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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE APIZACO

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Libro de

Maquinaria pesada y movimientos de tierra

Ing. Graciano Barragán Cervantes

2017

1

PROGRAMA DE LA ASIGNATURA de

Maquinaria pesada y movimientos de tierra

2

3

4

5

6

7

8

AGRADECIMIENTOS

A MIS PADRES†: Quienes me dieron la existencia y mucho de lo poco que la vida les dio Él; que con su paciencia, vigor y honestidad me enseñó la senda de la bienandanza Ella; que con amor, dedicación y sacrificio supo alimentar, purificar y arreglar el anhelo de mi superación.

A MI ESPOSA E HIJOS: Por el amor, apoyo y comprensión al compartir los triunfos y fracasos y ser el motivo para lograr ser cada día mejor en todas las alegrías que me han dado me han hecho el hombre más feliz de la tierra por ser como son los amo mucho

A MIS HERMANOS, AMIGOS: Que por su cariño y amistad me considero una persona afortunada sé que contaré siempre con ustedes

A TODOS AQUELLOS: Que con su experiencia, conocimiento y enseñanza han contribuido para hacer posible la realización de este: “libro elaborado durante el ejercicio del periodo Sabático”

A todos y por todo muchas gracias.

9

ÍNDICE PROGRAMA DE LA ASIGNATURA AGRADECIMIENTOS ÍNDICE INTRODUCCIÓN PLANEACIÓN DEL CURSO Y AVANCE PROGRAMÁTICO OBJETIVO DE LA ASIGNATURA JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO CORRELACIÓN ENTRE TEMAS Y SUBTEMAS DE LA ASIGNATURA SUGERENCIAS DIDACTICAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE REPORTE DEL ALUMNO DE LAS PRÁCTICAS REALIZADAS

2 9 10 13 14 15 15 16 16 17 18

CAPÍTULO I Generalidades de la maquinaria pesada. 1.1 Potencias y fuentes de energía. 1.1.1 Motor de combustión interna. 1.2 Tren de fuerzas. 1.2.1 Sistema de embrague. 1.2.2 Sistema convertidor de par motor. 1.2.3 Sistema de servotransmisión. 1.2.4 Sistema de mandos finales. 1.2.5 Sistema de frenos. 1.3 Sistemas auxiliares. 1.3.1 Sistema de combustible. 1.3.2 Sistema de inyección. 1.3.3 Sistema de arranque. 1.3.4 Sistema de enfriamiento. 1.3.5 Sistema de lubricación. 1.3.6 Sistema de filtros. 1.3.7 Sistema de turboalimentación. 1.4 Medios de locomoción. 1.4.1 Tecnología de neumáticos. 1.4.2 Tren de rodaje. Secuencia didáctica primera unidad Referencias bibliográficas

19 19 20 20 25 25 30 33 35 36 41 41 44 47 51 54 56 59 61 61 62 67 68

CAPÍTULO II Características y aplicación de la maquinaria pesada. 2.1 Tractores y bulldozers. 2.1.1 Tractores. 2.2 Maquinaria para excavación. 2.2.1 Palas mecánicas. 2.2.2 Zanjadoras. 2.2.3 Excavadoras de rueda.

69 69 70 70 72 73 75 75 10

2.2.4 Retroexcavadoras. 2.2.5 Convertible. 2.3 Maquinaria para carga. 2.3.1 Cargadores. 2.4 Maquinaria para acarreo y transporte. 2.4.1 Camiones y equipo de transporte. 2.4.2 Escrepas. 2.5 Maquinaria para compactación. 2.5.1 Aplanadoras de rodillos lisos metálicos. 2.5.2 Aplanadoras de neumáticos. 2.5.3 Dúo-pactor. 2.5.4 Rodillos pata de cabra. 2.5.5 Rodillos de reja. 2.5.6 Rodillos impacto. 2.5.7 Rodillos vibratorios lisos autopropulsados. 2.6 Maquinaria para pavimentación. 2.6.1 Plantas trituradoras. 2.6.2 Plantas dosificadoras. 2.6.3 Esparcidoras. 2.6.4 Petrolizadoras. 2.6.5 Barredoras. 2.6.6 Pavimentadoras. 2.6.7 Pipas. 2.6.8 Camión nodriza. 2.6.9 Recicladora de pavimento. 2.6.10 Motoconformadora. 2.7 Maquinaria para perforación. 2.7.1 Perforadoras. 2.8 Maquinaria para cimentación. 2.8.1 Excavadoras verticales. 2.8.2 Piloteadora. 2.9 Maquinaria para montaje. 2.9.1 Grúas. 2.10 Maquinaria para demolición. 2.10.1 Demoledoras. 2.11 Otras maquinarias de Construcción. 2.11.1 Compresores. 2.11.2 Ventiladoras o ventiladores. 2.11.3 Puncrete o bomba para concreto. 2.12 Control y mantenimiento de maquinaria. 2.12.1 Control de la maquinaria. 2.12.2 Mantenimiento de la maquinaria. 2.13 Aplicaciones y usos. 2.13.1 Obras civiles en donde es ocupada la maquinaria pesada. 2.13.2 Clasificación de la maquinaria según el trabajo a realizar. 2.13.3 Casas que fabrican maquinaria.

75 77 78 78 80 80 82 83 84 84 85 85 85 86 86 87 87 90 92 92 93 93 94 95 95 96 98 98 100 100 100 102 102 103 103 105 105 106 106 107 107 107 109 109 110 112 11

Secuencia didáctica segunda unidad Referencias bibliográficas CAPÍTULO III Rendimiento de maquinaria pesada. 3.1 Selección de equipo adecuado. 3.1.1 Factores que afectan a la selección de la maquinaria. 3.2 Factores que influyen en los rendimientos. 3.2.1 Factores que afectan el rendimiento de la maquinaria. 3.3 Cálculo de rendimientos. 3.3.1 Métodos para el cálculo de rendimiento de maquinaria. 3.3.2 Calculo del rendimiento de tractores. 3.3.3 Calculo del rendimiento de cargadores. 3.3.4 Calculo del rendimiento de camiones. 3.3.5 Calculo del rendimiento de las motoconformadoras. 3.3.6 Calculo del rendimiento de compactadores. 3.3.7 Calculo del rendimiento de las palas mecánicas. 3.3.8 Calculo del rendimiento de las dragas de arrastre. 3.3.9 Calculo del rendimiento de las retroexcavadoras. 3.3.10 Calculo del rendimiento de las motoescrepas. 3.4 Utilizar software de aplicación. Secuencia didáctica tercera unidad Referencias bibliográficas

113 114 115 115 116 116 118 119 123 123 123 133 139 140 142 143 145 147 154 160 162 162

CAPTULO IV 163 Costo-horario de maquinaria pesada. 163 4.1 Integración del costo-hora-máquina. 164 4.1.1 Factores que afectan el costo-hora de la maquinaria pesada. 164 4.1.2 Conceptos que integran el costo-hora de la maquinaria. 165 4.1.3 Orientación para el llenado del formato No. 1 (costo-hora). 167 4.1.4 Orientación para el llenado del formato No. 2 (costo-filtros). 170 4.2 Operación, mantenimiento y reparación de maquinaria pesada. 183 4.2.1 Operación de maquinaria pesada. 183 4.2.2 Recomendaciones en la operación de maquinaria pesada. 184 4.2.3 Mantenimiento y reparación de maquinaria pesada. 186 4.3 Utilizar software de aplicación. 194 4.3.1 Aplicación y manejo del software para conocer el costo-horario de maquinaria pesada 194 Secuencia didáctica cuarta unidad 199 Referencias bibliográficas 200 CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXO 1 ANEXO 2 ANEXO 3

201 202 203 215 255 12

INTRODUCCIÓN

En la actualidad la Ingeniería civil, sobre todo en el área de la construcción demanda utilizar en sus procesos constructivos el empleo de maquinaria pesada, con lo cual se logra la optimización de recursos, principalmente en el tipo de construcción de obras de gran tamaño. La inclusión de maquinaria pesada reduce tiempos en la realización de trabajos y esto impacta en la reducción del costo de obra, generando con esto una mayor competitividad en este rubro, pues esto trae como consecuencia la realización de obras de ingeniería más económicas y realizadas en tiempos más cortos, sin menoscabar la cálida demandada del producto terminado, sino al contrario contribuir en la mejora de esta. Por lo que se hace necesario conocer la maquinaria pesada que se utiliza en los procesos constructivos en base a su funcionamiento, tipos, características, aditamentos, rendimientos y costos, logrando con esto una aplicación adecuada en cada una de las diferentes construcciones posibles, en las que pudiera participar. En el Instituto Tecnológico de Apizaco se imparte la materia de Maquinaria Pesada y Movimiento de Tierra en el 7° semestre de la carrera de Ingeniería Civil, a través del Departamento de Ciencias de la Tierra y que es parte esencial y fundamental, pues tiene una relación con la materia de costos y presupuestos, diseño y construcción de pavimentos, abastecimiento de agua, alcantarillado y materiales y procesos constructivos. La finalidad de realizar este trabajo, es la de facilitar al alumno un material que tenga el enfoque desde la introducción hasta la realización de los ejercicios de los temas estudiados, entendible y fácil de utilizar así como útil en el proceso de aprendizaje de los alumnos, facilitando así el proceso de enseñanza, además de proporcionar al docente un material que le sirva como una guía y apoyo base de la materia, redundando con esto en beneficio tanto para el departamento de ciencias de la tierra, así como para el propio instituto y TNM, impactando con relación a la materia señalada y no dejarlo de manera general, así como también en las metas institucionales de una manera positiva fortaleciendo la carrera. Por lo que se ha elaborado este documento tomando la información de diferentes fuentes, para fomentar en los estudiantes el pensamiento creativo, lógico y critico necesario para el desarrollo de conocimientos y habilidades tales como: razonar, analizar, inducir y deducir, argumentar y otras más que le faciliten la solución de problemas y el modelado de soluciones, para que sea capaz de incorporar la aplicación del conocimiento adquirido a través de competencias específicas utilizando instrumentos de diseño tradicionales y orientadas a objetos. Se busca también aportar un mejor recurso para que el proceso de enseñanza-aprendizaje se realice con mayor facilidad, efectividad e incluso comodidad, debe ser pertinente y que relacione lo teórico-práctico para que sirva de sustento en el proceso enseñanza-aprendizaje de una manera efectiva y coherente. Colaborando con esto en los procesos estratégicos educativos del Sistema Nacional de Educación Superior Tecnológica. 13

PLANEACIÓN DEL CURSO Y AVANCE PROGRAMATICO de la asignatura de Maquinaria pesada y movimientos de tierra No.

Nombre del tema

No. horas

1

Generalidades de la maquinaria pesada

14

2

3

4

Características y aplicaciones de la maquinaria pesada

Rendimiento de la maquinaria pesada

Costo horario de la maquinaria pesada Total de horas

15

18

13

60

Subtema

No. horas

1.1 Potencias y fuentes de energía.

4

1.2 Tren de fuerzas.

3

1.3 Sistemas auxiliares.

4

1.4 Medios de locomoción.

3

2.1Tractores y bulldozers.

2

2.2 Maquinaria para excavación.

1

2.3 Maquinaria para caga.

1

2.4 Maquinaria para acarreo y transporte.

1

2.5 Maquinaria para compactación.

1

2.6 Maquinaria para pavimentación.

2

2.7 Maquinaria para perforación.

1

2.8 Maquinaria para cimentación.

1

2.9 Maquinaria para montaje.

1

2.10 Maquinaria para demolición.

1

2.11 Otras maquinarias de Construcción.

1

2.12 Control y mantenimiento de maquinaria.

1

2.13 Aplicaciones y usos.

1

3.1 Selección de equipo adecuado.

2

3.2 Factores que influyen en los rendimientos.

2

3.3 Cálculo de rendimientos.

12

3.4 Utilizar software de aplicación.

2

4,1 Integración del costo-hora-máquina.

9

4.2 Operación, mantenimiento y reparación de maquinaria.

2

4.3 Utilizar software de aplicación.

2 Total de horas

60

14

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

Conocer y seleccionar la maquinaria pesada utilizada en la construcción, optimizando los recursos.

JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO

Este trabajo es de gran importancia para el estudiante de la carrera de Ingeniería Civil, ya que con esta herramienta se pretende facilitar la información mínima necesaria y ayudado con una orientación adecuada, pueda adquirir el conocimiento básico necesario, para identificar en una obra de construcción donde es ocupada maquinaria pesada los componentes que la integran, así como las partes de esos sistemas o mecanismos que incluye la maquinaria, conocer en los talleres de mantenimiento, las bitácoras y programas de mantenimiento que requiere la maquinaria, así como determinar en campo los rendimientos reales de la maquinaria pesada observada, conocer procedimientos de acomodo, montaje y manejo de materiales para definir tamaño y ubicación de bodega. También conocer la maquinaria pesada que se utiliza en los procesos constructivos con el fin de optimizar los recursos, tanto humanos como económicos y de materiales. Y a través de conocimientos diversos de materias que ha cursado, identificará las características de los diferentes tipos de suelos y de minerales que se encuentran en un proceso constructivo, así como a cuantificar los diversos volúmenes tanto de materiales como de tierra y otros. Es fundamental ya que todo tipo de construcción de gran tamaño requiere de la utilización de maquinaria pesada para realizar los trabajos en un menor tiempo y a su vez reducir el costo. La relación con la materia de costos y presupuestos, diseño y construcción de pavimentos, abastecimiento de agua, alcantarillado, materiales y procesos constructivos, genera un conocimiento integral del proceso constructivo con la inclusión de la maquinaria pesada. La utilización de los conocimientos de esta asignatura es inevitable y cuanto más necesarios en toda la vida útil y productiva del ingeniero civil dedicado a la construcción de obras de gran magnitud o de pequeñas dimensiones.

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CORRELACIÓN ENTRE TEMAS Y SUBTEMAS DE LA ASIGNATURA El temario está organizado en cuatro temas, las cuales darán los conocimientos necesarios al estudiante sobre la maquinaria pesada que se utiliza en las diferentes etapas de procesos constructivos, además de obtener el costo-horario y planear el mantenimiento de la maquinaria. En el primer tema el estudiante conocerá los componentes generales de la maquinaria pesada, además de los medios de locomoción de dichas máquinas, por lo que realizará una investigación. En el segundo tema conocerá las diferentes tipos de maquinaria que existe en la actualidad, sus componentes principales, tipo de mantenimiento y sus diferentes aplicaciones de cada una de ellas, aunado a ello el estudiante realizará una investigación documental de la maquinaria actual. En el tercer tema el estudiante identificará que maquinaria podría utilizar según el tipo de construcción, para que pueda conocer su rendimiento y cuáles son los factores que influyen en el cálculo del rendimiento óptimo, además al obtener estos valores podrá capturarlos en un software para compararlos. Y por último en el cuarto tema conociendo todos los datos anteriores podrá realizar el cálculo a mano o por software del costo-horario de cada maquinaria pesada que se utiliza en la industria de la construcción.

SUGERENCIAS DIDACTICAS -Realizar visitas a construcciones en proceso donde se esté aplicando la maquinaria pesada. -Realizar una investigación de campo sobre la maquinaria pesada. -Realizar una investigación documental sobre la maquinaria pesada actual. -Exponer las partes que componen las diferentes tipos de maquinaria pesada, para poder identificar el tipo de mantenimiento que requiere cada una de ellas. -Elaborar ejemplos de cálculo de costo-horario de las diferentes tipos de maquinaria pesada utilizada en la actualidad. -Elaborar ejemplos de cálculo de costo-horario utilizando software.

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ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Generalidades de la maquinaria pesada. -Investigar y realizar una presentación en un medio electrónico de las partes principales de una maquinaria pesada. -Investigar y realizar una presentación en un medio electrónico de los diferentes tipos de tren de fuerzas y de locomoción que tiene la maquinaria pesada. Características y aplicación de la maquinaria pesada. -Investigar y entregar un reporte por grupos de trabajo cada una de las distintas máquinas pesadas que existen en la actualidad en la industria de la construcción. -Definir el mantenimiento de cada una de la maquinaria pesada existente y el modelo de bitácora de seguimiento, a través de una presentación en un medio electrónico. -Elaborar e identificar en un cuadro sinóptico el tipo de maquinaria pesada utilizada según el tipo de construcción. Rendimiento de maquinaria pesada. -En un cuadro sinóptico identifica las variables que se requieren para el cálculo de los rendimientos más utilizados. -Presentar en una tabla los rendimientos de las distintas máquinas, calculados por formula y estimados por observación en obra. Costo-horario de maquinaria pesada. -Presentar un cuadro sinóptico de las variables que se requieren para el cálculo del costo-horario. -Calcular en el formato indicado el costo-horario de cada una de la maquinaria pesada por grupo de trabajo.

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REPORTE DEL ALUMNO DE LAS PRÁCTICAS REALIZADAS. -Reporte de investigaciones realizadas. -Realizar reporte de visitas en campo. -Revisar el cálculo del costo-horario de diferente maquinaria pesada utilizada en la construcción. -Manejar software de aplicación.

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CAPÍTULO I

GENERALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA

OBJETIVO Conocer e identificar las partes que integran los sistemas de la maquinaria pesada.

CONOCER A LA MAQUINARIA POR DENTRO 19

1.1 POTENCIA Y FUENTES DE ENERGÍA 1.1.1 Motor de combustión interna. Según Aburto y Chavarri (1990), un motor de combustión interna es cualquier tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos: el motor cíclico Otto, el motor diésel, el motor rotatorio y la turbina de combustión. El principio de funcionamiento de los motores de encendido a chispa o a gasolina fue enunciado por Beau de Rochas (s.f.), “combustión a volumen constante” y llevado a la práctica por el alemán Otto en 1862, por eso el ciclo de transformaciones que realiza el fluido en el interior del motor se denomina ciclo Otto. Un motor (ver fig. 1) es una máquina que transforma la energía química presente en los combustibles, en energía mecánica disponible en su eje de salida (potencia del motor). En un diagrama de bloques de entradas y salidas, se tiene como entrada: aire y combustible y el aporte de sistemas auxiliares necesarios para el funcionamiento como son los sistemas de lubricación, refrigeración y energía eléctrica; y en el interior del motor, sistema de distribución, mecanismos pistón-biela-manivela y como producto de salida final resulta la energía mecánica utilizable, además de los residuos o productos de la ineficiencia los gases de la combustión y calor cedido al medio.

Fig. 1 Motor de combustión interna.

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1.1.1.1 El motor Otto de 4 tiempos de gasolina. El motor cíclico Otto (ver fig. 2), cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica.

Fig. 2 Motor a gasolina. La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al interior. La posición hacia dentro y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida por un eje al cigüeñal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón. En los motores de varios cilindros el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada espiga de cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada cilindro se aplica al cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor puede tener de 1 a 28 cilindros. Todos los motores tienen que disponer de una forma de iniciar la ignición del combustible dentro del cilindro. Por ejemplo, el sistema de ignición de los motores Otto, llamado bobina de encendido, es una fuente de corriente eléctrica continua de bajo voltaje conectada al primario de un transformador. La corriente se corta muchas veces por segundo con un temporizador. Las fluctuaciones de la corriente del primario inducen en el secundario una corriente de alto voltaje, que se conduce a cada cilindro a través de un interruptor rotatorio llamado distribuidor. El dispositivo que produce la ignición es la bujía, un conductor fijado a la pared superior de cada cilindro. La bujía contiene dos hilos separados entre los que la corriente de alto voltaje produce un arco eléctrico que genera la chispa que enciende el combustible dentro del cilindro. 21

Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de automóviles y de aviones y los motores fueraborda se refrigeran con aire. Los cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior con un conjunto de láminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza refrigeración por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automóviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar por las láminas de un radiador. En los motores navales se utiliza agua del mar para la refrigeración. Al contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustión interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan, lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigüeñal para que se pueda iniciar el ciclo. Los motores de automoción utilizan un motor eléctrico (el motor de arranque) conectado al cigüeñal por un embrague automático que se desacopla en cuanto arranca el motor. Por otro lado, algunos motores pequeños se arrancan a mano girando el cigüeñal con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla alrededor del volante del cigüeñal. Otros sistemas de encendido de motores son los iniciadores de inercia, que aceleran el volante manualmente o con un motor eléctrico hasta que tiene la velocidad suficiente como para mover el cigüeñal. El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos (ver fig. 3), es decir, que el ciclo completo del pistón tiene cuatro fases, dos hacia el cabezal cerrado del cilindro y dos hacia atrás. Durante la primera fase del ciclo el pistón se mueve hacia atrás mientras se abre la válvula de admisión. El movimiento del pistón durante esta fase aspira hacia dentro de la cámara la cantidad necesaria de la mezcla de combustible y aire. Durante la siguiente fase, el pistón se mueve hacia la cabeza del cilindro y comprime la mezcla de combustible contenida en la cámara. Cuando el pistón llega hasta el final de esta fase y el volumen de la cámara de combustión es mínimo, la bujía se activa y la mezcla arde, expandiéndose y creando dentro del cilindro la presión que hace que el pistón se aleje; ésta es la tercera fase. En la fase final, se abre la válvula de escape y el pistón se mueve hacia la cabeza del cilindro para expulsar los gases, quedando preparado para empezar un nuevo ciclo.

Fig. 3 Ciclo del motor de combustión interna.

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1.1.1.2 El motor diésel de 4 tiempos. En teoría, el ciclo diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presión constante. La mayoría de los motores diésel tienen también cuatro tiempos (ver fig. 3), si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera fase se absorbe solamente aire hacia la cámara de combustión. En la segunda fase, la de compresión, el aire se comprime a una fracción mínima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 °c a causa de la compresión. Al final de la fase de compresión el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cámara de combustión y arde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunos motores diésel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible (ver fig. 4) para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustión empuja el pistón hacia atrás en la tercera fase, la de potencia. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsión.

Fig. 4 Motor a diesel. La eficiencia de los motores diésel, que en general depende de los mismos factores que los motores Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diésel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores diésel pueden alcanzar las 2.000 rpm. Como el grado de compresión de estos motores es de 14 a 1, son por lo general más pesados que los motores Otto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia.

1.1.1.3 El motor de dos tiempos. Con un diseño adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diésel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, lo que implica que la potencia que producen es menor que la mitad de la que produce un motor de cuatro tiempos de tamaño similar. 23

El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo (ver fig.5). El diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación, el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara.

Fig. 5 Ciclo de un motor de dos tiempos.

1.1.1.4 El motor rotatorio (wenkel). En la década de 1950, el ingeniero alemán Felix Wankel desarrolló un motor de combustión interna con un diseño revolucionario, que utilizaba un rotor triangular que gira dentro de una cámara ovalada, en lugar de un pistón y un cilindro. La mezcla de combustible y aire es absorbida a través de un orificio de aspiración y queda atrapada entre una de las caras del rotor y la pared de la cámara. La rotación del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una bujía. Los gases se expulsan a través de un orificio de expulsión con el movimiento del rotor (ver fig.6). El ciclo tiene lugar una vez en cada una de las caras del rotor, produciendo tres fases de potencia en cada giro. El motor de Wankel es compacto y ligero en comparación con los motores de pistones, por lo que ganó importancia durante la crisis del petróleo en las décadas de 1970 y 1980. Además, funciona casi sin vibraciones y su sencillez mecánica permite una fabricación barata. No requiere mucha refrigeración, y su centro de gravedad bajo aumenta la seguridad en la conducción. Fig. 6 Ciclo de un motor rotatorio. 24

1.2 TREN DE FUERZAS Según Aburto y Chavarri (1990), se le conoce como tren de fuerzas al conjunto de sistemas o mecanismos que trasladan la fuerza producida por el motor hasta llegar a los mandos finales también se les conoce como sistemas de la máquina (ver fig. 7).

Fig. 7 Tren de fuerzas.

