de oficina central es un elemento de peso en los resultados de las máquinas. Una buena administración puede presentar el factor en un 90%, la regular 80% y la mala un 70%.

Sub factores de eficiencia• Factor de tipo de material (m)

Los rendimientos consignados en la bibliografía especializada, le dan un m= 100% cuando se trata de un material fácil de atacar y que corresponde al material tipo I (tierra no compactada, arena y grava, suelo suave). Para el material medio puede usarse un factor de alrededor del 90%: tierra compactada, arcilla seca y suelos con menos del 25% de contenido rocoso. La clasificación de material “medio difícil”, corresponde a suelos duros con contenido de roca hasta del 50%; puede usarse un factor cercano al 80%. El material “difícil de atacar”, es la roca tronada o escarificada y los suelos con hasta 75% de contenido rocoso, pudiéndose emplear un m = 70%. Por último el material “más difícil” son las rocas areniscas y caliche, en cuyo caso el factor aplicable será del 60%.


ESTADO DEL MATERIAL Factor e

MATERIAL FACTOR e

BANCO COMPACTO ABUNDAMIENTO

Arena 90% 86% 11%

Arcilla arenosa 80% 72% 25%

Arcilla 70% 63% 25%

suelo con grava 85% 91% 18%

Rocas suaves 61% 74% 65%

Roca dura 59% 77% 70%

Factor de estado del material (e)Este factor se refiere a las condiciones del material, se manejan 3 estados: en banco, suelto y compacto. La condición que se maneja como 100% es para material suelto

Sub factores de eficiencia• Factor de carga (c).Corresponde al denominado factor de llenado, ya sea de cuchilla en el caso de tractores empujadores o de cubeta para el de los cargadores y excavadoras. El valor estándar de 100% se maneja usualmente para la carga copeteada y es aplicable a materiales amontonados, previamente cortados por otro equipo y que no requiere de fuerza adicional para excavar. Un valor promedio escila entre 85 y 55%, para suelos con grava, arena, triturados finos y arcillas secas. Se utilizan factores bajos de 55 a 40% en caso de rocas tronadas y otros materiales que por diversos motivos no pueden ser “cuchareados con facilidad”


• Factor de maniobra (g)En este factor se toma en cuenta el giro que requiere una draga u otro tipo de excavadora para depositar el material producto. El viraje considerado al 100% es el de 90 grados y los factores que se aplican varían usualmente desde 130% (favorable en 30%) para ángulos de giro de 45 grados y hasta 75% para 180 grados.


Factor de alcance (k)• Se aplica para excavadoras el porcentaje de

alcance requerido respecto al alcance máximo de los brazos o plumas

% DE ALCANCE MÁXIMO FACTOR kMenor del 40% 1.10Entre 40 y 70% 1.00Mayor del 70% 0.90

FACTOR DE ALCANCE k


• Factor por pendiente del terreno (p). Este factor es aplicable cuando se calcula la producción de tractores, vehículos, niveladoras y en general a equipos en los que afecta de manera sustancial la pendiente del terreno.

% DE PENDIENTE DEL TERRENO FACTOR pDe -10 a -20 Hasta 125%De -0 a -10 Hasta 110%De 0 a 10 Hasta 90%De 10 a 20 Hasta 75%

FACTOR POR PENDIENTE DEL TERRENO p


• Factor de camino (r). Para el caso de camiones de volteo, se acostumbra combinar el efecto de pendiente del terreno con el de resistencia al rodamiento. En este rubro también se toma en cuenta lo que se conoce como coeficiente de agarre entre el medio de desplazamiento (llanta u oruga) y la superficie.

CONDICIONES DEL CAINO FACTOR rPlano y firme 98%Mal conservado y firme 95%De arena y grava suelta 90%Sin conservación y lodoso 83%

FACTOR DE CAMINO r


NEUMÁTICOS ORUGAConcret 2.00% 0.8-1.0 0.45Asfalto 2.50% 0.8-1.0Arcilla seca 0.5-0.7 0.65Arcilla húmeda 0.4-0.5 0.70Grava-arena dura 3.00%Grava-arena húmeda 12.00% 0.3-0.4 0.35Grava-arena sueltaTierra seca fina 4.50% 0.2-0.35 0.30Tierra seca no surcada 5.00% 0.5-0.6 0.90Tierra seca surcada 8.00% 0.4-0.5 0.60

COEFICIENTE DE AGARRE ENTRE MEDIO DE DESPLAZAMIENTO Y SUPERFICIE

TIPO DE SUPERFICIE COEFICIENTE DE AGARRE (TRACCIÓN)RESISTENCIA AL RODAMIENTO

Sub factores de eficiencia• Factor de clima (i)Considera básicamente los días de lluvia y sus efectos secundarios como el anegamiento del terreno. El cociente de los días con buen tiempo entre los hábiles proporciona el factor de clima. Es importante señalar que esto podría estar incluido en las “horas-año” (Ha) que se maneja en el costo horario del equipo por lo que deberá tenerse cuidado de no duplicarlo.