1.2.1 Sistema de embrague. Los embragues son acoplamientos temporales, utilizados para solidarizar dos piezas que se encuentran en un mismo eje, para transmitir a una de ellas el movimiento de rotación de la otra, y desacoplarlas a voluntad de un operario externo (ver fig. 8), cuando se desea modificar el movimiento de una sin necesidad de parar la otra, se halla siempre intercalado entre un motor mecánico o térmico y el órgano de utilización, a fin de poder parar este último sin que deje de funcionar el motor. El embrague permite que se puedan insertar las diferentes marchas o interrumpir la transmisión entre el motor y las ruedas. Cuando el embrague está sin accionar (motor embragado) el disco tiene un gran rozamiento con la maza y transmite toda la fuerza generada en el motor. Cuando se acciona el embrague (motor desembragado) el diafragma es comprimido por el conductor y el disco queda suelto, siendo incapaz de transmitir la fuerza del motor a la caja de cambios. Según la posición del pedal del embrague se puede conseguir un acoplamiento total (pedal suelto) o acoplamientos parciales (pedal a medio pisar) que nos permiten variar la fuerza transmitida por el motor a la transmisión.

Fig. 8 Sistema de embrague. 25

El embrague transmite la potencia del motor a la transmisión manual mediante su acoplamiento o desacoplamiento. También, hace la salida más suave, hace posible detener el vehículo sin parar el motor y facilita las operaciones del mismo. Un mecanismo de embrague tiene que ser resistente, rápido y seguro. Resistente debido a que por él pasa todo el par motor. Rápido y seguro para poder aprovechar al máximo dicho par, en todo el abanico de revoluciones del motor El embrague se sitúa entre el volante motor y la caja de cambios y es accionado por un pedal que maneja el conductor con su pie izquierdo (menos en los automáticos que el pedal se suprime). Con el pedal suelto el giro del motor se transmite directamente a las ruedas, es decir, el motor está embragado. Y cuando el conductor pisa el pedal de embrague el giro del motor no se transmite a las ruedas, y se dice que el motor está desembragado.

1.2.1.1 Mecanismo de embrague. El acoplamiento del disco de embrague contra el volante de inercia del motor se realiza por medio de un conjunto de piezas que recibe el nombre de mecanismo de embrague (ver fig. 9). De este conjunto forma parte el plato de presión (plato opresor), que es un disco de acero en forma de corona circular, que se acopla al disco de embrague por la cara opuesta al volante motor. Por su cara externa se une a la carcasa con interposición de muelles helicoidales que ejercen la presión sobre el plato para aplicarlo fuertemente contra el disco.

Fig. 9 Mecanismo de embrague. La carcasa de embrague constituye la cubierta del mismo, y en ella se alojan los muelles y las patillas de accionamiento, a través de los cuales se realiza la unión con la carcasa y el plato de presión. Dicha carcasa se une al volante motor por medio de tornillos.

26

Los muelles realizan el esfuerzo necesario para aprisionar al disco de embrague entre el volante motor y la maza de embrague. Normalmente se disponen de seis muelles helicoidales dispuestos de manera circular consiguiendo así una presión uniforme sobre toda la superficie de la maza de embrague.

1.2.1.2 Tipos de embrague. 1.2.1.2.1 De fricción o mecánicos. El embrague de fricción está formado por una parte motriz (volante motor), que transmite el giro a la parte conducida, usando el efecto de adherencia de ambos componentes, a los cuales se les aplica una fuerte presión que los acopla fuertemente. El eje primario de la caja de velocidades se apoya en el volante de inercia del motor por medio de un casquillo de bronce. Sobre este eje se monta el disco de embrague que es aplicado fuertemente contra el volante motor por el plato de presión, también conocido como maza de embrague. La maza de embrague es empujada por los muelles que van repartidos por toda su superficie. Al pisar el conductor el pedal de embrague, un mecanismo de palanca articulada desplaza el cojinete de embrague que mueve unas patillas que, basculando sobre su eje, tiran de la maza de embrague que libera al disco impidiendo que el motor le transmita movimiento, haciendo que tampoco llegue a la caja de velocidades aunque el motor esté en funcionamiento (ver fig. 10)

Fig. 10 Embrague de fricción. 1.2.1.2.2 Electromagnéticos. El sistema de embrague electromagnético está constituido por una corona de acero que se monta sobre el volante de inercia del motor. En el interior de esta corona va alojada una bobina, que al pasar la corriente eléctrica a través de ella produce un campo magnético en la zona del entrehierro formado entre la corona y el disco de acero. Dicho disco va montado en el primario de la caja de cambios por medio de un estriado, sustituyendo al disco de embrague convencional. El espacio existente en el interior de la corona se cierra con chapas de acero, y se rellena con polvo magnético, que se aglomera en el entrehierro 27

por la acción del campo magnético creado por la bobina, haciendo solidarios a la corona con el disco. De esta forma, cuando pasa corriente por el arrollamiento de la bobina se produce la aglomeración del polvo magnético consiguiendo el embragado del motor. Por el contrario, si no pasa corriente por la bobina el polvo magnético no se aglomera en el entrehierro, lo que permite girar en vacío a la corona sin arrastrar el disco. Con lo cual el motor permanece desembragado. En el instante en que comienza a pasar corriente por la bobina se inicia la aglomeración del polvo magnético, que tarda un cierto tiempo en completarse, además del retardo a la aparición del flujo magnético que se produce en todas las bobinas. Este efecto consigue que el embrague sea progresivo. 1.2.1.2.3 Hidráulicos. El funcionamiento de un embrague hidráulico es parecido a dos ventiladores, uno enchufado y otro no, la corriente de aire creada incide en las aspas del desenchufado y lo gira. Así se logra transmitir el movimiento sin que haya rozamiento, y con ello se evitan los desgastes. En los embragues hidráulicos el medio de transmisión del movimiento es el aceite. Una bomba centrífuga recibe el giro del motor y envía el aceite a presión hacia una turbina en la que está acoplado el eje primario de la caja de velocidades. La energía cinética de cada partícula choca contra las aletas de la turbina, que produce una fuerza que tiende a hacerla girar. El aceite resbala por las aletas de la turbina y es devuelto hacia la bomba centrífuga, donde esta lo envía hacia la periferia, volviéndose a repetir el ciclo (ver fig.11).

Fig.11 Embrague Hidráulico. Cuando el motor gira a poco régimen la velocidad con que salen las partículas de la bomba es muy pequeña y por tanto la energía cinética transmitida a la turbina es muy débil para vencer todo el par resistente opuesto por el peso del vehículo. En esta situación la turbina permanece sin girar y hay un resbalamiento total entre la bomba y la turbina. Conforme se va aumentando el régimen de giro del motor el aceite va tomando velocidad e incide con mayor energía cinética sobre la turbina, lo que produce que el resbalamiento entre bomba y turbina consiga hacer progresivo al embrague.

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Cuando el motor desarrolla su par máximo, el aceite impulsado por la bomba incide con gran fuerza sobre la turbina y ésta es arrastrada a gran velocidad, sin que apenas exista resbalamiento entre ambas. Por supuesto, la turbina entra en acción cuando el par transmitido por la bomba es superior al par resistente. Siempre existe un pequeño resbalamiento entre bomba y turbina que, con el motor con régimen alto, debe estar aproximadamente en el 2%. 1.2.1.2.4 Embragues unidireccionales. Son aquellos embragues diseñados para transmitir movimiento, y consecuentemente potencia, cuando el eje conductor gira en un solo sentido. Al invertir el sentido de rotación del eje conductor, los ejes de la transmisión se comportan como si no estuvieran acoplados (ver fig.12).

Fig. 12 Embrague unidireccional. 1.2.1.2.5 Embrague centrífugo. Consiste en un cierto número de zapatas, distribuidas simétricamente, en capacidad de deslizar radialmente a lo largo de guías solidarias al eje conductor, y así de entrar en contacto con la cara interior de un tambor solidario al eje conducido (ver Fig. 13)

Fig. 13 Embrague centrifugo. 29

1.2.1.2.6 Embrague automático. El automatismo de este tipo de embrague no radica en su principio de funcionamiento, sino en el sistema de mando, que es normalmente electromagnético o neumático.

1.2.1.2.7 Embrague neumático. Utiliza la depresión creada en el tubo de admisión del motor debida al descenso del pistón en el cilindro. Esta depresión se comunica a un cilindro adicional por mediación de una válvula solidaria del pedal del acelerador, cuando se levanta este último la válvula se abre y la depresión acciona el mando del embrague, realizando el desembrague (Ver fig. 14).

Fig. 14 Embrague neumático.

1.2.2 Sistema convertidor de par motor. Es un mecanismo que se utiliza en los cambios automáticos en sustitución del embrague, y realiza la conexión entre la caja de cambios y el motor. En este sistema no existe una unión mecánica entre el cigüeñal y el eje primario de cambio, sino que se aprovecha la fuerza centrífuga que actúa sobre un fluido (aceite) situado en el interior del convertidor. 30

Consta de tres elementos que forman un anillo cerrado en forma toroidal (como un "donuts"), en cuyo interior está el aceite. Una de las partes es el impulsor o bomba, unido al motor, con forma de disco y unas acanaladuras interiores en forma de aspa para dirigir el aceite. La turbina tiene una forma similar y va unida al cambio de marchas. En el interior está el reactor o estator, también acoplado al cambio. Cuando la máquina está parada, las dos mitades principales del convertidor giran independientes. Pero al empezar a acelerar, la corriente de aceite se hace cada vez más fuerte, hasta el punto de que el impulsor y la turbina (es decir, motor y cambio), giran solidarios, arrastrados por el aceite (ver fig. 15).

Fig. 15 Convertidor par motor. Las partes que forman realmente un convertidor de par que funciona como tal, son las siguientes: A. Impulsor B. Turbina C. Estator D. Carcasa giratoria E. Soporte F. Eje de salida 1.2.2.1 Esquema de funcionamiento. El funcionamiento del convertidor de par se puede asemejar al funcionamiento de dos ventiladores enfrentados uno del otro. El primero se encuentra conectado y encendido, mientras que el otro apagado, el movimiento y la fuerza del aire que golpea las aspas del ventilador apagado hacen que este empiece a impulsarse e intentar mantener la velocidad hasta llegar al punto de igualar la velocidad del otro ventilador. El convertidor se acciona al impulsar el aceite del cárter hacia el impulsor y de este el aceite va hacia las aspas internas de la turbina (rodete conducido), girando en el mismo sentido que el impulsor. Cuando el aceite sale del impulsor reacciona contra los aspas del estator aumentando la fuerza de giro (par - motor), cuando el aceite choca con la parte frontal de las aspas, antes de que la velocidad sea la misma del impulsor; cuando la velocidad de la turbina se va igualando a la del impulsor la fuerza o par- motor va disminuyendo, mientras que el estator permanece fijo debido al cojinete de un solo sentido que le impide girar en sentido contrario a los rodetes. Cuando las 31

velocidades del impulsor y la turbina son iguales termina la reacción sobre el estator y éste gira en el mismo sentido que los rodetes, por el motivo que el aceite choca con la parte interna de las aspas, funcionando el conjunto como un embrague hidráulico y con una relación de velocidad y par de 1:1: es decir, el eje conducido unido a la turbina gira a igual velocidad y con la misma fuerza que el eje motor (ver fig. 16).

Fig. 16 Funcionamiento interno del convertidor par motor. Al elemento conductor se le llama impulsor o bomba, porque es el que recibe el movimiento del motor, al que está unido, e impulsa el aceite contra el conducido. El elemento conducido se llama turbina, y va acoplada a la caja de cambios. Pero el convertidor de par incluye un tercer elemento que viene a mejorar las condiciones de funcionamiento en la circulación del aceite, se trata del estator, dentro del estator se encuentra un cojinete de un solo sentido, lo que permite que este solo gire en un determinado sentido. Está montado sobre un mecanismo de rueda libre que le permite desplazarse libremente cuando los elementos del convertidor giran a una velocidad aproximadamente igual. Turbina e Impulsor Convertidor de par TCC Estator Turbina (Vista frontal) (ver fig. 17).

Fig. 17 Turbina e impulsor del convertidor par motor.

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1.2.3 Sistema de servotransmisión. Este sistema es el intermediario entre el motor con el embrague y la máquina o aplicación a accionar en los mandos finales (ver fig. 18).

Fig. 18 Sistema de servotransmision. 1. Sistema de servotransmision 2. Enbrague y motor 3. Mandos finales Sirve para acoplar y desacoplar el movimiento de rotación del motor a la máquina o aplicación que acciona. Su función es la de tomar el movimiento de rotación del volante inercial y transmitirla a través de discos dentados giratorios y platos o discos fijos a un eje de salida donde se acopla finalmente la máquina o carga. Consta básicamente de una corona dentada (de encastre) fija en el volante inercial, unos discos dentados intercambiables de fibra y metal (ferodos), acoplados a la corona de arrastre, discos o platos metálicos fijos y deslizantes (ver fig. 19) , un dispositivo de empuje con su accionamiento y un eje de salida montado sobre rodamientos en una carcasa metálica.

Fig. 19 Componentes de la servotransmision.

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El principio de operación se basa fundamentalmente en la acción de freno o embrague que ejercen los discos o ferrodos en movimiento sobre los platos o discos fijos y deslizantes cuando éstos se juntan entre sí accionados por un sistema de palancas y resortes que mantienen una determinada presión entre sí, evitando el deslizamiento, y finalmente transmiten el movimiento al eje de salida solidario con los discos deslizantes (ver fig. 20), y de éste a la máquina o dispositivo conducido.

Fig.20 Funcionamiento de la servotransmision. El sistema funciona correctamente si la transmisión de potencia se realiza en forma pareja y sin interrupciones y su accionamiento se realiza en forma suave, aplicando la fuerza correcta especificada por el fabricante. Para que funcione correctamente hay que mantener la separación de los discos una distancia preestablecida, para que a su vez los resortes tengan la tensión de separación adecuada a la fuerza que se debe ejercer en el accionamiento, además es importante el correcto montaje de los rodamientos donde se apoya el eje de salida, los cuales deben recibir una lubricación apropiada. Las fallas en este sistema se producen por el desgaste que sufren los ferrodos por la fricción del acople y desacople, que hace que resbalen los discos y ferrodos entre sí aumentando el desgaste de estos últimos hasta su rotura (ver fig.21). La falta de lubricación produce la falla de los rodamientos. Sobretensiones de las correas de accionamiento o grandes desalineaciones del eje de salida, afectan la duración de los rodamientos.

Fig. 21 Localización de los ferrodos en el sistema. 34

Las reparaciones van desde un simple ajuste de la tuerca que registra la tensión de los resortes y con esto la distancia entre platos fijos y móviles y los ferrodos, el engrase de los rodamientos y partes móviles hasta el reemplazo de los ferrodos con desgaste, el juego completo, o el reemplazo de partes componentes dañadas para lo cual hay que desarmar totalmente el sistema. Las precauciones de seguridad para con este sistema es la de trabajar con motor detenido ya que hay partes mecánicas en movimiento y el cuidado del medio ambiente se debe tener en cuenta cuando se manipulan y se realizan tareas donde intervienen lubricantes y la disposición final de los repuestos reemplazados.

1.2.4 Sistema de mandos finales. Los mandos finales son cada uno de los dispositivos que sirven para poner en marcha, regular, gobernar y parar una máquina o vehículo. Es el conjunto de órganos que transmiten el movimiento a la máquina (ver fig. 22)

Fig. 22 Sistema de mandos finales. Las tendencias modernas en materia de mandos pueden ser resumidas como sigue; adopción del mando directo, dotando cada máquina de su propio motor e incluso de varios motores (uno para cada función diferente) en vez del método anticuado de motor único y transmisión del movimiento a todas las máquinas mediante poleas de mando; generalización de los mandos a distancia, muchas veces centralizados en un puesto de mando único; extensión del uso de servomecanismos para reducir los esfuerzos que ha de aplicar el hombre a los órganos de mando; progreso de los mandos automáticos (ver fig. 23)

Fig. 23 Sistema de mandos finales automáticos.

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Los mandos según el modo como se transmiten las acciones pueden ser mecánicos, hidráulicos, eléctricos o neumáticos. Los mandos finales de gran reducción son de lubricación a presión para continuo rendimiento. Los sellos de anillos flotantes evitan la entrada de materias extrañas, que son la causa de desgaste excesivo. Los mandos finales son de engranaje de doble reducción con dientes de perfil convexo para absorber grandes cargas de par. Los mandos finales planetarios distribuyen las cargas de par. (ver fig. 24)

Fig. 24 Sistema de mandos finales planetarios

1.2.5 Sistema de frenos. Se llama freno a todo dispositivo capaz de modificar el estado de movimiento de un sistema mecánico mediante fricción, pudiendo incluso detenerlo completamente, absorbiendo la energía cinética de sus componentes y transformándola en energía térmica (ver fig. 25). El freno está revestido con un material resistente al calor que no se desgasta con facilidad, no se alisa y no se vuelve resbaladizo.

Fig. 25 Sistema de frenos. 36

1.2.5.1 Frenado con zapatas. Este dispositivo está constituido por una zapata que se obliga a entrar en contacto con un cilindro solidario al eje cuya velocidad se pretende controlar, la zapata se construye de forma tal que su superficie útil, recubierta de un material de fricción, calza perfectamente sobre el tambor (ver fig. 26). Una vez más, al forzarse el contacto entre zapata y tambor, las fuerzas de fricción generadas por el deslizamiento entre ambas superficies producen el par de frenado.

Fig. 26 Frenos de zapatas.

Las zapatas son bloques de madera o metal que presiona contra la llanta de una rueda mediante un sistema de palancas, existen dos tipos que son: a) De fundición b) Compuestas Los frenos de tambor tienen dos zapatas semicirculares que presionan contra la superficie interna de un tambor metálico que gira con la rueda. Las zapatas están montadas en un plato de anclaje; este plato está sujeto en la funda del eje trasero en la suspensión para que no gire (ver fig.27). Fig. 27 Componentes del freno de zapatas.

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Cuando el conductor pisa el pedal del freno, la presión hidráulica aumenta en el cilindro maestro y pasa a cada cilindro de rueda. Los cilindros de rueda empujan un extremo de cada zapata contra el tambor, y un pivote, llamado ancla, soporta el otro extremo de la zapata (ver fig.28).

Fig. 28 Funcionamiento del freno de zapatas. En el ancla, generalmente hay un ajustador de freno. Cuando las balatas, que van unidas a las zapatas, se desgastan, hay que acercar más las zapatas al tambor con un ajustador de rosca para mantener la máxima fuerza de frenado. En algunos automóviles se debe hacer un ajuste manual a intervalos de 5,000 a 10,000 kilómetros. 1.2.5.2 Frenado con discos. El freno de disco consiste en un disco de hierro fundido o rotor que gira con la rueda, y una pinza o mordaza montada en la suspensión delantera, que presiona las pastillas de fricción (balatas) contra el disco (ver fig.29).

Fig. 29 Freno de disco. 38

La mayoría de los frenos de disco tienen pinzas corredizas. Se montan de modo que se puedan correr unos milímetros hacia ambos lados. Al pisar el pedal del freno, la presión hidráulica empuja un pistón dentro de la pinza y presiona una pastilla contra el rotor. Esta presión mueve toda la pinza en su montaje y jala también la otra pastilla contra el rotor (ver fig.30).

Fig. 30 Componentes del freno de disco. Este sistema de frenado tiene las siguientes ventajas: 1. No se cristalizan, ya que se enfrían rápidamente. 2. Cuando el rotor se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la presión contra las pastillas. 3. Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha agua y el polvo por acción centrífuga. Por otra parte, las desventajas de los frenos de disco, comparados con los de tambor, son que no tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se gastan más pronto. Algunas configuraciones frecuentes de los frenos de disco son frenos de disco cerrado, el disco se aloja en un cárter solidario a la rueda. El apriete se efectúa sobre varios sectores regularmente repartidos sobre la periferia, el frenado se obtiene por la separación de dos discos, cada uno de los cuales se aplica contra la cara interna correspondiente del cárter giratorio (ver fig.31).

Fig. 31 Funcionamiento del freno de disco cerrado. 39

Freno de disco exterior, el disco es solidario del árbol o de la rueda. El apriete se efectúa mediante un sector limitado y rodeado por unos estribos, en el interior de los cuales se desplazan unos topes de fricción (ver fig.32).

Fig. 32 Funcionamiento del freno de disco abierto. El frenado con discos se puede realizar mediante: 1) Discos: Inicialmente fueron de acero, ahora suelen ser de fundición (ver fig.33). 2) Pastillas: Suelen ser de aleaciones de cobre, estos elementos de frenado se colocan en la rueda directamente o en el cuerpo del eje. Fig. 33 Discos de acero para frenos. Las ventajas e inconvenientes, frente al frenado con zapatas de este tipo de frenado son: Ventajas  Frenado poco ruidoso.  Menores gastos de conservación.  Mayor periodo de vida.  La mayor parte del calor desprendido durante el frenado la absorben los discos, a los cuales se les proviene de un sistema de ventilación.  Materiales protegidos de agentes externos.  Se comportan bien hasta los 230 Km/h; a partir de esta velocidad el desgaste aumenta considerablemente. Inconvenientes:  Menor aprovechamiento de la adherencia. Para solucionar este problema se suelen utilizar sistemas mixtos de zapatas y discos junto con sistemas de antipatinaje.  Mayor distancia de parada.

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1.3 SISTEMAS AUXILIARES Según Dangel (1985), es el conjunto de sistemas o mecanismos que hacen que los motores sean más eficientes también se les conoce como sistemas del motor (ver fig.34).

Fig. 34 Motor de combustión interna

1.3.1 Sistema de combustible. El combustible es el elemento necesario para producir la potencia necesaria para mover un vehículo, en la actualidad son varios los combustibles que pueden ser utilizados en los motores, el diésel y la gasolina son los más comunes pero también se pueden utilizar: el gas licuado de petróleo (LP), el gas natural comprimido (GNC), el gas natural licuado (GNL), el propano, el metanol, el etanol y otros. Para obtener el máximo aprovechamiento del combustible se requiere que se mezcle con oxígeno el cual es obtenido del aire y se genere la combustión (ver fig. 35).

Fig. 35 Sistema de combustible.

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Factores que influyen en el fenómeno de combustión: 1. La temperatura La temperatura de la cámara de combustión es fundamental para generar una buena combustión, generalmente a mayor temperatura se tiene una mejor combustión, sin embargo esto afecta las emisiones de óxidos de nitrógeno (Nox) las cuales se incrementan al tener mayores temperaturas. Las temperaturas bajas generan una mala combustión y generalmente provocan altas emisiones de hidrocarburos no quemados (HC) y de monóxido de carbono (CO). 2. La turbulencia Se refiere a la forma en la cual se mezclan el aire y el combustible, en este sentido los fabricantes han tratado por diferentes medios de incrementar la turbulencia, algunas veces a través del diseño del múltiple de admisión, de la cabeza del pistón, de la forma de la cámara, etc. 3. El tiempo de residencia El tiempo de residencia se refiere al tiempo que la mezcla aire combustible permanece dentro de la cámara de combustión, en este tiempo, la mezcla aire combustible debería quemarse completamente. Un sistema de combustible que no sea eficiente puede producir los siguientes efectos: • Sobreconsumo de combustible • Desgaste prematuro de partes por contaminación del lubricante con combustible y provocar adelgazamiento de la película lubricante • Falta de potencia • Daño al convertidor catalítico • Fugas de combustible • Conatos de incendio Objetivos del sistema de combustible: • Proporcionar la adecuada mezcla aire combustible acorde a las condiciones de operación del vehículo. • Mezclar el aire y el combustible para el mejor aprovechamiento del combustible. • Dosificar el combustible o la mezcla aire combustible a la cámara de combustión. Para cumplir con estos objetivos existen diferentes sistemas de combustible entre ellos, se tienen: los sistemas carburados o de admisión natural y los sistemas de inyección que pueden ser por el tipo de inyección: continua o intermitente, por la posición del inyector: directa o indirecta o por el punto de inyección que puede ser en un solo punto (inyección monopunto) o en varios puntos (multipunto). Cuando el sistema de combustible cuenta con un carburado este se encarga de dosificar la mezcla aire combustible a la cámara de combustión utilizando el principio de tubo venturi, esto es generando un vacío en la parte más estrecha del tubo lo cual provoca la succión del combustible al pasar el aire por este estrechamiento, el control de la dosificación se lograba en los primeros 42

sistemas utilizando únicamente medios mecánicos (palancas, émbolos, diafragmas, etc.) en los últimos carburadores se contaba ya con controles electrónicos. Estos sistemas tienen las siguientes características. • Son sistemas relativamente sencillos con pocos componentes. • El principio de funcionamiento es por la depresión que se genera en el tubo venturi que es la parte fundamental del diseño. • La velocidad del aire es mayor que la del combustible, por lo cual este es arrastrado por el aire. • Generalmente proporcionan mezclas ricas de aire-combustible. • Son fáciles de instalar. • Son de precio bajo. • No permiten un control estricto de las emisiones contaminantes. • No permiten una dosificación homogénea a todos los cilindros. • La presión del sistema de combustible es del orden de 5 lb/pulg2. Partes de un sistema de combustible con carburador

1. Tanque o depósito de combustible 2. Filtro de combustible 3. Líneas de combustible 4. Bomba de combustible (de diafragma) (ver fig.36) 5. Múltiple de admisión 6. Carburador 7. Ahogador o “choke” 8. Válvula de aceleración 9. Línea de retorno 10. Filtro de aire Fig. 36 Bomba de combustible. El sistema de combustible está dividido en dos partes una de baja y otra de alta presión (ver fig.37).

Fig. 37 Partes de un sistema de combustible. 43

El sistema de combustible de baja presión: está formado por un deposito (1), en su interior y sumergida una bomba eléctrica (2) eleva el combustible hacia un filtro (3) que se encarga de limpiarlo de impurezas, una vez filtrado el combustible se dirige a la bomba de alta presión (6). La presión del combustible en funcionamiento normal es de 3 bares y durante el arranque en caliente es de 5,8 bares como máximo. El sistema de combustible de alta presión: la bomba de alta presión (6) bombea el combustible hacia la rampa de inyección (8). La presión del combustible es medida allí por el sensor (9) correspondiente y la válvula reguladora se encarga de regularla desde 50 hasta 100 bares. La inyección corre a cargo de los inyectores de alta presión (11). Dentro del sistema de combustible encontramos como elemento secundario el depósito de carbón activo o Canister (12). Sirve para tratar los gases que genera el combustible en su almacenamiento en el depósito.

1.3.2 Sistema de inyección. Los sistemas de inyección de combustible permiten mejorar la dosificación del combustible debido a que el combustible es inyectado a una presión mayor en la corriente de aire (ver fig38), esto permite un mejor mezclado del aire y el combustible y generalmente se tiene un mejor aprovechamiento del combustible y un nivel menor de emisiones.

Fig.38 Sistema de inyección. En los inyectores utilizados en los motores de gasolina, generalmente son controlados electrónicamente lo cual permite tener un control muy preciso del tiempo de inyección y de la cantidad de combustible inyectada. Los sistemas de inyección de combustible presentan las siguientes características: • Son sistemas más complicados y tienen más componentes. • El principio de funcionamiento es por la presión con la que se inyecta el combustible, lograda por la bomba de alimentación y el regulador de presión del sistema. • La velocidad del aire es menor que la del combustible, por lo cual el combustible es mezclado mejor con el aire. 44

• Generalmente proporcionan mezclas aire-combustible pobre. • Son de precio medio y alto. • Permiten un control estricto de las emisiones contaminantes. • Permiten una dosificación homogénea a todos los cilindros. • La presión del sistema de combustible es del orden de 35 a 70 lb/pulg2 en motores de gasolina y mucho mayores en motores diésel (mayores de 3,000 lb/pulg2). El sistema de alimentación suministra el combustible a una bomba alternativa accionada por el mismo motor y sincronizada con éste, para inyectar en cada cilindro en el momento preciso, la bomba, mediante unos émbolos de forma y mecanizado particular y accionados por un sistema de levas, bombea el combustible por una cañería hasta los inyectores que con el pulso de presión del fluido, abren e inyectan el combustible que ingresa en la cámara de combustión del motor, finamente pulverizado (ver fig. 39).

Fig. 39 Inyección mecanica de combustible. La cantidad de combustible que inyecta cada émbolo de la bomba se regula haciendo girar el émbolo por medio de un sistema de piñón y cremallera, con este giro del émbolo, se pone en comunicación la cámara donde se encuentra el combustible ingresado, con una ranura helicoidal mecanizada en el émbolo, dejando salir el excedente de combustible de regreso a su depósito original, limitando así la cantidad inyectada al motor. 1.3.2.1 Sistemas de inyección monopunto. Los sistemas de inyección monopunto tienen la característica de que un inyector alimenta a más de un cilindro (ver fig. 40), de tal manera que permiten una mejor dosificación de la mezcla aire combustible. Este inyector se coloca generalmente en el cuerpo de aceleración y es de mayor tamaño que los inyectores utilizados en los sistemas multipuntos.

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Al sistema de inyección monopunto lo forman: 1. Tanque o depósito de combustible 2. Filtro de combustible 3. Bomba de combustible 4. Líneas de combustible 5. Regulador de presión 6. Inyector 7. Cuerpo de aceleración 8. Válvula de aceleración 9. Línea de retorno 10. Módulo de control electrónico (computadora) 11. Sensores de aire 12. Sensor de posición de la válvula de aceleración 13. Sensor de la posición del cigüeñal Fig. 40 Inyección de monopunto. Circuito del combustible.

El combustible es succionado del tanque de combustible por la bomba la cual se encuentra generalmente dentro del tanque, pasando por el filtro de combustible. La bomba incrementa la presión y lo envía a través de la línea de combustible hacia el regulador donde se controla la presión a la cual será inyectado. El regulador se encarga de enviar el combustible hacia el inyector el cual se encuentra encima del cuerpo de aceleración donde se tiene la válvula de aceleración la cual esta acoplado al pedal del acelerador. La posición de esta válvula definirá la potencia demandada, la cantidad de combustible necesaria será definida por la computadora (la cual toma la señal de la posición de la válvula de aceleración y de la temperatura del motor entre otras) y suministrada a través del inyector. La cantidad de combustible que no sea requerida se envía al tanque a través de la línea de retorno.

1.3.2.2 Sistemas de inyección multipunto. Los sistemas de inyección multipunto tienen la característica de que se tiene un inyector para cada cilindro, de tal manera que permiten una mejor dosificación de la mezcla aire combustible. Estos inyectores se colocan generalmente en el puerto de admisión que es la zona en la cual se encuentra la válvula de admisión antes de la cámara de combustión (ver Fig.41) Algunos fabricantes le denominan sistema de inyección multipuertos

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Al sistema de inyección multipunto lo forman: 1.- Tanque o depósito de combustible 2.- Filtro de combustible 3.- Bomba de combustible 4.- Líneas de combustible 5.- Regulador de presión 6.- Riel de inyectores 7.- Inyectores 8.- Puerto de admisión 9.- Cuerpo de aceleración 10.- Válvula de aceleración 11.- Línea de retorno 12.- Módulo de control electrónico (computadora) 13.- Sensores de aire 14.- Sensor de posición de la válvula de aceleración 15.- Sensor de la posición del cigüeñal 16.- Sensor de temperatura del motor Fig.41 Inyección de multipunto. El combustible es succionado del tanque de combustible por la bomba la cual se encuentra generalmente dentro del tanque, pasando por el filtro de combustible. La bomba incrementa la presión y lo envía a través de la línea de combustible hacia el regulador donde se controla la presión a la cual será inyectado. El regulador se encarga de enviar el combustible hacia el tren de inyectores y de éste al inyector el cual se encuentra en el puerto de admisión. El aire entra a través del filtro de aire (donde está el sensor de aire) y pasa a través del cuerpo de aceleración donde se tiene la válvula de aceleración la cual esta acoplado al pedal del acelerador. La posición de esta válvula definirá la potencia demandada, la cantidad de combustible necesaria será definida por la computadora (la cual toma la señal de la posición de la válvula de aceleración y de la temperatura del motor entre otras) y suministrada a través de los inyectores. La cantidad de combustible que no sea requerida se envía al tanque a través de la línea de retorno.

1.3.3 Sistema de arranque. Este sistema provee la energía eléctrica necesaria para producir el encendido de la mezcla combustible. Su importancia radica en que su presencia garantiza el inicio de la combustión en los motores que funcionan bajo el principio del ciclo Otto, produciendo una chispa que enciende la mezcla combustible. La función principal es la de convertir energía eléctrica de baja tensión en alta tensión y distribuirla a cada uno de los cilindros del motor (ver fig.42). 47

Consta básicamente de:       

Generador de corriente o batería Motor eléctrico o marcha Interruptor mecánico Condensador Distribuidor Cables Bujías Fig. 42 Sistema de arranque.

El funcionamiento es el siguiente: el generador de corriente o una batería suministra energía eléctrica que circula a través de un interruptor mecánico y un condensador a un circuito primario de una bobina, cuando se abre el interruptor se produce una variación rápida, ayudada por el condensador, del campo magnético, que produce el paso de corriente por el arrollamiento primario, lo cual induce en el arrollamiento secundario una tensión muy elevada (14000 o 20000 V), esta tensión se distribuye al cilindro correspondiente de acuerdo a la secuencia de encendido y provoca en los extremos de una bujía una chispa en el interior del motor, que es la que enciende finalmente la mezcla combustible. El funcionamiento de este sistema se puede verificar, si el funcionamiento del motor se produce de manera uniforme y sin interrupciones. Para asegurarnos que cada componente funciona bien, se pueden realizar mediciones eléctricas de continuidad, si esta existe no debería haber problemas. El componente más difícil de inspeccionar es la bujía, ya que puede no presentar fallas cuando se la prueba en condiciones que no son las de funcionamiento real. La mejor manera de controlar si el sistema funciona es la de comprobar la llegada de energía eléctrica de alto voltaje hasta la bujía, debiéndose verificar esta última por separado y con dispositivos especiales para ese fin. También controlar el suministro de energía eléctrica de baja tensión (batería o generador) (ver fig.43).

Fig. 43 Batería. 48

Las fallas más frecuentes, son la rotura o pérdida de aislamiento de una bujía, y se manifiesta por un funcionamiento disparejo (rateo) a un régimen o en todo régimen de marcha del motor. Si fuera una discontinuidad eléctrica de algún arrollamiento o del cable de bujía, la falla sería total, no produciendo el encendido de la mezcla en el cilindro en cuestión. La fuente de energía eléctrica inicial también puede fallar, cuando ello sucede, no se registra voltaje en sus bornes de salida. La reparación del sistema se limita al reemplazo del componente dañado. Las condiciones de seguridad son las mismas requeridas para las instalaciones eléctricas, especialmente en el circuito de alto voltaje. El cuidado del medio ambiente se limita a disponer adecuadamente los elementos reemplazados. Este sistema de encendido de descarga capacitiva, se caracteriza porque es muy compacto, tiene el generador de energía eléctrica y el distribuidor incorporado. Su importancia radica en que además de cumplir la función del sistema de encendido convencional (ver fig. 44), puede ser utilizado en lugares donde no se cuenta con una fuente de energía eléctrica externa (batería), ya que el mismo genera la energía necesaria para su funcionamiento.

Fig.44 Sistema de encendido. La función principal, como en el encendido convencional, es la de convertir energía eléctrica de baja tensión en alta tensión y distribuirla a cada uno de los cilindros del motor, con la ventaja de que se provee a sí mismo de la energía eléctrica que necesita para el funcionamiento. Consta básicamente de: un generador de corriente alterna incorporado, un circuito rectificador de la corriente generada, un capacitor que almacena la energía producida, un circuito que genera la señal de disparo de corriente a cada arrollamiento primario, una llave electrónica de disparo, un arrollamiento primario, un arrollamiento secundario y bujías (ver fig.45).

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El funcionamiento es el siguiente: el alternador genera energía eléctrica a partir de la energía mecánica suministrada por el mismo motor, ésta se rectifica por medio de un circuito electrónico, y se almacena en un capacitor, cuando se genera la señal de disparo que es provista por un circuito eléctrico de bobinas captoras y según la secuencia de encendido del motor, la llave electrónica dispara la carga del capacitor sobre un arrollamiento primario cuya variación del campo magnético induce una corriente de alto voltaje en un arrollamiento secundario, la cual se conduce hasta la bujía correspondiente del cilindro del motor, que enciende la mezcla combustible. Fig. 45 Funcionamiento del sistema de encendido. Para asegurarnos que este sistema funciona bien, se pueden realizar mediciones eléctricas para verificar que a la salida del dispositivo generador y sincronizador la corriente de baja tensión producida es la estipulada por el fabricante y se detecta en la secuencia requerida por el motor. El componente más difícil de inspeccionar es la bujía, ya que puede no presentar fallas cuando se la prueba en condiciones que no son las de funcionamiento real. La mejor manera de controlar si el sistema funciona es la de comprobar la llegada de energía eléctrica de alto voltaje hasta la bujía, debiéndose verificar esta última por separado y con dispositivos especiales para ese fin. Las fallas más frecuentes, son la rotura o pérdida de aislamiento de una bujía, y se manifiesta por un funcionamiento desparejo (rateo) a un régimen o en todo régimen de marcha del motor. Si huera una discontinuidad eléctrica de algún arrollamiento o del cable de bujía, la falla sería total, no produciendo el encendido de la mezcla en el cilindro en cuestión. Los circuitos electrónicos componentes también son susceptibles de falla y deben ser inspeccionados por personal idóneo. La reparación del sistema al igual que en los sistemas convencionales, se limitan a la verificación del sincronismo del encendido y al reemplazo de los componentes dañados, ya que todas las reparaciones deben ser realizadas por personal idóneo en electricidad y electrónica y con instrumental de taller. Las condiciones de seguridad son las mismas requeridas para las instalaciones eléctricas, especialmente en el circuito de alto voltaje, tener en cuenta además que en este sistema también hay elementos en movimiento. El cuidado del medio ambiente se limita a disponer adecuadamente los elementos reemplazados. 50

1.3.4 Sistema de enfriamiento. La temperatura es un parámetro que afecta de manera importante el funcionamiento de los motores de combustión interna modernos. En algunas partes del motor se tienen temperaturas mayores de 1000°C (cámara de combustión), en algunos casos los gases de escape salen a 550°C. En un motor más de la tercera parte de energía que se le suministra a través del combustible se pierde en forma de calor. El sistema de enfriamiento o refrigeración, es el que se encarga de que los diferentes componentes del motor se mantengan en temperaturas seguras y así evitar que el motor sufra desgastes prematuros o daños importantes y lograr con ello su máximo rendimiento (ver fig. 46). Este sistema elimina el exceso de calor generado en el motor. Es de suma importancia ya que si fallara puede poner en riesgo la integridad del motor. Su función es la de extraer el calor generado en el motor para mantenerlo con una temperatura de funcionamiento constante, ya que el motor por debajo o por encima de la temperatura de funcionamiento, tendría fallas pudiendo hasta no funcionar por completo. Algunas partes del motor que se deben enfriar constantemente son: ♦ Cámara de combustión ♦ Parte alta del cilindro ♦ Cabeza del pistón ♦ Válvulas de escape y de admisión ♦ Cilindro

Fig.46 Sistema de enfriamiento.

Los sistemas de enfriamiento modernos están diseñados para mantener una temperatura homogénea entre 82° y 113°C. Un sistema que no cumpla los requisitos que se exigen puede producir los siguientes efectos: • Desgaste prematuro de partes por sobrecalentamiento, en especial en el pistón con la pared del cilindro • Preignición y detonación • Daño a componentes del motor o accesorios (radiador, bomba de agua, cabeza del motor, monoblock, bielas, cilindros, etc.) • Corrosión de partes internas del motor • Entrada de refrigerante a las cámaras de combustión • Fugas de refrigerante contaminando el aceite lubricante • Evaporación del lubricante • Formación de películas indeseables sobre elementos que transfieren calor como los ductos del radiador • Sobreconsumo de combustible • Formación de lodos por baja o alta temperatura en el aceite lubricante 51

Es por todo esto importante conocer cómo trabaja el sistema de enfriamiento, las características que debe tener un buen refrigerante o “anticongelante” y las acciones que pueden afectar de manera negativa al enfriamiento del motor. Objetivo del sistema de enfriamiento.

• Reducir la temperatura dentro de rangos seguros de operación para los diferentes componentes, tanto exteriores como interiores del motor. • Disminuir el desgaste de las partes • Reducir el calentamiento de los elementos de la máquina que se mueven unos con respecto a otros • Mantener una temperatura óptima para obtener el mejor desempeño del motor Para cumplir con estos objetivos el sistema cuenta con el refrigerante que es la sustancia encargada de transferir el calor hacia el aire del medio ambiente (ver fig. 47), y debe tener las siguientes características: • Mantener el refrigerante en estado líquido evitando su evaporación. Esto se logra al cambiar el punto de evaporación de la sustancia refrigerante. • Mantener el refrigerante en estado líquido evitando la formación de hielo al bajar la temperatura ambiente, esto se logra al cambiar el punto de congelación de la sustancia refrigerante. • Evitar la corrosión. • Tener una gran capacidad para intercambiar calor. El agua es el fluido de enfriamiento básico porque es abundante, barato y fluye con facilidad. Los productos químicos que contiene un buen anticongelante mejoran las propiedades del agua y la convierten en un excelente fluido de enfriamiento. Fig. 47 Funcionamiento del sistema de enfriamiento. Estas sustancias están diseñadas para reducir la formación de espuma, reducir cavitación y evitar la corrosión. La base de casi todos los anticongelantes es el etilenglicol o el propilenglicol. Casi todos los fabricantes recomiendan una mezcla de 50% de anticongelante y agua (mitad y mitad), en áreas muy frías la mezcla puede ser más concentrada pero el límite es 67% (2/3 de anticongelante y 1/3 de agua). Clasificación de los sistemas de enfriamiento.

Los sistemas de enfriamiento se clasifican generalmente de acuerdo al tipo de elemento utilizado para enfriar el motor En algunos casos es un líquido y en otros es aire. Ambos elementos presentan 52

características muy particulares. En sistemas que manejan aire como elemento refrigerante, se requieren grandes cantidades de este elemento para enfriar al motor, por lo cual su uso está restringido a motores pequeños (como en el caso de algunas motocicletas) o en condiciones muy específicas. Generalmente el aire es llevado al exterior del cilindro el cual cuenta con una serie de aletas para mejorar la transferencia de calor, en otras ocasiones el aire es utilizado además para enfriar un radiador por el cual circula el aceite lubricante y es éste el que realmente enfría al motor. Estos sistemas son muy confiables ya que no presentan fugas de la sustancia refrigerante pero no son tan eficientes como los que utilizan una sustancia líquida además de que proporcionan un mejor control de la temperatura en los cilindros y la cámara de combustión. El sistema de enfriamiento por líquido (ver fig. 48) está formado por:

1. Radiador 2. Tapón de radiador 3. Mangueras 4. Termostato 5. Ventilador 6. Tolva 7. Bomba de agua 8. Poleas y bandas 9. Depósito recuperador (pulmón) 10. Camisas de agua 11. Intercambiador de calor (de aceite para motores a diésel) 12. Bulbo de temperatura Fig. 48 Partes del sistema de enfriamiento. Una banda acoplada a la polea del cigüeñal mueve la polea de la bomba de agua, ésta provoca el movimiento del líquido refrigerante del motor hacia el radiador, en él se hace pasar una corriente de aire movida por el ventilador hacia el líquido refrigerante, lo que le permite bajar su temperatura y, a través de unas mangueras, este líquido retorna hacia el motor para volver a iniciar el ciclo. El líquido que entra al motor transfiere parte del calor generado en la cámara de combustión removiéndolo de la parte superior del cilindro, de las válvulas de admisión y de escape, y del mismo cilindro a través de las camisas que lo envuelven y que forman parte del monoblock. Este líquido caliente es impulsado por la bomba de agua y enviado hacia el radiador pasando por el termostato concluyendo así el ciclo. Cuando el motor está por debajo de la temperatura de operación, el termostato bloquea el flujo de agua hacia el radiador, circulando éste solamente por las camisas de agua para elevar la temperatura de manera homogénea hasta un nivel óptimo. En días fríos el termostato permite apenas la circulación de refrigerante suficiente a través del radiador para eliminar el exceso de calor y mantener una temperatura adecuada en el motor. En días calurosos es probable que el termostato esté abierto por completo. 53

Sistema de enfriamiento por aire formado por: (ver fig. 49) 1. Ventilador (algunos mecánicos le llaman turbina) 2. Mangueras 3. Termostato 4. Poleas y bandas 5. Aletas en el cilindro 6. Bulbo de temperatura 7. Radiador de aceite 8. Tolva Fig. 49 Sistema de enfriamiento por aire. Una banda acoplada a la polea del cigüeñal mueve la polea del ventilador, esto provoca el movimiento del aire por la tolva hacia las aletas de los cilindros del motor. La cantidad de aire introducida se determina por la posición de las mamparas controladas por el termostato, una vez que son enfriados los cilindros parte del aire se hace pasar hacia un radiador el cual contiene el aceite lubricante para bajar su temperatura. El aire caliente es desechado del motor a través de unas rejillas y se vuelve a introducir aire fresco para iniciar el ciclo. En algunos vehículos este aire caliente se introduce a la cabina como parte del sistema de calefacción y mejorar las condiciones de confort de la misma.

1.3.5 Sistema de lubricación. Este sistema es el que mantiene lubricadas todas las partes móviles de un motor, a la vez que sirve como medio refrigerante (ver fig. 50). Tiene importancia porque mantiene en movimiento mecanismos con elementos que friccionan entre sí, que de otro modo se engranarían, agravándose este fenómeno con la alta temperatura reinante en el interior del motor. La función es la de permitir la creación de una cuña de aceite lubricante en las partes móviles, evitando el contacto metal con metal, además produce la refrigeración de las partes con alta temperatura al intercambiar calor con el medio ambiente cuando circula por zonas de temperatura más baja o pasa a través de un radiador de aceite. Fig. 50 Sistema de lubricación. 54

Consta básicamente de (ver fig. 51): 1.-Bomba de circulación 2.-Coladera del cárter 3.- Regulador de presión 4.-Filtro de aceite 5.-Conductos internos del cigüeñal 6.-Conductos internos de la biela 7.-Esparcidor 8.-Bulbo de presión 9.-Conducto de árbol de levas 10.-Conducto de enfriamiento Fig. 51 Partes del sistema de lubricación. El funcionamiento es el siguiente: un bomba, generalmente de engranajes, toma el aceite del depósito del motor, usualmente el cárter, y lo envía al filtro a una presión regulada, se distribuye a través de conductos interiores y exteriores del motor a las partes móviles que va a lubricar y/o enfriar, luego pasa por el radiador donde se extrae parte del calor absorbido y retorna al depósito o cárter del motor, para reiniciar el ciclo (ver fig.52).

Fig. 52 Funcionamiento del sistema de lubricación. Para el correcto funcionamiento de este sistema se debe inspeccionar visualmente para detectar fugas, y presiones y temperaturas anormales de fluido (aceite) de lubricación. Los controles al sistema pueden realizarse visualmente midiendo con la varilla de medición el nivel de aceite para controlar el consumo o detectar pérdidas y mediante instrumentos como son los manómetros de presión y los termómetros controlar las condiciones del aceite y del circuito y a la vez el funcionamiento del motor. Las fallas del sistema básicamente son falta de nivel de aceite por pérdidas o consumos elevados, alta temperatura del aceite por mal estado del sistema de refrigeración del aceite o mal funcionamiento del motor, baja presión de aceite por bajo nivel o degradación del aceite, falla de la bomba de circulación, falla del regulador de presión o incremento en los huelgos de las partes móviles del motor por desgaste. 55

Las reparaciones del circuito, en la práctica se basan principalmente en la limpieza de los componentes del circuito y aletas del radiador de aceite, reemplazo de los filtros y cambios periódicos del aceite, antes de su degradación total. Las reparaciones mayores se limitan al reemplazo de los componentes dañados del circuito, los cuales en su mayoría son elementos estáticos y solamente la bomba de circulación es susceptible de roturas por tener partes en movimiento. Fundamentalmente, al trabajar en este sistema se debe tener la precaución de que el mismo no se encuentre bajo presión y que el aceite se haya enfriado lo suficiente para que un contacto con él no produzca una quemadura. Para el cuidado del medio ambiente, se debe tener la precaución de recolectar todos los drenajes de aceite evitando derrames y disponerlo adecuadamente.