• Factor de uso (u)Aunque se ha considerado tradicionalmente como parte del costo horario, se puede aplicar un factor más de eficiencia, al uso efectivo del equipo, considerando sus tiempos muertos por reparaciones y falta de trabajo.

Sub factores de eficiencia• Factor de altitud sobre el nivel del mar (n)La eficiencia de un motor presenta una reducción casi proporcional al incrementarse la altura sobre el nivel medio del mar (ASNMM), en virtud de que se disminuye la presión atmosférica. Los motores turbocargados conservan su potencia, independientemente de la ASNMM, pero en los normalmente cargados de combustible, la fuerza de tracción se reduce. Caterpillar y Fiat-Allis, coinciden en recomendar una reducción de 1% por cada 100 metros adicionales de ASNMM a partir de 1000 m el primero (Cat) y de 300 m el segundo (Fiat). Para el caso de la Cd. De México, el factor resultaría de :

n = 1-[ ((2277m-1000m)/100m)*1/100] = 0.87

Considerando la recomendación de Caterpillar.


• Factor de desperdicio o merma (d)En cualquier operación en donde se mida el material colocado, tanto compactado como no compactado, el volumen a mover o de préstamo, tendrá una merma en su manejo. Se recomienda usar entre el 4% y 8% de m3, esto es, un factor de entre 1.04 y 1.08. Puede considerarse en el cálculo de rendimiento en un análisis auxiliar o final o bien solo el final.


• Factor de humedad (h)En condiciones de igualdad de temperatura, digamos 30 grados centígrados, a menor humedad mejor rendimiento en la maquinaria y viceversa. En lugares desérticos, con humedad 0%, podría asignarse un factor de 1.03, para 60% de humedad h = 1.00 y para un sitio bastante húmedo con 100%, h = 0.98

Sub factores de eficiencia• Factor de temperatura (z)Los motores por lo general trabajan entre 45 grados centígrados y un mínimo de 30. El problema de eficiencia se presenta a bajas temperaturas, en donde, convencionalmente puede afectarse con 0.4% de reducción de la eficiencia por cada grado por debajo de 20 grados centígrados. Por ejemplo si se trabaja a 10 grados centígrados, el factor “z” a emplear es de 0.96

Por medio de tablas proporcionadas por el fabricante

• Estas se encuentran en los manuales del fabricante y consideran un 100% de eficiencia.

• Proporcionan tablas con factores de ajuste para aplicarse por características del material, eficiencia del operador, condiciones de suelo y altitud entre otras.

• Establecen también que los rendimientos que proporcionan son para fines de estimación.

ANÁLISIS CON PLANTILLAS Y EQUIPO PARADO.

Cuando se presenta la situación de tareas con equipos combinados y se forman plantillas de maquinaria, el rendimiento que prevalece es el del equipo principal, como es el caso de las plantas de mezcla en pavimentaciones, las perforadoras en túneles, las motoconformadoras en la formación de terraplenes o los compactadores en la formación y compactación; en donde se deberá aplicar el rendimiento del equipo “más lento”, ya que los otro tienen que esperar.Ejemplo: si se están usando un compactador CA-151 (Dynapac) y una Motoconformadora CAT-140 (138 hp), sus rendimientos individuales se calcularían de la siguiente forma:• PH(CA-151) = 5000m/h*1.37m*0.9*0.2*0.55(ef)/7 pasadas = 97 m3/hr• PH(Cat-140) = 7000m/h*3.66m*0.9*0.78(inclin)*0.2m*0.55/6pasadas =

330 m3/hrEn este caso prevalecería la producción del compactador.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES EN RENDIMIENTOS

• De acuerdo a la Normatividad, el análisis del costo horario y el rendimiento debe ser con equipo nuevo. Esto tiene su razón: la consistencia o equilibrio.

• La aplicación de factores es de efecto acumulativo• Un factor “promedio conservador” es del 50%• Tomar en consideración, todos y cada uno de los factores que

se piensa incidirán en la obra, sean favorables o desfavorables.• No “asustarse” por aplicar factores de eficiencia muy bajos,

cuando sea el caso.• Estructurar plantillas de equipo con rendimientos semi-

balanceados, en caso contrario, considerar los tiempos de la máquina en espera (parada)

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