1.3.6 Sistema de filtros. La calidad en la pureza de los componentes que intervienen en la combustión del motor es básico para un buen funcionamiento eficiente de este, por lo que entre más limpio de impurezas se encuentren el aire y el combustible la combustión se realizara con mejor eficiencia. De la misma forma se requiere un aceite libre de impurezas para el sistema de lubricación para que este pueda trabajar eficientemente. Los tipos de impurezas que hay que retirar de estos tres componentes son, residuos mesclados en aceite y combustible así como el polvo en el aire. 1.3.6.1 Filtración en la aspiración de aire. Este sistema adecua el suministro de aire necesario para combustión en cuanto a su calidad. Es de suma importancia para el funcionamiento y la vida del motor, ya que debe suministrar el aire en cantidad necesaria y además retener partículas sólidas que tiene el aire en suspensión. Este sistema toma aire del medio ambiente, separa las impurezas en estado sólido y lo conduce hasta el múltiple de admisión o hasta el carburador (ver fig. 53).

Fig. 53 Filtración del aire

56

Consta de un filtro que puede ser del tipo seco o húmedo y un conducto; puede además tener adosado algún accesorio (sensores) y puede ingresar también en un compresor o sobrealimentador. El filtro de aire mediante una serie de laberintos de papel (ver fig.54), metálico y/o líquido retiene las partículas sólidas contenidas en el aire de ingreso, luego ingresa en un conducto que lo deriva a un sobrealimentador, al múltiple de admisión o a un carburador. Este sistema funciona bien si los productos de la combustión presentan un porcentaje típico de gases que indican una buena combustión, es decir con la proporción de aire que corresponde, también la temperatura de los gases de escape es una buena indicación. Se puede determinar la composición de los gases de combustión con un analizador de gases.

Fig. 54 Filtro de aire.

Para un buen funcionamiento de este sistema debemos controlar periódicamente el filtro de aire, la frecuencia de inspección dependerá principalmente de las horas de funcionamiento y del ambiente donde está instalado el motor. Para determinar si este sistema funciona mal se pueden realizar distintas mediciones, una es el análisis de los gases de escape y otra visualmente observando los gases de escape. Como la falla más común es la obstrucción del filtro, muchas veces bastará con observar el mismo y verificar su limpieza. Generalmente los problemas de este sistema se solucionan reemplazando el elemento filtrante. Manipular elementos de este sistema es de muy bajo riesgo. Solamente hay que tener la precaución de que el motor no esté funcionando. En cuanto al medio ambiente, solamente habrá que disponer los cartuchos y/o desperdicios del filtro, en lugar adecuado. 1.3.6.2 Filtración en el sistema de combustible. El sistema de alimentación de combustible líquido es una instalación que adecua la provisión de diésel o gasolina a las necesidades y especificaciones del sistema de inyección o del carburador del motor. Es de vital importancia para el buen funcionamiento del motor, ya que bombea el combustible cargado en el depósito o tanque de combustible hasta la bomba de inyección propiamente dicha en los motores diésel o hasta los inyectores en la inyección electrónica de gasolina, regula la presión de alimentación y retiene las impurezas sólidas que puede arrastrar (ver fig. 55).

Fig. 55 Filtración de combustible. 57

Este sistema, mediante una bomba ubicada en el interior o en el exterior del depósito de combustible lo envía con presión regulada, pasando por un filtro que retiene las partículas sólidas que pudiera contener el líquido (ver fig. 56), hasta otra bomba de mayor presión de salida (motores Diésel) o hasta los inyectores propiamente dichos (inyección electrónica de combustible). Consta de una bomba centrífuga, a engranajes, a diafragma, a leva, émbolo o lobular, de un regulador de presión, conducto de circulación, y un filtro. El sistema toma el combustible líquido desde su depósito y la bomba lo hace circular, previa regulación de presión, por el conducto que lo introduce en un filtro, el cual retiene las partículas sólidas en suspensión, para luego alimentar otro sistema. Fig. 56 Filtro de combustible. El sistema funciona bien si el suministro de combustible se realiza en forma limpia, sin interrupciones y sin variaciones de presión, lo cual se puede verificar con un manómetro adecuado colocado en la línea de conducción. Para mantener en buenas condiciones de funcionamiento este sistema, es necesario dos precauciones fundamentales, una es la de mantener siempre un cierto nivel en el depósito de combustible, evitando que se vacíe completamente, la otra es la de realizar el recambio periódico del filtro, de acuerdo a frecuencia indicada por el fabricante. La detección de una falla en sistema se determina por medición de la presión en el sistema o visualmente por la ausencia de combustible en el sistema que alimenta. Si este sistema falla, verificar si el filtro no está tapado, si no hay fugas en los conductos por los que circula y finalmente si funciona la bomba. 1.3.6.3 Filtración en el sistema de lubricación. El sistema de lubricación es una instalación que adecua la provisión de aceite a las necesidades y especificaciones a todas las partes movibles del motor. Es de vital importancia para el buen funcionamiento del motor, ya que bombea el aceite cargado en el depósito o cárter del motor hasta la parte más alta del motor pasando por los conductos internos y externos, no sin antes pasar por un filtro que regula la presión de alimentación y retiene las impurezas sólidas que puede arrastrar (ver fig. 57).

Fig. 57 Filtración de lubricante. 58

Este sistema, mediante una bomba ubicada en el interior o en el exterior del depósito de aceite o cárter, lo envía con presión regulada, pasando por un filtro que retiene las partículas sólidas que pudiera contener el aceite (ver fig.58), hasta llegar a los ductos interiores y/o exteriores para irrigar todas las partes movibles con que cuenta el motor. El sistema funciona bien si el flujo de aceite se realiza en forma limpia, sin interrupciones y sin variaciones de presión, lo cual se puede verificar con un manómetro adecuado colocado en la línea de conducción. Para mantener en buenas condiciones de funcionamiento este sistema, es necesario dos precauciones fundamentales, una es la de mantener siempre un cierto nivel en el depósito de aceite, evitando que se vacíe completamente, la otra es la de realizar el recambio periódico del aceite y filtro, de acuerdo a frecuencia indicada por el fabricante. Fig. 58 Filtro de lubricante. La detección de una falla en sistema se determina por medición de la presión en el sistema o visualmente por la ausencia de aceite en el sistema que alimenta. Si este sistema falla, verificar si el filtro no está tapado, si no hay fugas en los conductos por los que circula y finalmente si funciona la bomba.

1.3.7 Sistema de turboalimentación. En los procedimientos anteriormente descritos, el motor funciona como un motor atmosférico. El aire de combustión entra directamente en el cilindro durante la carrera de admisión. En motores turboalimentados, el aire de combustión ya está precomprimido antes de suministrarse al motor. El motor aspira el mismo volumen de aire, pero como está más comprimido, la masa de aire que entra en la cámara de combustión es mayor. En consecuencia, se quema más combustible, con lo que aumenta la potencia del motor a igual velocidad y cilindrada. Básicamente, cabe distinguir entre motores mecánicamente sobrealimentados y motores turboalimentados por gases de escape. 59

1.3.7.1 Sobrealimentación mecánica. Con la sobrealimentación mecánica, el aire de combustión se comprime en un compresor accionado directamente por el motor. Sin embargo, el aumento de potencia no se materializa totalmente debido a las pérdidas parásitas propias del accionamiento del compresor. La potencia necesaria para accionar un turbocompresor mecánico es de hasta el 15% de la potencia del motor. Por tanto, el consumo de combustible es más elevado frente a un motor atmosférico con idéntica potencia. Esquema de un motor de cuatro cilindros mecánicamente sobrealimentado (ver fig.59). Fig.59 Sobre alimentación mecánica.

1.3.7.2 Turbo alimentación por gases de escape. En la turboalimentación por gases de escape, parte de la energía de los gases de escape, que normalmente se perdería, se aprovecha para accionar una turbina. Sobre el mismo eje que la turbina se monta un compresor que aspira el aire de combustión, lo comprime y luego lo suministra al motor. No existe ningún acoplamiento mecánico al motor. Esquema de un motor de cuatro cilindros turboalimentado por gases de escape (ver fig. 60).

Fig. 60 Sobrealimentación por gases de escape.

60

Partes del turboalimentador (ver fig. 61).

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Diafragma, actuador, de la compuerta de descarga Tubo de escape Carburador Turbina del Compresor Turbina del cargador Múltiple de escape Fig. 61 Turboalimentador.

1.4 MEDIOS DE LOCOMOCIÓN Según Aburto y Chavarri (1990), los medios de locomoción más usados en la maquinaria pesada son el neumático y los trenes de rodaje.

1.4.1 Tecnología de neumáticos. Las llantas o neumáticos utilizados en los equipos de construcción cumplen con las siguientes funciones mecánicas siguiendo los principios de los neumáticos convencionales: 

  



La llanta proporciona soporte estático y dinámico mientras permite la libre marcha del vehículo por rodamiento. En superficies irregulares, la llanta utiliza un mínimo de fuerza puesto que gira sobre muchos obstáculos mejor que, como en la llanta rígida, levantando el eje. El inflado medio del aire comprimido proporciona una rápida recuperación elástica de esta manera evitando pérdidas de energía debidas a reacciones de impacto. Amortiguar las irregularidades de la carretera Gran flexibilidad Gran elasticidad del aire contenido en el neumático le permite encajar correctamente las deformaciones provocadas por los obstáculos e irregularidades del suelo Una presión correcta nos proporciona un buen nivel de movimiento (ver fig. 62) Fig. 62 Tecnología de neumáticos

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El tamaño del neumático se designa por dos números, el primer número nos indica la dimensión de la sección transversal, el segundo número nos indica el diámetro del aro donde será montado el neumático. El tipo de figura usualmente se codifica de acuerdo con sus usos, figura de tracción nos da un buen agarre para trabajos en materiales blandos y cohesivos, figura para rocas, estas tienen barras más anchas y menos espaciamiento para mayor superficie de contacto. Podemos dividir a las llantas según su uso en llantas para tránsito fuera de carreteras y las llantas para alternar servicio dentro y fuera de la carretera, estas son en su mayoría de construcción con cámara. Las llantas grandes para uso exclusivo fuera de carretera son prácticamente sin cámara. Las llantas grandes sin cámara tienen las siguientes ventajas: (ver fig.63) 

  



La reducción del aire contenido y la temperatura interna debido a la eliminación de la cámara y faja de protección. El ensamble es más simple Reducción del tiempo perdido por el mantenimiento de la cámara y fajas de protección. Las pequeñas penetraciones a través de las llantas, que provocan pinchaduras en llantas con cámaras, resultan fugas reparables en las llantas sin cámara. Son recubiertas y reparadas en por servicio de personal calificado.

Fig. 63 Llantas grandes.

La llanta convencional puede utilizar las siguientes construcciones especiales: (ver fig. 64) 



Recubrimiento de alambre desmenuzado (común en muchos movimientos de tierra en tractores y cargador). El alambre desmenuzado renueva la estructura básica y resiste pequeñas y medianas cortadas Capas de acero las cuales son usadas para proteger la carcasa textil cuando está expuesta a cortaduras muy grandes. Fig. 64 Llanta convencional.

62

1.4.2 Tren de rodaje. Tren de rodaje o tránsito, se le denomina al así al conjunto de piezas y mecanismos que hacen posible que la máquina se desplace (ver fig.65).

Fig. 65 Tren de rodaje. Constituida por bandas de acero sobre las que se mueve la máquina. Las partes fundamentales que lo integran son:           

Zapatas Protectores guía Rodillos Oruga y eslabones Ruedas dentadas Pasador y bujes Cadena sellada Eslabón maestro Bastidores o resguardos Rueda tensora o rueda guía Garras

Los ejes hacen girar grandes ruedas dentadas que se llaman ruedas dentadas impulsoras o catarinas, que están colocadas en la parte trasera de los bastidores y se apoyan en rodillos pequeños o de las orugas. Las ruedas guías que son ruedas lisas con una ceja central, del mismo ancho que las catarinas, están montadas en horquillas apoyadas en los resortes en la parte delantera de los bastidores Se montan uno o dos rodillos pequeños arriba del bastidor para soportar la oruga.

63

La oruga en sí consta de una cadena de eslabones con zapatas atornilladas en ellos (ver fig.66). Cada par de eslabones se unen entre sí con un buje que sostiene los extremos que sobresalen del siguiente par de eslabones. La oruga se arma con una prensa hidráulica, que permite empujar los pasadores de tamaño ligeramente mayor y los bujes dentro de los eslabones, que quedan tan apretados, que rara vez se salen en servicio. El pasador gira con facilidad dentro del buje, proporcionando el funcionamiento como articulación necesaria. Exteriormente las placas que la componen proporcionan una adherencia considerable, no solamente por ser su superficie muy grande en comparación con la de las ruedas ordinarias, sino también por las asperidades o estrías que tienen y que se hincan en el suelo. Por lo demás la distribución de la carga en una superficie tan grande evita el hundimiento del vehículo en terrenos muy blandos.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Eslabones Rodillos Segmentos Pasadores y bujes Sellos Ruedas guía Zapatas

Los rodillos sobre los que rueda la oruga y los que la soportan, tienen cejas exteriores que quedan a uno y otro lado del ancho de la oruga (ver fig.67). También pueden tener una ceja interior. En la parte inferior se acostumbra alternar los rodillos de ceja sencilla con los de ceja doble. Los rodillos son unidades que tienen un trabajo muy pesado. Con mucha frecuencia cualquiera de ellos tiene que soportar de golpe casi todo el peso del tractor; las vueltas en terreno blando los someten a esfuerzos transversales terribles, y con frecuencia trabajan en el lodo y en la tierra que desgastan sus superficies exteriores y que amenazan entrar a la fuerza en ellos.

Fig. 67 Rodillos

Fig.66 Partes de un tren de rodaje.

Fig. 68 Cadena

Las cadenas se hallan formadas por la unión de eslabones de formas muy variadas, cada uno de los cuales se articula en el otro con un grado de libertad que suele ser de unos 30 grados y pasa rara vez de los 45. Los que sirven para transmitir el movimiento de una rueda (motriz) a otra (arrastrada) solamente suelen ser flexibles en un plano que es de las ruedas dentadas. En este caso se trata de cadenas sin fin cuyos eslabones se adaptan perfectamente a la forma de los dientes de ambas ruedas (ver fig.68). Una transmisión de cadena es desmodrómica, lo cual constituye una ventaja respecto a la transmisión por correa. Además contrariamente de lo que ocurre con ésta, las dos ruedas de la transmisión pueden aproximarse una de otra tanto como fuese necesario.

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Las zapatas (ver fig.69) estándar de una garra y servicio moderado proporcionan un buen nivel de tracción y penetración. Las zapatas de una garra y servicio extremo proporcionan un 50% más de vida útil en condiciones de alto impacto y abrasión. Las zapatas de doble garra ofrecen menos resistencia al giro y mejoran la maniobrabilidad. Las zapatas de triple garra ofrecen el nivel más bajo de penetración y de resistencia al giro y la mejor maniobrabilidad. Fig. 69 Zapatas. Los bujes y pasadores (ver fig.70) son las piezas en que agarran los dientes de las catarinas. Generalmente éstas tienen un número de dientes impar y la cadena un número par de bujes, o viceversa de manera que no coincidan dos veces seguidas el mismo buje y el mismo hueco entre dientes de la catarina. Con este sistema del diente suplementario el desgaste se distribuye más parejo. Los pasadores y los bujes son por lo general los componentes que duran menos en el tren de rodaje. El desgaste entre los pasadores y bujes tiende a producir la falta de correspondencia de otros componentes de carril, lo cual acelera el desgaste en todas las piezas del tren de rodaje y reduce la eficiencia de la máquina. Fig.70 Bujes y pasadores. El eslabón maestro constituye un sistema rápido y fácil para desmontar e instalar las cadenas (ver fig.71). Con el eslabón maestro de dos piezas no se requieren pasadores ni bujes maestros especiales, y es posible que todas las articulaciones de las cadenas selladas y lubricadas se sellen y lubriquen en la fábrica para desgaste uniforme. Fig. 71 Eslabón Maestro.

Las ruedas guías son los rodillos grandes delanteros (ver fig.72). Su mayor tamaño hace que resulte práctico equiparlas con ejes y cojinetes que correspondan a la magnitud de sus cargas y el resorte del mismo mecanismo con el que se ajusta la oruga constituye un buen amortiguador y gira mucho más despacio que los rodillos. Cuando su uso es normal dan pocas molestias. Sin embargo en trabajos pesados, su gran diámetro las hace más sensibles a los golpes laterales y a los desalineamientos del bastidor de las orugas. Fig.72 Rueda guía.

65

Con relación a los Resguardos hay dos tipos disponibles:  Protectores de guía de los extremos: Dirigen las cadenas al entrar en las ruedas de guía o ruedas motrices, y al salir de ellas. Contribuyen a evitar que se dañen los eslabones en los virajes, o en operaciones en laderas. La facilidad de remplazar las tiras de desgaste fijadas con pernos contribuye a mantener la alineación original de las cadenas.  Resguardos de los rodillos inferiores: Evitan que las piedras y el lodo se alojen entre los rodillos y cadenas, donde serían triturados, y los fragmentos podrían dañar los componentes del tren de rodaje. Los pernos de cadenas tienen una cabeza hexagonal, de gran altura y endurecida por inducción, protege al perno contra la deformación por cargas grandes de choque y condiciones abrasivas. Además es más difícil que se dañen las roscas laminadas de los pernos que las de tipo labrado, pues las líneas naturales del flujo del acero siguen la espiral de las roscas. Las tuercas de las cadenas son de temple total y se revienen para igualar o superar la resistencia de los pernos de las cadenas. Las tuercas de traba se han diseñado especialmente para encajar en los asientos respectivos de la zona de sujeción de los eslabones. En forma general como resumen de este capítulo se pueden ejemplificar todos los sistemas o mecanismos antes mencionados en el mapa conceptual siguiente (ver fig.73).

Fig. 73 Sistemas que integran a un motor de combustión interna. Elaboración. Barragán

66

SECUENCIA DIDACTICA Unidad:

Primera

Tema:

Generalidades de la maquinaria pesada

Competencia específica de la unidad

Criterios de evaluación de la Unidad

Identificar las partes que integran los sistemas de la maquinaria pesada

Portafolio de evidencias Lista de cotejo

Actividades de aprendizaje

Actividades de enseñanza

Obtener información sobre Potencias y fuentes de energía Tren de fuerzas Sistemas auxiliares Medios de locomoción

Propiciar el uso adecuado de conceptos Selección y análisis de información Actividad grupal que propicie la comunicación, el intercambio argumentado ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes.

Trabajar en equipo, intercambiar información Fuentes de información

Bibliografía Internet

Desarrollo de competencias genéricas

Horas teóricoprácticas

Habilidades de gestión de información Capacidad de análisis y síntesis Habilidades interpersonales Capacidad de aprender Conocimientos generales básicos Conocimientos básicos de la carrera

14

Apoyos didácticos: Pizarrón Computadora Cañón

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS CAPÍTULO I:   

Aburto, R., Chavarri, C.M. (1990). Movimiento de Tierras Tomo 1. México: FUNDEC, UNAM. Dagel, J., (1985). Motores Diésel y Sistemas de Inyección Tomo I,II,III y IV, México: Ciencia y Técnica Díaz del Rio, M. (1998). Manual de Maquinaria de Construcción, México: McGraw Hill.

REFERENCIAS FOTOGRAFICAS CAPÍTULO I: 

Fotos: 1, 2, 4, 34. Fuente: Aliaga, J. C. (2013). Motores Caterpillar. Recuperado, Marzo 20 de 2017, de https://infomaquinarias.blogspot.mx/2013/10/motores-caterpillar.html.



Fotos: 3, 5, 6. Fuente: Casin, (2013). Ciclo del Motor de 4 tiempos. Recuperado, Marzo 3 de 20 17, de http://proprietariocasa.blogspot.mx/2013/07/ciclos-del-motor-de-4-tiempos.html.



Fotos: 7, 18, 20, 20, 22, 24, 25, 28, 29, 31, 32, 33. Fuente: Nicoavila, (2010). Manuales de maquinaria pesada. Recuperado, Marzo 29 de 2017, de https://nicoavila.wordpress.com/2010/11/29/manuales-de-maquinaria-pesada/.



Fotos: 8-17, 19, 21, 23, 26, 27, 30, 35-61. Fuente: Arrieta, S. (2017). Generalidades de la Maquinaria Pesada. Recuperado, Marzo 19 de 2017, de https://www.slideshare.net/3duardoJose/1-generalidades-de-la-maquinaria-pesada



Fotos: 63, 63, 64. Fuente: Neuma-red, (2011). Un Mundo en Neumáticos, Recuperado, Marzo 20 https://www.visualchile.cl/rafael/maquetas/neumared/neumared-old/categorias-id=5.php.



Fotos: 65-72. Fuente: Carsa, (2014). Repuestos de Maquinaria Pesada, Recuperado, http://www.carsa.cl/index.php/es/productos/repuestos-maquinaria-pesada.

Abril

de

12

2017,

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CAPÍTULO II

CARACTERISTICAS Y APLICACIONES DE LA MAQUINARIA PESADA OBJETIVO Conocer los diferentes tipos de maquinaria pesada existente.

CONOCER A LA MAQUINARIA POR FUERA

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2.1 TRACTORES Y BULLDOZERS 2.1.1 Tractores Según Aburto (1980). Este equipo como su nombre lo dice es utilizado en las obras Civiles de gran escala o pesadas para mover grandes volúmenes de material en el menor tiempo posible y se pueden numerar entre otros los siguientes: El tractor es la maquinaria más utilizada en la industria de la construcción por su gran versatilidad en la realización de varias actividades aunque las principales son excavar y empujar con su hoja frontal, y desgarrar con su riper trasero (ver fig.74). A esta máquina se le puede colocar algún otro aditamento, accesorio o herramienta con el que puede realizar otras actividades. El tractor puede tener tren de rodaje al que se le llega a llamar en ocasiones bulldozers o estar sobre neumáticos el cual es llamado comúnmente tractor (ver fig.75).

Fig. 74 Tractor sobre orugas (bulldozers).

Fig. 75 Tractor sobre neumáticos.

De acuerdo a sus aditamentos recibe los siguientes nombres: a) b) c) d) e)

Bulldozers (con hoja recta) (ver fig.74). Angledozer (con hoja angulable) (ver fig.75). Empujador (con hoja topadora) Talador en “V” (con hoja taladora en “V”) Rastrillo de uso múltiple

70

f) g) h) i) j) k) l) m) ñ) o) p) q) r) s) t) u)

Empujador de árboles Pluma lateral (ver fig.76) Con cucharón Skeleton para roca (ver fig.77) Taladora con gancho Taladora de cuchilla Podadora hidráulica para operaciones forestales Punzón Desgarrador, Arado para raíces o riper Fig.76 Tractor con pluma lateral. Rastrillo con ruedas (para raíces o matas) Rastrillo o rastra (Barredor para vegetación) Rodillo cortador de raíces Cadena de desmonte o de ancla Tractor para uso sanitario Tracto-compactor (ver fig.78) Barredor con rodillo de alambre Tractor anfibio con arado y cucharon Fig.77 Tractor con cucharon Skeleton.

Sus principales actividades que puede realzar son: 1. Excava 2. Empuja 3. Desgarra 4. Levanta 5. Tiende 6. Jala (ver fig.79) 7. Coloca 8. Separa 9. Tala 10. Taladra 11. Barrena (ver fig.80) 12. Poda 13. Fractura 14. Corta 15. Desmonta 16. Arranca 17. Compacta (ver fig.81) 18. Barre 19. Arrastra

Fig.80 Tractor con barrena.

Fig.78 Tractor compactador.

Fig.79 Tractor jala troncos.

Fig.81 Tractor para relleno sanitario. 71

2.2 MAQUINARIA PARA EXCAVACIÓN Máquina diseñada especialmente para escavar, cargar, descargar y empujar. Inicialmente fue construida para funcionar mecánicamente, en la actualidad se le han integrado sistemas hidráulicos que las hacen más dinámicas. Su tren de rodaje puede ser a base de orugas, neumáticos o pueden estar montadas sobre camiones. La clasificación, así como el nombre que reciben estas máquinas depende principalmente del tipo o forma de la herramienta con la que trabaja, o de la forma como hace el trabajo. Estas se pueden dividir en las siguientes: 2.2.1 2.2.2 2.2.3

Pala mecánica Zanjadora Excavadora de rueda Batilón (alargaderas o brazo) para bivalvas

Barrena (con motor hidráulico) Para zanja, explanación, Bivalva Recogida. Cilíndricas Para remolacha Pinza para madera (troncos) Garras para madera (5 garras) Garras para piedra y tipo corazón 2.2.4 Retroexcavadora Ganchos de elevación - Retro-limpieza Para zanjas con eyector - Retro-desplazable Para terraplenado trapezoidal - Retro-standard Cucharón Pequeño perfil limpieza con - Retro-corto dientes - Batilón hoja con muescas - Barrena Gran perfil de - Bivalva Martillo hoja lisa Cizalla Hoja de explanación Diente escarificador Draga (con cucharón de arrastre) Clashells (con cucharón de valvas de almeja Gajos de naranja Garfios 2.2.5 Convertible Grúas Bacha de concreto Piloteadora Demoledora Electroimán 72

2.2.1 Palas mecánicas. Conocida también como pala de cucharon, pala frontal o simplemente pala, su herramienta está compuesta esencialmente por una pluma o aguilón y un cucharon con su brazo, el cual tiene la forma de una pala (ver fig.82). Inicialmente el funcionamiento de su herramienta por medio de cables y poleas era de forma mecanica, actualmente con la integración de mecanismos hidráulicos se ha reducido la pluma y el brazo del aditamento conociéndose actualmente como pala hidráulica (ver fig.83).

Fig. 82 Pala mecanica.

Fig. 83 Pala hidráulica.

Se usa generalmente en minas y bancos de material a cielo abierto. Y sus principales actividades que puede realizar son: 1.- Excavar (ver fig.84) 2.- Cargar 3.- Descargar 4.- Mover Fig. 84 Pala excavando.

2.2.2 Zanjadoras. Máquina utilizada en la excavación y relleno de perfiles rectangulares de grandes dimensiones conocidas como zanjas, mismas que son utilizadas para la colocación de líneas de conducción y cimientos así como en la extracción de mantos delgados de materiales suaves, todos estos trabajos se realizan a cielo abierto.

73

Esta máquina puede ser sobre orugas o neumáticos de acuerdo a las dimensiones del trabajo que va a realizar, la herramienta está formada por una pluma equipada con ruedas cortadoras, cangilones bandas transportadoras y brazo de resguardo (ver fig.85).

Fig. 85 Zanjadora de brazo. En zonas urbanas se utiliza esta máquina para para la excavación de zanjas donde se colocaran líneas de conducción para el equipamiento urbano (luz, agua, drenaje, gas, fibra óptica, alumbrado público etc.). El aditamento o herramienta puede cambiar un poco, pero cumple siempre con las expectativas (ver fig.86).

Fig. 86 Zanjadora de rueda. Y sus principales actividades que puede realizar son: 1.- Excavar (ver fig.87) 2.- Rellenar

Fig. 87 Zanjadora excavando. 74

2.2.3 Excavadoras de rueda. También conocidas como perforadoras para túneles o máquinas túneladoras, montadas sobre orugas, (ver fig.88) rieles u otros mecanismos que por medio de gatos hidráulicos sujetan el cuerpo principal de la máquina mientras que la parte libre una rueda que gira para realizar la excavación en todo el frente de túnel (ver fig.89)

Fig. 88

Excavadora de rueda.

Fig. 89 Excavadora de rueda (Túneladoras).

Máquinas de grandes dimensiones que se controlan en el cuerpo principal, la rueda excava el material que cae en una tolva inferior y es sacado por una banda transportadora que pasa por la parte inferior de la máquina y la descarga en equipo de transporte que lo saca del túnel. Y sus principales actividades que puede realizar son: 1.- Excavar 2.- Transportar 3.- Cargar

2.2.4 Retroexcavadoras. Máquina de las llamadas excavadoras hidráulicas (ver fig.90), pues su funcionamiento es a base de un sistema hidráulico, que facilita el movimiento de la pluma o brazo y de la herramienta (generalmente un cucharon o bote) que le sea colocada de acuerdo al tipo de trabajo a realizar, equipo montado sobre orugas o neumáticos (ver fig.91), además de ser muy versátil en lo referente a las herramientas que pueda tener y actividades que pueda realizar. Puede realizar una gran variedad de trabajos algunos por debajo del nivel donde se apoya la máquina y otros los realizar por arriba de ese nivel. Puede realizar giros de hasta 180 °C para concluir adecuadamente el trabajo asignado. Su principal actividad es la de excavar y/o rellenar sótanos o zanjas a cielo abierto para colocación de cimentaciones o líneas de conducción, aunque también pueden ser utilizadas con gran ventaja en la explotación de bancos de materiales generalmente suaves. 75

Fig. 90 Retroexcavadora sobre orugas.

Fig. 91 Retroexcavadora sobre neumáticos.

Algunos de sus aditamentos pueden ser: a) Batilón (ver fig.92) b) Barrena c) Bivalvas d) Pinzas e) Garras (ver fig.95) d) Ganchos e) Riper o Escarificador f) Hoja frontal con cuchilla (ver fig.93) g) Cucharones h) Cizalla (ver fig. 94) i) Electroimán j) Martillo hidráulico Y sus principales actividades que puede realizar son 1.- Excavar (ver fig.92) 2.- Rellenar 3.- Barrenar 4.- Talar (ver fig.94) 5.- Amontonar (ver fig.91) 6.- Terraplenar 7.- Levantar 8.- Escarificar 9.- Limpiar 10.- Desgarrar 11.- Empujar 12.- Afinar 13.- Perfilar 14.- Demoler (ver fig.95) 15.- Cargar (ver fig.90)

Fig. 92 Retro con batilón.

Fig. 93 Retro con hoja frontal.

Fig. 94 Retro con cuchilla taladora.

Fig. 95 Retro con pinzas demoledoras. 76

2.5 Convertibles. Llamada así porque recibe su nombre de acuerdo a la herramienta que en ese momento tiene y con la que está realizando la actividad encomendada (ver fig.96). Fig. 96 Excavadora convertibles. Su funcionamiento es a base de sistemas hidráulicos o mecánicos permitiendo un giro de la máquina hasta 180 °C para facilitar la culminación de la actividad encomendada, excava materiales suaves secos o inundados en forma horizontal o vertical. Montada sobre orugas principalmente, pero también puede estar montada en neumáticos, camión u otros sistemas especiales de desplazamiento como una barcaza, dependiendo de las dimensiones de la máquina y el tipo de trabajo que va a realizar.

Algunos de sus aditamentos pueden ser: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)

Cucharón de arrastre Cucharón de valvas de almeja Cucharon de gajos de naranja Garfios o pinzas Ganchos y poleas Bacha de concreto Piloteadora Demoledora Electroimán Barrena (ver fig.97)

Fig. 97 Barrenadora.

Y sus principales actividades que puede realizar son: Fig. 98 Draga de arrastre. 1.- Excavar 2.- Dragar (ver fig.98) 3.- Barrenar 4.- Levantar 5.- Escarificar 6.- Demoler 7.- Cargar 8.- Colocar (ver fig.99) 9.- Mover

Fig. 99 Piloteadora.

77

2.3 MAQUINARIA PARA CARGA 2.3.1 Cargadores. Diseñado exclusivamente con el propósito de cargar, equipado principalmente con un cucharon o bote adecuado, puede mover una amplia variedad de materiales, que van desde materiales suaves como la tierra, granulares como arenas y gravas, así también como los arcillosos, gracias a su velocidad, potencia y movilidad es muy eficaz para este trabajo. Esta máquina ha sustituido con ventaja a las palas mecánicas, pues además de su principal función de cargar pueden realizar otras actividades con grandes ventajas. Los cargadores se clasifican, de acuerdo a su forma de descarga y en cuanto al tipio de rodamiento. Por el tipo de rodamiento se clasifican: sobre neumáticos (ver fig.100) también conocido como payloader de carriles (ver fig.101).

Fig. 100 Cargador sobre neumáticos (Payloader).

Fig. 101 Cargador sobre orugas.

De acuerdo al tipo de descarga se dividen en:

a) b) c)

De descarga frontal De descarga lateral (ver fig.102) De descarga trasera

Fig. 102 Cargador de descarga lateral.

78

Con diferentes tipos de botes o cucharones (empleo general, para rocas, uso múltiple y para demolición), Beadless (ver fig.103), Barras de montacargas, Garras (ver fig.104), Ganchos y Horquillas, pueden realizar las siguientes actividades

Fig. 103 Cargador con Beadless en neumáticos.

Fig. 104 Cargador con garras.

1.- Cargar 2.- Jalar 3.- Tender 4.- Amontonar 5.- Estibar (ver fig.105) 6.- Transportar (a distancias no mayores de 60 m) (ver fig.106)

Fig. 105 Cargador con barras y horquillas.

Fig.106 Cargador con barras (montacargas).

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2.4

MAQUINARIA PARA ACARREO Y TRANSPORTE

2.4.1 Camiones y equipo de transporte. Máquina generalmente montada sobre neumáticos, utilizada en el transporte de diversos materiales a grandes distancias y altas velocidades. Pueden circular en carreteras cumpliendo con las especificaciones que restringen velocidad y dimensiones, para equipos de mayores dimensiones se les construyen caminos especiales y a estos se les denomina fuera de carretera. Utilizadas para el acarreo o transporte, equipadas con una caja, tolva o plataforma que se integra a la unidad motora o puede estar separada, integrándose con una unidad de unión o enganche, conocidos como tractor-remolque o volquete. La forma de descarga se hace volteando la caja hacia atrás o lateralmente, también abriendo una compuerta inferior con un mecanismo hidráulico. Estas se pueden clasificar de la siguiente manera: 2.4.1.1 Volteo. (ver fig.107) Maquinaria que más frecuentemente es utilizada en el transporte o acarreo de materiales excavados, tierra, arcilla, arena, grava o roca. Equipado con una caja normalmente su descarga es trasera o lateral y puede circular dentro y fuera de las carreteras. Fig. 107 Camión volteo. 2.4.1.2 Volquetes o Dumpers. (ver fig.108) Máquina para transportar volúmenes más grandes que los que lleva un camión normal, los materiales deben ser sueltos, la caja se encuentra colocada en un bastidor que es jalado por una unidad motora que descarga hacia atrás o lateralmente. Fig. 108 Volquete. 2.4.1.3 Vagonetas. (ver fig.109) Unidades diseñadas para efectuar grandes volúmenes de materiales sueltos, su caja o tolva, que descarga por la parte inferior, se encuentra montada sobre un bastidor y es jalada por un vehículo propulsor, en forma de remolque o semirremolque. Fig. 109 Vagoneta. 80

2.4.1.4 Dumptors. (ver fig.110) Exclusivo para realizar acarreos cortos de materiales sueltos, en la perforación y explotación de túneles o minas, los deposita volteando la caja de forma trasera o lateralmente tiene la particularidad de ser operado en ambos sentidos eliminando así las vueltas. Fig. 110 Dumptors. 2.4.1.5 Plataformas o Lowoy. (ver fig.111) Diseñados para transportar todo tipo de maquinaria y equipo, su plataforma baja que puede incluir una rampa trasera resistente para facilitar la carga y descarga, forman parte al tipo remolque o semirremolque y puede transitar dentro y fuera de carretera. Fig. 111 Plataforma o lowoy. 2.4.1.6 Camiones fuera de carretera. (ver fig.112)

Similar al camión de volteo, pero su diseño no se sujeta a ninguna restricción legal respecto al peso o tamaño, pues su tránsito solo lo realiza en la obra, su caja puede transportar grandes volúmenes de materiales sueltos y especialmente roca por lo que esta puede ser reforzada. Fig. 112 Camión fuera de carretera. 2.4.1.7 Bandas transportadoras. (ver fig.113) Herramienta complementaria para el desplazamiento y acarreo de materiales sueltos a distintas distancias y alturas a lo largo de un ruta o terreno difícil, o como complemento de plantas dosificadoras en forma integral o por separado, pueden ser portátiles, permanentes, lisas, de listones metálicos o cadenas de cangilones. Consta de una banda sinfín plana apoyada sobre un sinnúmero de rodillos giratorios que utilizan para su movimiento y de un bastidor sobre el cual se encuentran todos los demás elementos. Esta se mueve mediante una polea que la hace girar un motor de combustión interna o eléctrico. Fig. 113 Banda transportadora. 81

2.4.2 Escrepas. Esta máquina se puede traducir como caja que inicialmente era movido por un tractor jalándola llamada de arrastre, posteriormente se integró ese tractor a la caja llamándose autopropulsada, generalmente es montada sobre neumáticos (ver fig.114), la operación básica de esta máquina es carga, acarreo, descarga de materiales a una distancia que va de 200 a 3000 metros.

Fig. 114 Escrepa autopropulsada montada sobre neumáticos. Normalmente trabaja sobre materiales suaves o sueltos, en terrenos duros puede ser ayudada por un tractor empujador, también puede ser reforzada en sus materiales de fabricación para poder trabajar en otro tipo de material. La mayoría de las Escrepas (ver fig.115), cargan y descargan por la parte inferior, para cargar se ayudada con una cuchilla que penetra en el suelo, el movimiento de la máquina facilita la entrada en la caja del material, en ocasiones se utilizan placas eyectoras para facilitar la entrada o salida del material de la caja dependiendo de la cohesión del material. Las Escrepas autocargables (ver fig.116), se cargan por la parte superior con ayuda de elevadores, canjilones o paletas que elevan el material depositándolo en la caja.

Fig. 115 Escrepa de arrastre.

Fig. 116 Escrepa autocargable. 82

Este equipo se clasifica de la siguiente manera: a) b) c) d)

Arrastre (ver fig.115) Auto impulsadas o auto propulsadas (ver fig.114) Tandem (plush-pull) (ver fig.117) Autocargables (ver fig.116)

Y sus principales actividades que puede realizar son:

Fig. 117 Escrepa tipo tandem.

1.- Cargar 2.- Acarrear o transportar 3.- Descargar 4.- Extender

2.5 MAQUINARIA PARA COMPACTACIÓN Máquina utilizada para consolidar o compactar y confinar suelos sueltos, expulsando el agua y aire mediante golpeo o apisonamiento de una forma rápida y efectiva en cada una de sus aplicaciones, mejorando de forma artificial sus propiedades mecánicas por medios mecánicos. Su clasificación puede ser de la siguiente manera: 2.5.1 Aplanadora de rodillo liso metálico

Rodillo individual Rodillo en tandem de Plancha de 3 ruedas

2 rodillos 3 rodillos

Llantas pequeñas 2.5.2 Aplanadora de neumáticos Llantas grandes 2.5.3 Dúo-pactor (combinación de rodillos metálicos y neumáticos) 2.5.4 Rodillo pata de cabra 2.5.5 Rodillo de reja 2.5.6 Rodillo de impacto (cónicos o piramidales) 2.5.7 Rodillos vibratorios lisos autopropulsados

Individual Tipo tandem

83

2.5.1 Aplanadora de rodillo liso metálico. Máquina autopropulsada que utiliza su peso para realizar la compactación por carga estática (conocida como de arriba hacia abajo), montada sobre un rodillo (ver fig.118), dos (en tandem) (ver fig.119) o tres (ver fig.120) rodillos lisos metálicos que pueden lastrarse con agua o arena, también se puede aumentar su peso colocando placas de acero o costales llenos de arena, en una plataforma superior colocada para tal fin. Se utiliza en la compactación de materiales arcillosos y granulares en rellenos y en particular en trabajos de pavimentación. Los hay de uno, dos o tres rodillos. .

Fig. 118 Plancha un rodillo.

Fig. 119 Plancha dos rodillos.

Fig. 120 Plancha tres rodillos.

2.5.2 Aplanadora de neumáticos. Máquina autopropulsada que utiliza su peso para realizar la compactación por carga estática, montada sobre neumáticos lisos macizos o inflables, de llantas grandes (ver fig.121) o llantas pequeñas (ver fig.122). Se puede aumentar su peso colocando placas de acero o costales llenos de arena, en una plataforma superior colocada para tal fin. Se utiliza en la compactación de materiales arcillosos y granulares en rellenos y en particular en trabajos de pavimentación. Los hay de llantas grandes y llantas chicas.

Fig.121 Aplanadora de neumáticos grandes.

Fig.122 Aplanadora de neumáticos pequeños.

84

2.5.3 Dúo-pactor. Máquina que utiliza su peso para realizar la compactación por carga estática, compuesta por una caja (ver fig.123) que en la parte inferior lleva los neumáticos lisos macizos o inflables y un rodillo liso metálico con los que hace el trabajo, utilizándolos juntos o individualmente haciendo los cambios con un sistema hidráulico, jalado por un tractor autopropulsado montado sobre dos neumáticos de tracción, se puede aumentar su peso colocando placas de acero o costales llenos de arena en la caja colocada para este fin. Se utiliza en la compactación de materiales arcillosos y granulares en rellenos y en particular en trabajos de pavimentación. Fig. 123 Dúo-pactor.

2.5.4 Rodillo pata de cabra. Herramienta que consta de un tambor o rodillo liso con patas de acero repartidas en toda su superficie (ver fig.124), la pata tiene una planta excéntrica alargada con un vástago cilíndrico que disminuye de la base a la planta en forma redondeada, cuadrada o angular, el bastidor que puede ser lastrado debe ser remolcado por un tractor, se utiliza en la compactación por amasamiento de materiales arcillosos (conocida como de abajo hacia arriba). Fig. 124 Rodillo pata de cabra.

2.5.5 Rodillo de reja. Herramienta que consta de un tambor o rodillo, que lleva en su superficie una especie de malla formada por barras entrelazadas y de cara bastante ancha a todo lo largo del cilindro (ver fig.125), el bastidor que puede ser lastrado debe ser remolcado por un tractor, se utiliza en la compactación por amasamiento de materiales arcillosos (conocida como de abajo hacia arriba). Fig. 125 Rodillo de reja.

85

2.5.6 Rodillo de impacto. Máquina autopropulsada que utiliza su peso para realizar la compactación por amasamiento y penetración, montada sobre uno, dos (en tandem) o cuatro rodillos lisos metálicos que llevan unos vástagos de acero rectangulares en forma de pirámides repartidos en toda su superficie (ver fig.126). Se utiliza en la compactación de materiales arcillosos. Adicionalmente puede colocársele una hoja frontal para extender el material. Fig. 126 Compactador de impacto.

2.5.7 Rodillos vibratorios lisos autopropulsados. Máquina autopropulsada que utiliza la vibración de sus rodillos para realizar la compactación, montada sobre uno (ver fig.127) o dos rodillos lisos metálicos (tipo tandem) (ver fig.128), que llevan en su interior un rotor metálico que le genera la vibración y que es accionado por un motor hidráulico, además de un dispositivo con suspensión elástica colocada entre el chasis y el rodillo para evitar que la vibración dañe al motor. Se utiliza en la compactación de cualquier tipo de materiales.

Fig. 127 Compactador vibratorio.

Fig. 128 Compactador vibratorio tipo tandem.

86

2.6 MAQUINARIA PARA PAVIMENTACIÓN Pavimentacion llamada tambien estructura del camino que consta de sub-base y base hidraulica, pavimento y sello incluyendo sus diferentes riegos de asfalto (imprimacion, liga y sello). En la realizacion de cada una de estas actividades adecuadamente, se requiere de diferentes equipos y/o maquinaria para la extracion, selección, tratamiento, dosificacion, mexcla, traslado y colocacion de materiales normalmente arenosos y granulares y en ocaciones arcillosos. Clasificandose estas maquinas de la siguiete manera.

2.6.1 Plantas trituradoras con 2.6.2 Plantas dosificadoras de

rodillos conos Trituradoras quijadas Cribas martillos Bandas transportadoras Concreto hidráulico Concreto asfáltico Agregados o áridos

2.6.3 Esparcidoras 2.6.4 Petrolizadoras 2.6.5 Barredoras 2.6.6 Pavimentadoras Agua 2.6.7 Pipa para Combustible (Diésel, gasolina o gas) Asfalto 2.6.8 Camión Nodriza (Calentadores de Asfalto) 2.6.9 Resicladora de asfalto

2.6.1 Plantas trituradoras. Es la combinación racional de diferentes maquinas y/o equipos que sirven para fragmentar, seleccionar y colocar la roca en tamaños y lugares convenientes para su futura utilización. En la actualidad no existe una máquina que de un solo paso convierta el material suministrado en agregados útiles, por lo que es necesario efectuar la transformación a través de un sistema de varias etapas de acuerdo al resultado que se desee obtener (ver fig.129). La planta de trituración puede estar compuesta de la siguiente manera, máquina trituradora, máquina cribadora y equipo para transporte, carga y descarga.

Fig.129 Planta trituradora. 87

2.6.1.1 Trituradora. Las trituradoras o quebradoras de grandes dimensiones normalmente están fijas en la obra, las pequeñas pueden estar montadas en un chasis que puede ser autopropulsado o remolcado (ver fig.130). El motor, normalmente de combustión interna o eléctrico que utiliza la trituradora, puede estar integrado permanentemente a la máquina o ser considerada como una unidad separada, también cuenta con una tolva de abertura grande que recibe el material y alimenta a la máquina. Además de contar con dispositivos de seguridad para un eficaz funcionamiento.

Fig. 130 Trituradora. Las quebradoras se utilizan para reducir y uniformar los tamaños de los fragmentos de las rocas o piedras sueltas provenientes de un banco de material por medios mecánicos de reducción como impacto, desgaste, corte o compresión y de acuerdo a la forma como se realiza la trituración de la roca recibe su nombre y/o clasificación. De quijadas usada como trituradoras primarias (ver fig.131), de conos (ver fig.132), de rodillos (ver fig.133) usadas como trituradoras secundarias, de martillo (ver fig.134) usada como trituradora terciaria.

Fig.131 De quijadas.

Fig.132 De conos.

Fig.133 De rodillos.

Fig.134 De martillos.

2.6.1.2 Cribas. Conocidas también como rejillas, son elementos auxiliares en forma de caja, que se utiliza en la clasificación de las partículas de las rocas separándolas en tamaños uniformes o bien eliminando 88

aquellas que no cumplen con las especificaciones dadas, las cribas de grandes dimensiones normalmente están fijas en la obra, las pequeñas pueden estar montadas en un chasis que puede ser autopropulsado o remolcado (ver fig.135). El motor que acelera el proceso de cribado, es normalmente de combustión interna o eléctrico, puede estar integrado permanentemente a la máquina o ser considerado como una unidad separada, provocándole a la reja vibración, rotación o sacudidas, facilitando con esto la separación de las partículas.

Fig.135 Cribas. 2.6.1.3 Bandas transportadoras. Sistema complementario para el desplazamiento, acarreo, carga y amontonamiento, a distintas distancias y alturas del material suelto clasificado por la cribadora (ver fig.136). Pueden ser portátiles, permanentes, lisas, de listones metálicos o cadenas de cangilones. Consta de una banda sinfín plana apoyada sobre un sinnúmero de rodillos giratorios que utilizan para su movimiento y de un bastidor sobre el cual se encuentran todos los demás elementos. Esta se mueve mediante una polea que la hace girar un motor de combustión interna o eléctrico.

Fig.136 Bandas Transportadoras. 89

2.6.2 Plantas dosificadoras. 2.6.2.1 Plantas dosificadoras de concreto hidráulico. Se le conoce así, a todo el sistema o conjunto de elementos mecánicos que trabajan en forma automática para la producción o elaboración del concreto en todas sus variedades (ver fig.137). Realizándose únicamente la operación de dosificación de los materiales que constituyen la mezcla del concreto, dejando el mecanismo de mezclado a los camiones revolvedores, que son equipos auxiliar e independiente al de dosificación. Fig.137 Planta dosificadora de concreto hidráulico. El proceso de elaboración de concreto varia en forma y tiempo según sea la adaptación y modelo de la planta, que están formadas generalmente por tolvas, basculas, elevadores, transportadores y plantas dosificadoras, finalmente hecha la mezcla el concreto es descargado en camiones revolvedores o revolvedoras. De acuerdo al tipo de instalación las plantas dosificadoras de concreto se dividen en centrales, fijas o permanentes y secundarias, móviles o temporales. 2.6.2.2 Plantas dosificadoras de concreto asfaltico. Se le conoce así, a todo el sistema o conjunto de elementos mecánicos que trabajan en forma automática para la producción o elaboración del concreto asfaltico en todas sus variedades (ver fig.138). Realizándose la operación de calentamiento dosificación y mezclado de los materiales que constituyen la mezcla del concreto asfaltico en caliente o dosificación y mezclado para el concreto asfaltico en frio. Fig.138 Planta dosificadora de concreto asfaltico.

90

El proceso de elaboración de concreto asfaltico varia en forma y tiempo según sea la adaptación y modelo de la planta, que están formadas generalmente por tolvas, secador (horno cilíndrico giratorio con quemador de gas o diésel), colector de polvos, basculas, transportadores, bomba, almacén de asfalto y caja mezcladora, finalmente hecha la mezcla el concreto asfaltico es descargado en camiones que lo trasporta. De acuerdo al tipo de instalación las plantas dosificadoras de concreto asfaltico se dividen en fijas, permanentes o desmontables y móviles autopropulsadas. 2.6.2.3 Plantas dosificadoras de agregados o áridos. Se le conoce así, a todo el sistema o conjunto de elementos mecánicos que trabajan en forma automática para la producción o elaboración de sub-base y base hidráulica en todas sus variedades (ver fig.139). Realizándose la operación de dosificación y mezclado de los materiales que constituyen la mezcla. El proceso de elaboración de la sub-base y base hidráulica varia en forma y tiempo según sea la adaptación y modelo de la planta, que están formadas generalmente por tolvas, transportadores, caja mezcladora, finalmente hecha la mezcla de sub-base y base hidráulica es descargada en camiones que la trasporta.

Fig.139 Planta dosificadora de agregados o áridos. De acuerdo al tipo de instalación las plantas dosificadoras de agregados o áridos se dividen en fijas o desmontables y móviles remolcadas. 91

2.6.3 Esparcidoras. Máquina autopropulsada montada en camión, utilizada para esparcir o regar materiales inertes o áridos sobre los riegos de impregnación o para sello en la construcción de carpetas asfálticas (ver fig.140). Consta de un chasis montado sobre neumáticos movido por un motor de combustión interna, sobre el cual va montada una caja o tolva, que en la parte trasera lleva una compuerta que al abrirse de forma manual o mecanica deja salir el material que se pretende regar. Fig.140 Esparcidora.

2.6.4 Petrolizadoras. Máquina autopropulsada montada sobre camión, consta de un tanque termo con rompeolas y con un motor que accione una bomba para líquidos pesados (ver fig.141). En la parte trasera del depósito, cuenta con un sistema de tubos articulados unos con otros terminando en una tubería que lleva colocadas unas pequeñas espreas a válvulas atomizadoras, llamado barras de riego. Este sistema esta articulado con el objeto de poder subir y bajar o deslizarse hacia los lados del equipo por medio de gatos hidráulicos. El tanque termo está equipado con 2 quemadores de gas o petróleo que calientan el asfalto, colocados en la parte posterior, cuenta además con un termómetro.

Fig.141 Petrolizadora.

Se utiliza para la aplicación de riegos de asfaltos rebajados o emulsiones asfálticas, ya sea para mezclar en el camino, riego de impregnación, de liga, para sello o para carpetas asfálticas. 92

2.6.5 Barredoras. Máquina autopropulsada o jalada por un tractor, compuesta por un chasis montado sobre neumáticos, depósitos de agua frontales y un rodillo con cerdas o alambres colocado por medio de un bastidor en la parte central aunque en algunas máquinas puede estar al frente o en la parte trasera (ver fig.142). Equipo complementario en la pavimentación que generalmente se usa para quitar el polvo o basura acumulada sobre la superficie en la que se va a trabajar y mejorar así la adherencia del material que será colocado (riego, sub-base, base, carpeta o sello). Fig.142 Barredora.

2.6.6 Pavimentadoras. 2.6.6.1 Pavimentadoras de concreto asfaltico. Máquina colocadora de mezcla asfáltica, conocida también como extensoras, afinadoras o pavimentadoras, normalmente son autopropulsada por medio de un motor de combustión interna, compuesta por una caja rectangular montada sobre orugas o neumáticos según el tamaño, una tolva receptora o alimentadora, controles para su operación generalmente hidráulicos, banda transportadora que alimenta a los tornillos extensores o gusano helicoidal que recircula la mezcla hasta una maestra enrasadora flotante o regla vibratoria que dimensiona el espesor de la carpeta, algunas máquinas cuentan Fig.143 Pavimentadora de concreto asfaltico. con el equipo de quemadores para el mejor manejo del asfalto, un tanque para agua y un sinfín de elementos optativos que aumentan su producción (ver fig.143). Máquina esencial en los trabajos de pavimentación o formación de carpetas asfálticas en cualquier cuerpo de rodamiento.

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6.6.6.2 Pavimentadoras de concreto hidráulico. Máquina colocadora de concreto hidráulico, conocida también como extendedora de encofrado deslizante normalmente son autopropulsada por medio de un motor de combustión interna, compuesta por una caja rectangular montada sobre orugas, controles para su operación generalmente hidráulicos, tornillos extensores o gusano helicoidal que recircula la mezcla colocada por el equipo de transporte hasta una maestra enrasadora flotante o regla vibratoria que dimensiona el espesor del encofrado, un tanque para agua y un sinfín de elementos optativos que aumentan su producción (ver fig.144). Máquina esencial en los trabajos de pavimentación de concreto hidráulico o formación de encofrados en cualquier cuerpo de rodamiento. Fig.144 Pavimentadora de concreto hidráulico.

2.6.7 Pipas. Máquina autopropulsada montada generalmente sobre camión, aunque las de mayor capacidad pueden ser remolcadas por un tractor, consta de un chasis montado sobre neumáticos y propulsado con un motor de combustión interna, provisto de un tanque cilíndrico de almacenamiento con rompeolas y una bomba de succión para efectuar la carga y descarga del líquido que trasportara, además puede estar equipada con un esparcidor adaptado en la parte inferior trasera utilizada para esparcir o regar asfalto o agua (ver fig.145). Utilizadas para el transporte principalmente de materiales líquidos como el agua, aceite, asfalto y combustibles utilizados en la obra. Fig.145 Pipa.

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2.6.8 Camión nodriza. Máquina autopropulsada montada generalmente sobre camión, consta de un chasis montado sobre neumáticos y propulsado con un motor de combustión interna, provisto de una caja cuadrada con zonas de almacenamiento para asfalto, mezcla asfáltica y una bomba con dispositivos para efectuar la correcta colocación del asfalto y un mecanismo para colocar la mezcla asfáltica ocupada en la reparación de carpetas asfálticas dañadas, proceso conocido como bacheo (ver fig.146). Fig.146 Camión nodriza.

2.6.7 Recicladora de pavimento. Máquina autopropulsada montada sobre orugas y/o neumáticos que cuenta con una fresadora de pavimento, un equipo de mezclado en caliente o en frio y un equipo para el tendido de la mezcla resultante, controles generalmente hidráulicos para su operación y un sinfín de elementos optativos que aumentan su producción (ver fig.147). Se ocupa en la recuperación de carpetas asfálticas viejas y utilizando el material resultante previo un análisis se mezcla con asfalto nuevo y en algunos casos se le agregan áridos si es que le faltaran, concluyendo la operación con el colocado o tendido de la carpeta nueva, todo hecho en la obra.

Fig.147 Recicladora de pavimento.

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2.6.10 Motoconformadoras. Máquina que realiza los trabajos más finos y de acabado en la obra, con una aproximación de hasta cinco centímetros en los cortes, tendidos y nivelaciones principalmente en las obras de pavimentación. Montada sobre neumáticos generalmente (ver fig.148) y equipada con una hoja con cuchilla y escarificadores normalmente. Las llantas traseras colocadas en tandem donde se encuentra la tracción que genera el movimiento de la máquina y las delanteras que al inclinarse ayudan a facilitar el trabajo que realiza en ese momento.

Fig. 148 Motoconformadora. Al inicio los movimientos de su hoja y de los escarificadores se hacía por medios mecánicos los nuevos modelos vienen equipados con sistema hidráulico, lo que la hace más eficiente al realizar los trabajos. Algunos de sus aditamentos pueden ser: (ver fig.149) a) b) c) d) e) f)

Hoja con cuchilla Escarificadores Placa topadora Gancho Riper Hoja frontal con cuchilla Fig. 149 Aditamentos de la moto. 96

Y sus principales actividades que puede realizar son: 1.- Extender (ver fig.150) 2.- Nivelar 3.- Excavar 4.- Mezclar 5.- Amontonar 6.- Terraplenar 7.- Levantar 8.- Escarificar 9.- Limpiar (ver fig.152) 10.- Desgarrar 11.- Empujar (ver fig.151) 12.- Afinar 13.- Perfilar (ver fig.153) Fig. 150 Para extender.

Fig. 151 Para empujar.

Fig. 152 Para limpiar.

Fig.153 Para perfilar.

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2.7 MAQUINARIA PARA PERFORACIÓN 2.7.1 Perforadoras. Equipo diseñado exclusivamente para los trabajos de perforación demolición y barrenación, se encuentran en una gran variedad de formas y tamaños lo que le da su clasificación, van desde pequeños aparatos de fácil manejo, hasta grandes y complicadas máquinas de perforación, formadas con herramientas con un mecanismo apropiado para producir los efectos de percusión y/o rotación de la barrena provista normalmente en el extremo de ataque con una broca o una punta circular o plana, la barrena que cuenta con una gran variedad de equipos y accesorios auxiliares, gira mediante un motor de combustión interna, neumático, hidráulico o eléctrico. Se usan en obras a cielo abierto bancos de material, minas, túneles y galerías, para trabajos de perforación horizontal, vertical e inclinada y en paredes y techos. Su clasificación puede ser de la siguiente manera: 2.7.1.1 Pistola de barrenación. Herramienta manual, que tiene un efecto de giro y/o rotación de la barrena o barra que hace la barrenación y que generalmente es de acción neumática o hidráulica (ver fig.154), teniendo una gran variedad de formas y tipos de brocas, dependiendo del trabajo que se va a realizar y el material que se va a atacar.

Fig. 154 Pistola de barrenación. 2.7.1.2 Pistola demoledora. También conocido como martillo demoledor (ver fig.155), es una herramienta manual, que generalmente el efecto de giro y/o rotación de la barra es de acción neumática o hidráulica, teniendo una gran variedad de formas y tipos de barras con terminación diferente en uno de sus extremos, dependiendo del trabajo que se va a realizar y el material que se va a atacar. Fig. 155 Pistola demoledora. 98

2.7.1.3 Pierna neumática o hidráulica Herramienta fija similar a la pistola de barrenación, solo que esta va articulada a un brazo o elemento auxiliar que se diseña y acopla perfectamente a la pistola para facilitar la perforación en cualquier posición o dirección que se requiera (ver fig.156), además le proporciona apoyo y avance automático facilitando su manejo. Fig. 156 Pierna neumática. 2.7.1.4 Perforadora autopropulsada Máquina compuesta por una perforadora pesada, una guía y un brazo neumático, colocada sobre un bastidor, chasis o plataforma, que se encuentra montada sobre orugas o neumáticos y que puede ser remolcada o tener tracción propia (ver fig.157). Permite usar grandes tramos de barras de perforación en diferentes posiciones y direcciones sin que se afecte su estabilidad. Fig. 157 Perforadora autopropulsada. 2.7.1.5 Jumbo Máquina perforadora autopropulsada que cuenta con varias herramientas de perforación así como plataformas para sus operadores (ver fig.158), permitiendo que la barrenación se realice simultáneamente en todas las perforadoras y atacando de esta forma todo el frente del túnel o la pared, a distintos desniveles y con diferentes posiciones en cada una de sus herramientas de perforación. Estos equipos también pueden ir montados sobre camión o rieles. Fig. 158 Jumbo.

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2.7.1.6 Perforadora portátil de torre. Maquina formada por una torre o pluma apoyada sobre un camion (ver fig.159), en la actualidad se encuentran una gran variedad de tipos y tamaños, varian desde los que funcionan mediante el golpeo de la broca sobre la superficie que se barrena hasta las grandes maquinas que utilizan barrenas giratorias y taladros de hélice o de tornillo, la perforacion se realiza solo cuando la torre o pluma se encuentra en posición vertical, mientras que la horizontal es para transportarla. Se utiliza para excavaciones de poso de agua, en pruebas de suelos, tiros de ventilacion, hincado de pilotes y una gran cantidad de trabajos de mineria

Fig. 159 Perforadora portátil de torre.

2.8 MAQUINARIA PARA CIMENTACIÓN 2.8.1 Excavadoras Verticales. 2.8.1.1 Excavadora con cucharon de almeja. Consiste de una pluma construida de características semejantes a la de una grúa convertible, varias poleas de operación y de un cucharón que de acuerdo a su forma, funcionamiento, fabricación y acabado se le conoce como: cucharón de tirante central, cucharón de brazo de palanca, cucharón de garfios, cucharon de quijadas, cucharón de gajos de naranja, gajos múltiples o ganchos múltiples (ver fig.160). Estos últimos se caracterizan porque los gajos o ganchos trabajan independientemente uno de otro ajustándose perfectamente al material cuando se cierran. Se utilizan particularmente en cimentaciones profundas, para la excavación vertical en lumbreras, pilas para puentes y estructuras de almacenamiento. Fig. 160 Excavadora vertical.

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2.8.1.2 Excavadora con cucharon de bivalva. Consta de un brazo autopropulsado que es accionado por un sistema hidráulico, el cual sirve como guía del mecanismo que hace mover el cucharon de bivalva que ayudado con unos contrapesos y un estabilizador que se apoya en el suelo facilita la penetración de la bivalva en el material (ver fig.161). Se utiliza en la excavación donde se colocaran cimentaciones principalmente en espacios reducidos y cercanos a las edificaciones existentes. Fig. 161 Excavadora con bivalva. 2.8.1.3 Excavadora con barreno. Consta de un brazo autopropulsado el cual es accionado por un sistema hidráulico, el cual le sirve como guía a la barrena que es accionada por un mecanismo hidráulico o neumático, haciéndola girar y penetrar en los materiales principalmente suaves y de poca profundidad (ver fig.162). Se utiliza principalmente en la excavación donde serán construidas cimentaciones profundas generalmente pilas o pilotes. Fig. 162 Excavadora con barreno. 2.8.1.4 Excavadora con broca. Consta de una pluma la cual es accionada por medio de cables y poleas, de la que se suspende el brazo guía unido a una broca circular que es accionada por un mecanismo que puede ser mecánico hidráulico o neumático, haciéndola girar y penetrar en los materiales principalmente suaves y de poca profundidad (ver fig.163). Se utiliza principalmente en la excavación donde serán construidas cimentaciones profundas generalmente pilas o pilotes. Fig. 163 Excavadora con broca.

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2.8.2 Piloteadora. Equipada con una pluma grúa que es accionada por medio de cables y poleas, misma que sujeta a una guía que sirve para dirigir el peso del martinete que se deja caer sobre el pilote (ver fig.164). Esta máquina es utilizada en las cimentaciones profundas principalmente para el hincado de pilotes sean de madera, acero o concreto; mismos que son ocupados en la construcción de obras hidráulicas, puertos, puentes o astilleros. Fig. 164 Piloteadora.

2.9 MAQUINARIA PARA MONTAJE 2.9.1 Grúas. Máquina auxiliar con mayor utilidad en la obra, utilizada para levantar, trasladar y colocar pesos a grandes alturas, delimitado en un radio de acción descrito por la pluma, brazo o viga de la grúa. Estas se pueden clasificar de la siguiente manera: 2.9.1.1Convertible. (ver fig.165) Máquina compuesta por una unidad autopropulsada montada sobre orugas y una pluma de celosía, accionada mecánicamente por cables y poleas que elevan un cabrestante, la inclinación de la pluma depende del peso útil y el alcance deseado tomando en cuenta el contrapeso necesario para su equilibrio. Fig. 165 Grúa convertible.

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2.9.1.2 Telescópica. (ver fig.166) Máquina compuesta por una unidad autopropulsada montada sobre neumáticos o camión una pluma telescópica de solida construcción con secciones hechas a base de placas, accionando las secciones con un sistema hidráulico así como el cable y polea que elevan un cabrestante, la inclinación de la pluma depende del peso útil y el alcance deseado, utilizando los estabilizadores para el equilibrio de la máquina. Fig. 166 Grúa telescópica. 2.9.1.3 Tipo pluma o grúa torre. (ver fig.167) Máquina compuesta por un pórtico que rueda sobre carriles o fijo, que sustenta una torre metálica giratoria de rotación alrededor de un eje vertical y en la parte superior una pluma o brazo horizontal sobre el cual se desplaza un carretón móvil eléctrico. Un cabrestante eleva la carga mediante un cable y poleas. Un contrapeso posterior equilibra el peso del brazo y dela carga, permitiendo tomar o dejar una carga en cualquier punto del círculo descrito por el brazo. Fig. 167 Grúa tipo pluma.

2.10 MAQUINARIA PARA DEMOLICIÓN 2.10.1 Demoledoras. 2.10.1.1 Demoledoras de bola. Máquina compuesta por una pluma apoyada en una caseta donde se encuentran los mecanismos de potencia los controles y el sistema de mando mismos que se encuentran montados sobre un tren de rodaje, en la pluma se suspende una bola de acero (ver fig.168), la cual es accionada por cables de acero y se lanza sobre las estructuras para golpearlas y provocar su demolición. Fig. 168 Demoledora de bola. 103

2.10.1.2 Demoledora de quijadas o martillo. Herramientas que son montadas en una retroexcavadora, que se desplaza generalmente por medio de un tren de rodaje o sobre neumáticos de acuerdo a su tamaño u ocupación, su funcionamiento generalmente es hidráulico (ver figs.169 y 170). Con este accesorio la retroexcavadora puede romper, fracturar, cortar, demoler, doblar. Puede ocuparse también para obras con espacios reducidos.

Fig. 69 Demoledora de quijadas.

Fig. 170 Demoledora de martillos.

104

2.11 OTRAS MAQUINARIAS DE CONSTRUCCIÓN 2.11.1 Compresores. Máquinas que absorben el aire ambiental y lo comprime a una presión superior a la atmosférica para alimentar con este a otros equipos o máquinas neumáticas, que lo requieren para trabajar o hacer más eficiente la actividad que realiza. Montadas comúnmente sobre una plataforma o chasis que se apoya sobre neumáticos y que es jalada por un tractor o camión, las cuales son del tipo portátil o estacionaria (ver fig.171), pero existen también autopropulsadas montadas sobre un camión o tractor

Fig.171 Compresor. Está compuesto por el chasis, un depósito, el mecanismo de compresión y un motor que puede ser de combustión interna o eléctrico, se clasifican de acuerdo al mecanismo con el que realizan la compresión del aire dividiéndose en compresor de pistón (ver fig.172), rotatorio (ver fig.173) y mono-rotor (ver fig.174).

Fig. 172 De pistón.

Fig.173 Rotatorio.

Fig. 174 Mono-rotor.

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2.11.2 Ventiladoras o Ventiladores. Máquina fija o estacionaria que cuenta con una estructura de sujeción y un sistema de hélices, alabes o rodetes giratorios movidos por un motor, que puede ser de combustión interna o eléctrico generalmente, se utiliza para alimentar de aire fresco y/o para la extracción de los gases y polvo generado en los proceso de construcción de túneles (ver fig.175). En la actualidad existen centrífugos, axiales y de túnel (que pueden ser de chorro y axiales) para ventilaciones longitudinales, transversales y semitransversales, unidireccionales o 100% reversibles además de un gran número formas y tamaños de estos equipos que se ocupan de acuerdo a la necesidad generada por la obra.

Fig.175 Ventiladora.

2.11.3 Puncrete o bomba para concreto. Máquina que de acuerdo a su movilidad se dividen en fija o estacionaria, remolcada (montada sobre un chasis y neumáticos) y autopropulsada (montada sobre camión conocida también como autobomba), las cuales son utilizadas de acuerdo a las condiciones y características de la obra (ver fig.176). De acuerdo a su funcionamiento se dividen en bombeo de pistón, bombeo neumático y bombeo de retacado. Consta de una tolva de alimentación, un sistema de bombeo y un sistema de conducción que puede estar unida a una pluma articulada para guiar la tubería que puede ser rígida o flexible, y por último el equipo de colocación. Se utiliza de manera efectiva para el manejo y colocación del concreto en la obra.

Fig.176 Bomba para concreto. 106

2.12 CONTROL Y MANTENIMIENTO DE LA MAQUINARIA 2.12.1 Control de la maquinaria. Según Chavarri. (1985). En la obra la maquinaria pesada debe de estar en condiciones de funcionamiento adecuado en todo momento, además de que la utilización en las actividades propias de la máquina debe ser con índices de eficiencia muy altos por lo que es necesario un programa de control y mantenimiento en la obra para cumplir con las expectativas de avance en su construcción. Normalmente el control de la maquinaria se da principalmente, en el tiempo de ocupación y en su mantenimiento, para el caso de la utilización de la maquinaria se realiza un programa de ocupación y desocupación de la maquinaria pesada que va a la par con el programa de ejecución de obra, indicándose así la actividad a realizar, el tiempo de ejecución, materiales a manipular, además del tipo y cantidad de maquinaria requerida para realizar dicho concepto, indicando fecha de ocupación y liberación del equipo. El programa de ejecución de obra se realiza a una escala adecuada, indicando la ubicación de la obra, acotamientos e información necesaria para el traslado de la maquinaria y materiales a utilizar, el cual se colocara a la vista de todos en la oficina del residente de obra.

2.12.1 Mantenimiento de la maquinaria. Por otro lado para que la máquina esté en condiciones adecuadas de ser utilizada en cualquier momento que se requiera, se debe tener un programa de mantenimiento general de todo el parque de maquinaria y equipo existente en la obra. Cuando una máquina es adquirida para realizar trabajos en la obra, está siempre debe de venir con dos documentos indispensables. El manual del usuario y el manual de mantenimiento, el primero nos muestra todos los sistemas con que cuenta la máquina, aditamentos, accesorios y herramientas adicionales que se le pueden acondicionar y toda la información necesaria para poner en funcionamiento los mecanismos que la integran, indicando su ubicación la forma de operación de cada uno de ellos sus alcances y limitaciones. El manual de mantenimiento de la máquina, nos indica el tipo y los tiempos en que se deben de realizar el mantenimiento a la maquinaria que comúnmente se da por horas de trabajo. La finalidad de tener un programa de mantenimiento, nos da como resultado que además de tener a la maquinaria en condiciones ideales de funcionamiento, se obtiene la información de cuándo y que cantidad de insumos se deben comprar para realizar el mantenimiento programado de la maquinaria y así estar en condiciones ideales de ser utilizada. Cuando no excita un manual de mantenimiento puede tomarse en cuenta algunos documentos hechos en base a la experiencia, que indican las consideraciones necesarias, los tiempos en que se deben realizar y en que consiste el mantenimiento a realizar (ver fig.177). 107

Por otra parte hay que tomar en cuenta que no solo con tener un excelente programa o conocer los intervalos de mantenimiento (ver Fig.177) nos asegura resultados satisfactorios en este rubro, el factor humano y los posibles imprevistos que se puedan presentar pueden darnos resultados no satisfactorios.

Fig.177 Intervalos de mantenimiento Fuente. Herrera (2016) Agenda del constructor. p. 199.

108

2.13 APLICACIONES Y USOS 2.13.1 Obra civiles en donde es ocupada la maquinaria pesada. 2.13.1.1 Obras hidráulicas a) b) c) d) e) f)

Presas Bordes de retención Canales Drenajes o alcantarillados Redes de agua potable Pozo profundo

2.13.1.2 Vías terrestres a) b) c) d)

Caminos Carreteras Vías férreas Aeropuertos

2.13.1.3 Obras marítimas a) b) c) d) e)

Rompe olas Escolleras Puertos Astilleros Muelles

2.13.1.4 Obras de construcción Las que contemplan la edificación de cualquier tipo 2.13.1.5 Otras obras a) Explotación de minas (a cielo abierto o en túneles) b) Explotación de bancos de materiales a cielo abierto c) Plantas de tratamiento de aguas negras d) Gaseoductos, oleoductos, refinerías, pozos petroleros, etc. e) Túneles f) Tendido de redes eléctricas o de fibra óptica 109

2.13.2 Clasificación de la maquinaria según el trabajo a realizar 2.13.2.1 Para desmontes, despalmes y cortes 1.- Tractores de orugas o neumáticos con aditamentos especiales 2.- Cargador frontal 3.- Pala mecánica 4.- Dragas de arrastre 5.- Retroexcavadoras 6.- Motoescrepas 2.13.2.2 Para cargar materiales 1.- Cargadores 2.- Palas mecánicas 3.- Dragas de arrastre 4.- Retroexcavadoras 5.- Motoescrepas 6.- Cangilones 2.13.2.3 De Transporte 1.- Escrepas (en todas las variedades) 2.- Camiones (en todas las variedades) 3.- Pipas 4.- Bandas transportadoras 5.- Camiones revolvedores 6.- Camiones cisterna 2.13.2.4 Tendido de material 1.- Motoconformadora 2.- Tractores 3.- Escrepas 4.- Petrolizadoras 5.- Pavimentadoras 6.- Esparcidoras (en todos sus tipos) 7.- Estabilizadoras 2.13.2.5 Compactación a) Compactación por carga estática 1.- Aplanadora de rodillos lisos mecánicos 2.- Aplanadora de neumáticos 3.- Duopactor 4.- Pata de cabra 110

b) Compactación por carga dinámica o de impacto 1.- Rodillo de reja 2.- Rodillo de impacto 3.- Rodillo de pata de cabra, jalados a mayor velocidad c) Compactación a base de vibraciones 1.- Rodillos vibratorios lisos 2.13.2.6 Tratamiento de materiales 1.- Plantas cribadoras (vibratorias, de gravedad y rotatorias) 2.- Plantas trituradoras 3.- Plantas dosificadoras de agregados 2.13.2.7 Equipos auxiliares para la elaboración y colocado del concreto hidráulico 1.- Revolvedoras en todos sus tipos y formas 2.- Vibradores 3.- Bombas de concreto 4.- Lanzadoras de concreto 5.- Cortadoras 6.- Bachas 7.- Plantas dosificadoras de concreto hidráulico 8.- Puncretes 2.13.2.8 Construcción de estructuras 1.- Grúas en todas las variedades o modalidades 2.- Malacates 3.- Piloteadoras 4.- Dobladoras y cortadoras de varilla 5.- Maquina soldadora 6.- Patescas, garruchas o polipastos 2.13.2.9 Equipos auxiliares para la elaboración de concreto asfáltico 1.- Bombas de asfalto 2.- Calentadores 3.- Motoconformadoras 4.- Pipas 5.- Petrolizadoras 6.- Recicladoras 7.- Plantas dosificadoras de asfalto

111

2.13.2.10 Trabajos subterráneos 1.- Barrenadores en todos sus tipos y modalidades 2.- Compresores 3.- Grúas 4.- Ventiladoras o ventiladores 5.- Cargadores en todos los tipos 6.- Excavadoras de rueda 7.- Equipos de transporte

2.13.3 Casas que fabrican maquinaria pesada -

Comatsum

-

Caterpillar tractor company

-

Jhon deer

-

General motor

-

International

-

Compacto

-

Fiat-allis

-

Jumbo

-

Huber

-

Parson company

-

Productos a. they

-

Allis-chalmers

-

Poclain

-

Euclid

-

Terex

112

SECUENCIA DIDACTICA

Unidad:

Segunda

Tema:

Características y aplicaciones de la maquinaria pesada

Competencia específica de la unidad Conocer las características y aplicaciones que tienen las diferentes maquinarias pesadas utilizadas en la construcción

Actividades de aprendizaje

Actividades de enseñanza

Obtener información sobre Características aplicaciones usos control y mantenimiento de maquinaria La clasificación de la maquinaria Los aditamentos que tiene la maquinaria pesada

Propiciar el uso adecuado de conceptos Selección y análisis de información Actividad grupal que propicie la comunicación, el intercambio argumentado ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes.

Fuentes de información Bibliografía Internet

Criterios de evaluación de la Unidad Portafolio de evidencias Lista de cotejo

Desarrollo de competencias genéricas

Horas teóricoprácticas

Habilidades de gestión de información Capacidad de análisis y síntesis Habilidades interpersonales Capacidad de aprender Conocimientos generales básicos Conocimientos básicos de la carrera

15

Apoyos didácticos: Pizarrón Computadora Cañón

113

REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS CAPÍTULO II:   

Aburto, R., (1990). Maquinaria para Construcción. México: FUNDEC, UNAM. Chavarri, C.M. (1985). Breve Descripción del Equipo Usual de Construcción. México: UNAM. Herrera, F.J. (2016). Agenda del Constructor, México: Agenda del Abogado.

REFERENCIAS FOTOGRAFICAS CAPÍTULO II: 

Fotos 74-176. Fuente: Maquinaria Pesada. Org. (2017). Imágenes de Maquinaria Pesada. Recuperado Marzo 20 2017. De https://www.maquinariaspesadas.org/blog/928-imagenes-maquinaria-pesada.

114

CAPÍTULO III

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA OBJETIVO Identificar el tipo de maquinaria y conocer los factores que influyen en la obtención del rendimiento.

CUANTO PRODUCE LA MAQUINARIA PESADA 115

3.1 SELECCIÓN DEL EQUIPO ADECUADO 3.1.1 Factores que afectan a la selección de maquinaria. Según Aburto y Chavarri (1990). Uno de los problemas más frecuentemente se encuentra un contratista cuando planea la construcción de una obra, es la selección de la maquinaria más adecuada. Debiéndose considerar el dinero gastado en la maquinaria como una inversión que puede recuperarse con la utilidad, durante la vida útil de la maquinaria. Durante el proceso de la toma de decisiones para seleccionar de manera óptima el equipo de construcción, intervienen una serie de factores que se están relacionados entre sí, nos obligan a un análisis cuidadoso y ponderado de cada uno de ellos. Los factores principales son: I.- Factores relacionados con el propio equipo o maquinaria. a) Características de la maquinaria (algunas de estas características se pueden consultar en las tablas que se encuentran en el ANEXO 1). 1.- Marca. 2.- Modelo. 3.- Tipo. 4.- Tamaño. 5.- Capacidad. 6.- Rendimiento. 7.- Versatilidad. 8.- Radio de Giro. b)

Estandarización del equipo. 1.- Tipo Standard del equipo. 2.- Equipos especiales. 3.- Refacciones. 4.- Mantenimiento y reparación. 5.- Combustibles consumidos. 6.- Aceites lubricantes. 7.- Cantidad del equipo empleado en la obra.

c)

Soporte de servicio. 1.- Costo de inversión y garantías. 2.- Costo de operación. 3.- Depreciación. 4.- Fuentes de maquinaria. 5.- Vida económica del equipo de construcción. 6.-Vida económica del equipo, despreciando el costo de tiempo perdido. 7.- Cursos de capacitación, actualización y asesoría. 116

II.- Factores relacionados con la obra. a)

Magnitud y clase o tipo de obra. 1.- Volumen a ejecutar. 2.- Calidad del material (atacabilidad, propiedades volumétricas, estabilidad). 3.- Geometría de la excavación. 4.- Condiciones de la obra. 5.- Procedimientos de construcción. 6.- Concentración de equipo.

b)

Localización de la obra. 1.- Altitud sobre el nivel del mar. 2.- Condiciones climatológicas. 3.- Condiciones topográficas. 4.- Material predominante (para rodamiento). 5.- Ubicación geográfica.

c)

Programa general de ejecución. 1.- Programación de los procedimientos de construcción. 2.- Programas de recepción y desocupación.

III.- Factores económicos. a)

Condiciones financieras de comprador.

1.- Tipo de empresa. 2.- Giro de la empresa. 3.- Grado de especialización. 4.- Capacidad financiera. 5.- Políticas de crecimiento. 6.- Continuidad de trabajo. b) Condiciones de mercado. 1.- Compra de maquinaria. 2.- Venta de maquinaria usada. 3.- Venta de opción a compra. 4.- Prevención de reventa. c)

Maquinaria con que se cuenta.

La correcta selección del equipo de construcción, es un caso típico de toma de decisiones estableciéndose primeramente un objetivo que genera una serie de alternativas, que devén ser 117

analizadas exhaustivamente finalmente de acuerdo a una sistema de comparación se seleccionara la alternativa que más se acerque a nuestro objetivo (ver fig.178).

MAQUINARIA EXISTENTE

ANALISIS DE SELECCIÓN (FACTORES DE

MAQUINARIA CON QUE SE CUENTA

MAQUINA SELECCIONADA

SELECCIÓN)

Fig.178 Pasos a seguir para seleccionar la maquinaria. Elaboración. Barragán

Generalmente el objetivo que usualmente se tiene en cuenta es el económico pero se descarta la idea de que pueda existir otro u otros objetivos que compliquen la toma de decisión. En el caso concreto de la maquinaria de construcción, el proceso se inicia teniendo en consideración. Factores de tipo técnico que dan como resultado una serie de alternativas de equipos o grupos de equipos que pueden realizar el trabajo que se estudia. Posteriormente las consideraciones de índole económica nos llevarán a la decisión final.

3.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN LOS RENDIMIENTOS El rendimiento es la cantidad de obra que realiza una máquina en una unidad de tiempo. Los fabricantes nos proporcionan rendimientos ideales o máximos, calculados u obtenidos por observaciones anteriores en condiciones más o menos óptimas, llamados rendimientos teóricos. Al analizar el procedimiento constructivo, proponemos el personal, maquinaria y tiempo que se requiere para realizar un concepto o actividad determinada con la calidad específica y al menor costo posible. El nivel o grado de cumplimiento depende de la capacidad de predecir de la manera más precisa las diferentes variables y condiciones que se presentan durante el proceso y que originan los tiempos perdidos o demoras (factores que afectan el rendimiento). La evaluación de tales variables o factores, aunado a la experiencia nos lleva a la obtención de los rendimientos reales (ver fig.179). FACTORES QUE AFECTAN RENDIMIENTO RENDIMIENTO EL TEORICO REAL RENDIMIENTO Fig.179 Pasos a seguir para calcular el rendimiento real. Elaboración. Barragán

118

3.2.1 Factores que afectan el rendimiento del equipo básico para excavación. 1.- Eficiencia del operador. a).- Experimentado (100 %). b).- Normal (75 %). 2.- Características del material. a).- Granulometría, contenido de humedad, cohesión. (Ver TABLA 1) TABLA 1.- Densidades Aproximadas de Varios Materiales. Material

peso “S” peso “B” f. vol. de Kg/m3 Kg/m3 Conversión 1960 2970 0.67 1420 1900 0.75 1250 2260 0.55 1630 2200 0.74 560 860 0.66 1660 2020 0.82 1480 1840 0.81 1660 2080 0.80 1420 1660 0.85 1540 1840 0.85 1190 1600 0.74 1100 0.74 530-650 590-890 0.93 960 1280 0.74 830 0.74

Basalto Bauxita Caliche Carnotita, mineral de uranio Ceniza Arcilla: En lecho natural Seca Mojada Arcilla y grava: Seca Mojada Carbón: Antracita en bruto lavada Ceniza, carbón bituminoso Bituminoso en bruto Lavado Roca descompuesta: 75% roca; 25% tierra 1950 50% roca; 50% tierra 1720 25% roca; 75% tierra 1570 Tierra: Apisonada y seca 1510 Excavada y mojada 1600 Marga 1250 Granito fragmentado 1660 Grava: Como sale de cantera 1930 Seca 1510 Seca, de ¼” a 2” (6 a 51mm) 2020 Yeso: Fragmentado 1810 Triturado 1600 Hermatita, mineral de hierro 1810-2450 Piedra caliza: Fragmentada 1540 Triturado 1540 Magnetita, mineral de hierro 2790 Piritas, mineral de hierro 2580 Arena: Seca y suelta 1420 Húmeda 1690 Mojada 1840 Arena y arcilla: Suelta 1600 Compactada 2400 Arena y grava: Seca 1720 Mojada 2020 Arenisca 1510

f. de ab. 0.49 0.33 0.81 0.35 0.55 0.22 0.23 0.25 0.18 0.18 0.35 0.35 0.07 0.35 0.35

2790 2280 1960 1900 2020 1540 2730 2170 1690 2260 3170 2790 2130-2900 2610

0.70 0.75 0.80 0.80 0.79 0.80 0.61 0.89 0.89 0.89 0.57 0.59 0.85 0.59

0.43 0.33 0.25 0.25 0.26 0.25 0.64 0.12 0.12 0.12 0.75 0.75 0.17 0.69

3260 3030 1600 1900 2080 2020

0.85 0.85 0.89 0.89 0.89 0.79

0.17 0.17 0.12 0.12 0.12 0.27

1930 2230 2520

0.89 0.91 0.60

0.12 0.10 0.67

Talud de Reposo

Angulo de Reposo

1 a 1 45° 1.33 a 1 2a1 1.33 a 1

36°53’ 26°43’ 36°53’

1.33 a 1

36°53’

1.33 a 1

36°53’

1.5 a 1

33°41’

1.33 a 1

36°53’

119

Esquisto Escorias fragmentadas Nieve: Seca Mojada Piedra triturada Taconita Tierra vegetal Roca trapeana fragmentada

1250 1750 130 520 1600 1630-1900 950 1470

1660 2940

0.75 0.60

0.33 0.67

2670 2360-2700 1370 2610’

0.60 0.58 0.70 0.67

0.67 0.72 0.43 0.49

1.33 a 1

1a1

36°53’

45°

Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 11.

b).- Tipo de material o terreno donde se va a trabajar. Tipos de materiales. Material tipo I: También conocido como tipo “A”, “S” o de consistencia suave. Corresponden estos materiales al grupo de los poco cohesivos o sin cohesión, fácilmente cabables y pueden ser: Residuales como: Limos, arcillas, arenas limosas, turbas y tierras. Transportados como: Aluviales, aluvio-lacustres, lacustres, eólicos y marinos. Los cuales están constituidos por boleos, gravas, arenas, arcillas y limos, lapilli y cenizas. Estos materiales son fácilmente trabajables y no necesita del uso de desgarrador o de explosivos. Materiales tipo II: También conocido como tipo “B”, “M” o de dureza media. Corresponden estos materiales al grupo de los cohesivos y medianamente cabables o parcialmente consolidados entre estos pueden encontrarse algunas areniscas, algunas tobas (barro), margas, lutitas. A este grupo están asociados los materiales del tipo I. Materiales tipo III: También conocido como tipo ”C”, “M-O” o de mediana y difícilmente cabable. Corresponden estos materiales al grupo de los materiales granulares cohesivos con cementantes calcáreos, arcillocalcáreos y arcillosos, además de las rocas parcialmente alteradas y rocas alteradas. Entre este tipo pueden encontrarse la arcilla densa húmeda, grava en grandes bloques, tezontle, tepetate y caliza explotada. Estos materiales no necesitan del uso de explosivos pero si del desgarrador del buldózer o escrepa. Materiales tipo IV: También conocidos como tipo “D”, que son los duros o difíciles de cavar. Corresponden estos materiales al grupo que incluye todas las rocas sanas sean estas: Rocas ígneas (volcánicas como basalto, riolitas, andesitas y toba así como las intrusivas como son el granito, liorita y el gabro), Rocas sedimentarias (caliza, marga, arenisca, conglomerado), Rocas metamórficas (mármol, cuarcita, gneis y los esquistos) 120

c).- Firmeza y rugosidad del terreno. Se debe considerar que por cada 5 cm. de penetración del neumático, el 1% de pendiente o un valor de 10 kg/ton de máquina. d).- Peso y volumen del material. Cálculo de variación volumétrica del material. Vol. C.

Vol. S.

volumen en banco (B)

volumen

volumen

suelto (S)

compactado(C)

Vol. B.

Vol. B.

Vol. C. = Vol. B. (f. R. Vol.)

f. R. Vol. = Vol. C. / Vol. B.

Vol. S. = Vol. B. (1 + f. Ab.)

f. Ab. = Vol. S. / (Vol. B. – 1)

Vol. B. = Vol. S. (f. Vol. de Conversión)

f. Vol. de Conversión = 1m³ B / (1m³ + f. Ab.)

Vol. B. = Vol. C. / f. R. Vol.

Cálculo de variación del peso volumétrico del material.

P.V.C.

P.V.S.

peso vol.

peso vol.

peso vol.

en banco

suelto

compactado

P.V.B.

P.V.B.

121

P.V .S .  P.V .B. 1  f . Ab. P.V .C.  P.V .B.1  f .R.Vol . P.V .B.  P.V .S .1  f . Ab. P.V .B.  P.V .C. 1  f .R.Vol .

3.- Eficiencia de trabajo. a).- Condiciones de trabajo y organización de la obra. (Ver TABLA 2) b).- Procedimiento constructivo. c).- Visibilidad (polvo, lluvia, nieve, niebla, oscuridad. d).- Tamaño de la obra. e).- Clase, tipo y especialidad de la obra. f).- Longitud de acarreo. g).- Tipo de trabajo a realizar después de haber terminado una actividad de la obra. h).- Características del equipo y aditamento que lleva. TABLA 2.- Factores de rendimiento de trabajo en función de las condiciones de obra y de la calidad de administración (factor de eficiencia). Condiciones de la obra Coeficiente de administración o gestión Excelente Buena Regular Mala Excelente 1.00 0.84 0.81 0.76 0.70 Buena 0.95 0.78 0.75 0.71 0.65 Regular 0.85 0.72 0.69 0.65 0.60 Mala 0.75 0.63 0.61 0.57 0.52 Fuente. Chavarri (1985). Breve Descripción del Equipo Usual de Construcción, Apéndice.

4.- Pendiente del terreno a).- Altura sobre el nivel del mar, (100 msnm = 10 kg/ton de máquina = 1 % de pendiente)

3.3 CÁLCULO DE RENDIMIENTOS 3.3.1 Métodos para el cálculo de rendimientos de maquinaria. I.- Cálculo del rendimiento por observación directa. II.- Cálculo del rendimiento por el método tradicional. III.- Cálculo del rendimiento por otros métodos. III a.- Método de reglas y fórmulas (o método de la fuerza tractiva, motriz o torque). III b.- Método de tablas y factores (o método teórico). III c.- Método de la formula general. 122

3.3.2 Cálculo del rendimiento de tractores. 3.3.2.1 Rendimiento de tractores con hoja frontal (ver fig.180).

I.- Método de observación directa.

1.- Con un cronometro se calculan los tiempos que integran al tc considerando un promedio para cada uno de ellos y con esto tenemos el: tc = t. ida + t. regreso + t. fijos + t. maniobras. Fig.180 Tractor con hoja frontal. 2.- Cálculo del número de ciclos por hora (c/hr) que realiza el equipo. c / hr = E / tc. 3.- En forma física y directa se obtiene la capacidad real (Cr) del equipo. 4.- Se calcula el rendimiento horario del equipo. Rt = c / hr X Cr. R = Rt X fo X fm X fp.

II.- Método tradicional. 1.- Cálculo del tiempo total del ciclo (tc) de la máquina. tc = t. ida + t. regreso + t. fijos + t. maniobras. El cálculo del tiempo de ida (t. ida) se calcula con la siguiente formula. t. ida = dt / Va. El cálculo del tiempo de regreso (t. regreso) se calcula con la siguiente formula. t. regreso = dt / Vr. Los tiempos fijos son del orden de 0.15 a 0.25 min. para equipos convencionales. Para equipos con servotransmision los tiempos fijos son del orden de 0.05 a 0.10 min. Los tiempos de maniobras dependen de las condiciones y administración de la obra. La velocidad de avance (Va) y regreso (Vr) se obtienen del catálogo del fabricante ver anexo I. 123

2.- Cálculo del número de ciclos por hora (c/hr) que realiza el equipo. c / hr = E / tc. 3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) de material que lleva la hoja del equipo. Cr=Cn X fc. La capacidad real de la hoja (Cr) se calcula por medio de las siguientes fórmulas. a).- A partir del ángulo de reposo que forma el material que lleva la hoja. Cn  Lh / 2Tgx . b).- A partir del talud de reposo que forma el material que lleva la hoja. Cn  Lh (2 3 T ) . c).- A partir de la formula proporcionada por el fabricante. Cn  0.8Lh 2 . 2

Considerando de la hoja las siguientes literales (ver fig.181). L

h x

T

Fig. 181 Dimensiones de la hoja. Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 22. Elaboración, Barragán.

Las dimensiones de la hoja se obtienen del catálogo del fabricante ver anexo 1. El factor de carga Fc. depende de las características del material que lleva la hoja (granulometría, contenido de humedad) en caso de no conocerlas proponerlo con un valor de 1. 4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo. Rt = (c / hr) (Cr). R = Rt X fo X fm X fp.

124

III a.-Método de reglas y formulas o de la fuerza tractiva. 1.- Cálculo del (tc) siguiendo el mismo criterio que se explica en el paso no. 1 del método tradicional. Solo que en este caso se calculara la velocidad de avance y retroceso con la fórmula de la fuerza tractiva en la barra de la máquina la cual está dada por: F.T.= [(375)(H.P.)(0.80)]/V. Despejando V queda: V = [(375)(H.P.)(0.80)]/F.T. En la formula anterior la fuerza tractiva (F.T.) debe de estar dada en libras y los resultados de la velocidad (V) se dan en millas por hora. A la fuerza tractiva desarrollada por el equipo se le oponen las siguientes resistencias: RRe= We (ffm). RRm= Wm + [(Wm) (ffm)]. Rp= We (fp). Ralt = We (fcalt). La potencia (H.P.) y el peso del equipo (We) se obtienen de los catálogos del fabricante anexo I. Para saber el (Wm) se calcula con la siguiente formula: Wm= Cr ( mat.) El factor de corrección por altitud (fcalt) considera que por cada 100 m arriba de los 1500 msnm donde se encuentre trabajando el equipo se tomara como el 1 % de resistencia por pendiente, mismas que al sumarse se obtiene la resistencia total (Rt) la cual se iguala a la fuerza tractiva (F.T.) dada en Kg. Por otra parte el valor del factor de fricción del material (ffm) tendrá un valor de 0.04 para la tierra común. F.T.= Rt = (RRe + RRm + Rp + Ralt).

Cuando avanza.

F.T.= Rt = (RRe + Rp + Ralt).

Cuando va de reversa.

Dato que al sustituirlo en la fórmula de fuerza tractiva nos sirve para calcular la velocidad ya sea de ida o de regreso mismas que se ocupan para el cálculo del tc. La fórmula para calcular el tc. Esta dada por.

tc = t. ida + t. regreso + t. fijos + t. maniobras. 125

2.- Cálculo del número de ciclos por hora (c/hr) que realiza el equipo. c / hr = E / tc.

3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) de material que lleva la hoja del equipo (consultar método anterior).

4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo.

Rt = (c / hr) (Cr). R = Rt X fo X fm.

III b.-Método de tablas y factores o método teórico.

1.- Se obtiene el rendimiento teórico (Rt) de acuerdo a las características de la máquina, en las gráficas proporcionadas por el fabricante las cuales para su realización se tuvieron condiciones de trabajo óptimas. (ver gráficas 1,2y3)

126

Grafica 1 Producción optima de un tractor equipado con hoja universal. Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 1-50.

127

Grafica 2 Producción optima de un tractor equipado con hoja semiuniversal. Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 1-51.

128

Grafica 3 Producción optima de un tractor equipado con hoja recta. Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 1-52.

129

2.- Con el dato anterior se calcula el rendimiento real por medio de la formula siguiente: R = Rt X fc. En donde fc son los factores de corrección, los cuales no dan las condiciones reales en las que trabajara nuestra maquinaria y estos son proporcionados por el fabricante del equipo y que a continuación mencionamos. Factores de corrección. Tractor de Orugas. 1.00 0.75

Tractor de Llantas. 1.00 0.60

Operador. Experimentado. Normal. Material. Suelto y apilado. 1.20 1.20 Difícil de extraer; cortando con gavilán. 0.80 0.75 Sin usar gavilán. 0.70 0.00 Difícil de empujar (seco, material no cohesivo). 0.80 0.80 Roca desgarrada. 0.70 0.00 Roca mal tronada. 0.60 0.00 Material pesado. Si se trata de mover material mayor de 1,790 kg/m3 en banco o 1,370 kg/m3 suelto, obtener el coeficiente dividiendo éstos pesos entre el real (la producción debe decrecer). Eficiencia de trabajo. 50 min/hora. 0.80 0.84 40 min/hora. 0.67 0.67 Transmisión directa no automática. (0.1 min. tiempo fijo). 0.80 0.00 Cuchilla empujadora. Cuchilla angulable en (A). 0.60 0.00 Cuchilla amortiguadora (C). 0.50 0.50 Pendiente. La pendiente afecta la producción y el factor de corrección* se obtiene de la gráfica 4, haciendo la anotación de que siempre que sea posible debe aprovecharse la pendiente a favor de la producción. Pendiente favorable (-) cuesta abajo, desfavorable (+) cuesta arriba. Grafica 4 Factor por pendiente. Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 1-53.

130

III c.-Método de la formula general. Para calcular el rendimiento de tractores por este método se utiliza la siguiente formula. R = [(E X Cr) / tc] X fo X fm X fp.

3.3.2.2 Rendimiento de tractores con riper o arado (ver fig.182).

II.-Método tradicional.

1.- Cálculo del tiempo total del ciclo (tc) de la máquina.

tc = t. ida + t. regreso + t. fijos + t. maniobras.

El cálculo del tiempo de ida se calcula con la siguiente formula.

Fig.182 Tractor con riper o arado.

t. ida = dt / Va. El cálculo del tiempo de regreso se calcula con la siguiente formula. t. regreso = dt / Vr. Los tiempos fijos son del orden de 0.15 a 0.25 min. Para equipos convencionales. Para equipos con servotransmision los tiempos fijos son del orden de 0.05 a 0.10 min. Los tiempos de maniobras dependen de las condiciones y administración de la obra. Las velocidad de avance (Va) así como la regreso (Vr) se obtienen de los catálogos proporcionados por el fabricante ver anexo 1. 2.- Cálculo del número de ciclos por hora (c/hr) que realiza el equipo. c / hr = E / tc. 3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) de material que desgarra el riper que lleva el equipo (ver fig.183). Cr = (B) (h) (L).

131

h

L

B

Fig. 183 Dimensiones del riper o arado. Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 29. Elaboración, Barragán.

Las dimensiones del arado o riper se obtienen del catálogo del fabricante ver anexo 1. El factor de carga Fc. depende de las características del material que lleva la hoja (granulometría, contenido de humedad) en caso de no conocerlas proponerlo con un valor de 1. 4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo. Rt = (c / hr) (Cr). R = Rt X fo X fm X fp.

Fórmula para saber si el tractor puede mover el material. (Wm) Frm < (We) frm. Donde (Frm) es el factor de resistencia al rodamiento del material y tiene un valor de 1.25 para la tierra común y (frm) es el factor de resistencia al rodamiento del tractor y tiene un valor de 0.40. El peso de la máquina se obtiene del catálogo del fabricante ver anexo 1. Fórmula para calcular el costo por m3 del material. Costo por m3 ($/m3) = Costo horario del equipo (Che) / Rendimiento del equipo (R).

132

3.3.3 CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE CARGADORES 3.3.3.1 Rendimiento de cargadores frontales montados sobre orugas (Ver fig. 184). II.- Método tradicional.

Fig. 184 Cargador frontal montado sobre orugas. 1.- Cálculo del tiempo total del ciclo (tc). tc = t. carga + t. maniobras + t. transito + t. descarga. El t. de carga. Se calcula tomando en cuenta el tipo de material que está manipulando. Tipo de material. Tamaño uniforme de partículas. Diversos tamaños de partículas. Arcilla mojada. Suelos, cantos rodados, raíces. Materiales cementados.

Tiempo de carga en minutos. 0.04 0.05 0.06 0.10 0.15

El t. de maniobras incluye transito básico, cuatro cambios de dirección y el tiempo de giro, considerándose de 0.22 minutos a plena potencia y con un buen operador. El t. de transito se obtiene por medio de la gráfica 5, tiempo de viaje (Ver Grafica 5) proporcionadas por el fabricante. (Cabe aclarar que aunque no es una máquina de acarreo puede en ocasiones requerirse). El t. de descarga depende del tamaño y robustez del objetivo donde se descarga y varia de 0.01 a 0.10 minutos. Para camiones de volteo normales, puede considerarse entre 0.06 minutos. 2.- Cálculo del número de ciclos que realiza el equipo por hora (c/hr). 133

c / hr = E / tc.

Grafica 5 Tiempo de transito, viaje o acarreo. Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 12-91.

134

3.- Cálculo de la capacidad real de cargador (Cr). La capacidad real del cucharón que lleva el equipo se determina, multiplicando la capacidad nominal de cucharón (Cn) o la capacidad de fábrica de la máquina ver anexo I, por un “Factor de llenado de cucharón” (f. ll.) Cr = Cn X f. ll. El factor de llenado (f. ll.) se calcula de acuerdo al tipo de material y se puede considerar según la siguiente tabla. Tamaño y tipo de material. Materiales pequeños bien mezclados y húmedos. Agregados pétreos uniformes arriba de 1/8”. De 1/8” - 3/8”. De 3/8” - ¾”. De ¾” hacia arriba.

Factor de llenado. 95 - 110 % 95 - 110 % 90 - 110 % 90 - 110 % 90 - 110 %

Material tronado. Bien tronado. Regular. Mal tronado.

80 - 95 % 75 - 90 % 60 - 75 %

Mezclas de tierra y piedra. Marga húmeda. Tierra vegetal, piedras, raíces. Materiales cementados.

100 - 120 % 100 - 120 % 80 - 100 % 85 - 100 %

Otros.

4.- Cálculo de la producción del equipo.

R = (c / hr) (Cr).

135

3.3.3.2 Rendimiento de cargadores frontales montados sobre neumáticos payloader. (Ver fig. 185).

II.- Método tradicional.

1.- Cálculo del tiempo total del ciclo (tc).

tc = (tcb + f.c.) + t. transito. Fig. 185 Payloader. El tiempo de ciclo básico (tcb) que incluye carga maniobras de giro y descarga puede considerarse de 0.45 minutos y para cargadores cuya capacidad es superior de 4 yd3 se puede proponer de 0.55 minutos. Los factores de corrección (f.c.) son variantes que se utilizan para calcular con mayor precisión el ciclo del cargador y pueden considerarse las que a continuación se enlistan, las cuales deberán aumentarse o disminuirse al tiempo de ciclo básico. Materiales. Material mezclado. Mayor de 1/8” . De 1/8” a ¾”. De ¾” a 6”. Mayor de 6”. Material de banco o muy irregular. Almacenamiento. Hecho con empujador o banda transportadora. Hasta 3.00 mts. o mayor. Hasta 3.00 mts. o menos. Hecho con camión de volteo. Varios. Los camiones y el cargador son propiedad de una misma empresa. Los camiones son de diversos propietarios. La operación es constante. La operación es inconstante. La descarga es a un objetivo reducido. La descarga es a un objetivo frágil.

Minutos. + 0.02 + 0.02 - 0.02 0.00 + 0.03 + 0.04

0.00 + 0.01 + 0.02 - 0.04 + 0.04 - 0.04 + 0.04 + 0.04 + 0.05

El t. de transito (Ver Grafica 6) se considera por medio de esta gráfica 6, proporcionadas por el fabricante como la siguiente. (Cabe aclarar que aunque no es una máquina de acarreo puede en ocasiones requerirse).

136

Grafica 6 Tiempo de transito, viaje o acarreo. Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 12-43.

137

2.- Cálculo del número de ciclos que realiza el equipo por hora (c/hr). c / hr = E / tc. 3.- Cálculo de la capacidad real de cargador (Cr). La capacidad real del cucharón que lleva el equipo se determina multiplicando la capacidad nominal de cucharón (Cn) o la capacidad de fabricación de la máquina ver anexo I, por un “Factor de llenado de cucharón” (f. ll.). Cr = Cn X f. ll.

El factor de llenado (f. ll.) se calcula de acuerdo al tipo de material y se puede considerar según la siguiente tabla.

Tamaño y tipo de material. Materiales pequeños bien mezclados y húmedos. Agregados pétreos uniformes arriba de 1/8”. De 1/8” - 3/8”. De 3/8” - ¾”. De ¾” hacia arriba. Material tronado. Bien tronado. Regular. Mal tronado.

Factor de llenado. 95 - 100 % 95 - 100 % 90 - 95 % 85 - 90 % 85 - 90 %

80 - 95 % 75 - 90 % 60 - 75 %

Otros. Mezclas de tierra y piedra. Marga húmeda. Tierra vegetal, piedras, raíces. Materiales cementados.

100 - 120 % 100 - 110 % 80 - 100 % 85 - 95 %

4.- Cálculo de la producción del equipo. R = (c / hr) (Cr).

138

3.3.4 Cálculo del rendimiento de camiones. 3.3.4.1 Rendimiento de camiones montado sobre neumáticos (Ver fig. 186).

II.- Método tradicional. 1.- Cálculo del tiempo total del ciclo (tc) del camión. tc = t. ida + t. regreso + t. carga + t. descarga. El cálculo del tiempo de ida se calcula con la siguiente formula.

Fig. 186 Camión volteo.

t. ida = dt / Va. El cálculo del tiempo de regreso se calcula con la siguiente formula. t. regreso = dt / Vr. El tiempo de carga depende de la capacidad del cucharón del cargador y de caja del camión así como del tiempo de ciclo del cargador. Las dimensiones del cucharon y de la caja se obtienen del catálogo del fabricante ver anexo 1. t. carga = [(Capacidad del camión) (Tiempo del ciclo del cargador)]/Capacidad del cargador El tiempo de descarga varía de acuerdo al tamaño del camión y a las condiciones de descarga y puede considerarse un valor entre 0.5 y 1.5 min. 2.- Cálculo del número de ciclos por hora (c / hr) que realiza el equipo. c / hr = E / tc. 3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) de material que lleva la hoja del equipo. Cr = Cn

(En el caso que la capacidad del camión este dada en m3).

Cr = Cn / p (En el caso que la capacidad del camión este dada en kg). 4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo. R = (c / hr) (Cr). Fórmula para calcular el número de camiones que se requieren en la obra. Número de camiones = Tiempo del ciclo del camión / Tiempo de carga del camión. Número de camiones = Rendimiento del cargador / Rendimiento del camión. 139

3.3.5 Cálculo del rendimiento de motoconformadoras. 3.3.5.1 Rendimiento de motoconformadora montada sobre neumáticos (Ver fig. 187).

I.- Fórmula para calcular el tiempo de trabajo.

T

NL NL NL NL    ........  EV1 EV2 EV3 EVN Fig. 187 Motoconformadora sobre neumáticos.

T = Tiempo dado en hrs. N = Numero de pasadas que se requieren para realizar el trabajo. L = Longitud de trabajo dado en km. E = Factor de eficiencia. V1 = Velocidad del equipo para realizar el primer trabajo dado en km/h. V2 = Velocidad del equipo para realizar el segundo trabajo dado en km/h. V3 = Velocidad del equipo para realizar el tercer trabajo dado en km/h. VN = Velocidad del equipo para realizar el enésimo trabajo dado en km/h. Las velocidades que una motoconformadora puede llevar al realizar un trabajo específico, puede considerarse en base a la tabla siguiente. Tipo de trabajo.

Velocidad en caja.

Desmonte ligero. Deshierbes. Construcción de cunetas. Construcción de terraplenes. Escarificación. Afine de taludes. Mezcla de material. Extendido de material. Nivelado de material. Conservación de caminos. Desplazamiento libre.

1a 1a 1a 1a 1a 1a 2a 2a 2a 3a 5a

o o o o o

2a 2a 2a 2a 3a

o o o o o

3a 4a 4a 4a 6a

Velocidad de desplazamiento en km/h. 3.6 a 5 3.6 a 5 3.6 a 5 3.6 a 5 3.6 a 7 3.6 5 a 7 5 a 9.6 5 a 9.6 7 a 9.6 15 a 20

II.- Fórmula para calcular el rendimiento. R

VaeE (Traslape) N

140

Donde: R = Rendimiento horario dado en m3/h. V = Velocidad de desplazamiento de la máquina dada en m/h. a = Ancho efectivo de la hoja dado en m. e = Espesor de la capa que está manipulando el equipo. E = Factor de eficiencia. N = Numero de pasadas que se requieren para efectuar el trabajo asignado. Traslape = Los fabricantes de motoniveladoras recomiendan tomar un valor igual a 0.8 del ancho efectivo de hoja de la motoniveladora por efectos de traslape. El ancho efectivo de hoja se puede calcular con la formula. a = L Cos.  O a = L Sen. . Donde: L= Longitud de la hoja. Las dimensiones de la hoja de la motoconformadora se obtienen del catálogo del fabricante ver anexo 1. = Angulo de inclinación de la hoja medido a partir del eje transversal al eje longitudinal de la máquina. = Angulo de inclinación de la hoja medido a partir del eje longitudinal de la máquina. El número de pasadas se puede calcular por medio de la siguiente formula. N= A/a. Donde: A = Ancho de la franja de trabajo de la motoconformadora.

III.- Fórmula para calcular el área realizada por el equipo. Area 

VaE N

IV.- Fórmula para calcular el número de motoconformadoras requeridas en la obra. No. de Maquinas = Rendimiento requerido / Rendimiento de la máquina.

V.- Fórmula para calcular la longitud de trabajo del equipo. Longitud = Área / Ancho del Camino

141

3.3.6 Cálculo del rendimiento de compactadores. 3.3.6.1 Rendimiento de compactadores en todos sus tipos (Ver fig. 188 y 189).

Fig. 188 Compactador sobre neumáticos.

Fig. 189 Compactador sobre rodillos metálicos.

I.- Fórmula para calcular el rendimiento de compactadores.

R

VaeE (Traslape) N

Donde: R = Rendimiento horario dado en m3/h. V = Velocidad de desplazamiento de la máquina dada en m/h. a = Ancho efectivo del rodillo por pasada dado en m. Las dimensiones del rodillo del compactador se obtienen del catálogo del fabricante ver anexo 1. e = Espesor de la capa que está compactando el equipo. E = Factor de eficiencia. N = Numero de pasadas que se requieren para efectuar el trabajo asignado. Traslape = Los fabricantes de compactadores recomiendan tomar un valor igual a 0.8 del ancho del rodillo del compactador por efectos de traslape. La velocidad estará entre los siguientes valores: Rodillos metálicos y pata de cabra de. Rodillos de reja y de impacto de. Rodillos neumáticos normal de. Rodillos vibratorios entre.

2 a 3 Km/h. 10 a 20 Km/h. 4 a 8 Km/h. 4 y 6 Km/h.

El número de pasadas se puede calcular por medio de la siguiente tabla y dependen de la energía que el equipo puede proporcionar al suelo y tener un grado de compactación al 90 o 95% de la prueba proctor modificada. 142

Equipo .

Espesor de la capa (Cm).

Rodillo metálico. Neumático ligero. Neumático pesado. Rodillo de impacto. Rodillo de reja. Pata de cabra vibratoria.

No. de pasadas. 90% 95% 7a9 10 a 12 5a6 8a9 4a5 6a8 5a6 6a8 6a7 7a9 3a5 6a7

10 a 20 15 a 20 Hasta 70 20 a 30 20 a 25 20 a 30

III.- Fórmula para calcular el área compactada por el equipo. Area 

VaE N

IV.- Fórmula para calcular el número de compactadores requeridos en la obra.

No. de Maquinas = Rendimiento requerido / Rendimiento de la máquina.

V.- Fórmula para calcular la longitud de trabajo del equipo. Longitud = Área / Ancho del Camino

3.3.7 Cálculo del rendimiento de las palas mecánicas. 3.3.7.1 Rendimiento de palas mecánicas en todos sus tipos (Ver fig. 190 y 191).

Fig. 190 Pala mecanica.

Fig. 191 Pala hidráulica. 143

I.- Fórmula para calcular el rendimiento de palas mecánicas. R  Rt E  f .ll .C  .

Donde: R = Rendimiento real. Rt = Rendimiento teórico (Ver TABLA 3). E = Eficiencia. f. ll. = Factor de llenado del bote o cucharón (Ver TABLA 4). C = Factor de corrección por altura y giro (se obtiene siguiendo los pasos que se enlistan). 1er Paso: Obtener la profundidad o altura de corte óptima (Ver TABLA 5). 2o Paso: Obtener el % de corte óptimo aplicando la siguiente formula. % de Corte Optimo = Profundidad Real de Trabajo / Profundidad Optima de la Maquina 3er Paso: Obtener el factor de corrección, interpolando el dato obtenido en el paso anterior (utilizar la TABLA 6). TABLA 3: Producción teórica por hora de palas mecánicas en m3/hora.

Clase de material.

Capacidad del bote m3. Yd3 ¾ 1 1¼ 1½ 1¾ 2 2½ 3 3½ 4 4½ 5 6 m3 0.57 0.75 0.94 1.13 1.32 1.53 1.87 2.29 2.62 3.06 3.37 3.82 4.59

Marga húmeda o arcilla arenosa. Grava y arena. Tierra común. Arcilla dura. Roca bien tronada. Exc. común con piedras y raíces. Arcilla húmeda y pegajosa. Roca mal tronada.

126 119 103 84 73 61 54 38

157 153 134 111 96 80 73 57

191 176 161 138 119 99 92 73

218 206 183 161 138 119 111 88

245 229 206 180 157 138 126 107

271 252 229 203 176 153 141 122

310 298 271 237 210 187 176 149

356 344 310 275 245 222 206 180

401 386 348 310 279 256 237 206

443 424 390 344 313 291 264 233

485 459 428 375 348 321 294 260

524 493 463 405 382 352 321 287

608 566 524 463 440 413 375 337

Fuente. Aburto, Chavarri (1990), Movimiento de Tierras, p 258.

TABLA 4: Factor de llenado del bote. Material. Arena y grava. Tierra común. Arcilla dura. Arcilla húmeda. Roca bien tronada. Roca mal tronada.

Factor de llenado. 1.00 0.90 0.75 0.75 0.75 0.50

Fuente. Aburto, Chavarri (1990), Movimiento de Tierras, p 259.

144

TABLA 5: Alturas optimas de corte (m) datos del fabricante.

Clase de material.

¾

1

Marga húmeda o arcilla arenosa. 1.6 Grava y arena. 1.6 Tierra común. 2.05 Arcilla dura y roca bien tronada. 2.4 Arcilla húmeda pegajosa y roca mal tronada. 2.4

1.8 1.8 2.35 2.7 2.7

Capacidad de bote (Yd3). 1¼ 1½ 1¾ 2 2½ 1.95 1.95 2.55 2.95 2.95

2.1 2.1 2.75 3.2 3.2

2.2 2.2 2.9 3.45 3.45

2.35 2.35 3.05 3.65 3.65

2.5 2.5 3.35 4 4

Fuente. Aburto, Chavarri (1990), Movimiento de Tierras, p 259.

TABLA 6: Factores de corrección a la producción en función de la altura optima de corte y el ángulo de giro de la máquina. Porciento del corte óptimo. 40 60 100 120 140 160

45°

60°

0.93 1.1 1.26 1.2 1.12 1.03

0.89 1.03 1.16 1.11 1.04 0.96

Angulo de giro. 75° 90° 0.85 0.96 1.07 1.03 0.97 0.9

0.8 0.91 1 0.97 0.91 0.85

120°

150°

180°

0.72 0.81 0.88 0.86 0.81 0.75

0.65 0.73 0.79 0.77 0.73 0.67

0.59 0.66 0.71 0.7 0.66 0.62

Fuente. Aburto, Chavarri (1990), Movimiento de Tierras, p 259.

3.3.8 Cálculo del rendimiento de las dragas de arrastre. 3.3.8.1 Rendimiento de dragas de arrastre (Ver fig. 192).

Fig. 192 Draga de arrastre. 145

I.- Fórmula para calcular el rendimiento de dragas de arrastre. R  Rt E  f .ll .C  .

Donde: R = Rendimiento real. Rt = Rendimiento teórico (Ver TABLA 7). E = Eficiencia. f. ll. = Factor de llenado del bote o cucharón (Ver TABLA 8). C = Factor de corrección por altura y giro (se obtiene siguiendo los pasos que se enlistan). 1er Paso: Obtener la profundidad o altura de corte óptima (Ver TABLA 9). 2o Paso: Obtener el % de corte óptimo aplicando la siguiente formula. % de Corte Optimo = Profundidad Real de Trabajo / Profundidad Optima de la Maquina 3er Paso: Obtener el factor de corrección, interpolando el dato obtenido en el paso anterior (utilizar la TABLA 10).

TABLA 7: Producción teórica por hora de dragas en m3/hora.

Clase de material.

Capacidad del bote m3. Yd3 ¾ 1 1 ¼ 1 ½ 1 ¾ 2 2 ½ 3 3 ½ 4 4 ½ 5 6 m3 0.57 0.75 0.94 1.13 1.32 1.53 1.87 2.29 2.62 3.06 3.37 3.82 4.59

Marga húmeda o arcilla arenosa. 99 122 149 168 187 203 Grava y arena. 96 119 141 161 180 195 Tierra común. 80 103 126 145 161 176 Arcilla dura. 69 84 103 122 138 149 Arcilla húmeda y pegajosa.

42

57

73

84

233 226 203 176 99 111 134

268 260 233 206 161

298 291 260 233 183

356 348 287 260 206

386 378 313 287 229

413 405 340 313 252

466 450 390 363 295

Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 79.

TABLA 8: Factor de llenado del bote. Material. Arena y grava. Tierra común. Arcilla dura. Arcilla húmeda.

Factor de llenado. 1.00 0.90 0.75 0.75

Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 80.

146

TABLA 9: Alturas y profundidades optimas de corte (m) datos del fabricante.

Clase de material. Marga húmeda o arcilla arenosa. Grava y arena. Tierra común. Arcilla dura. Arcilla húmeda pegajosa.

¾

1

1.80 1.80 2.20 2.60 2.60

2.00 2.00 2.40 2.80 2.80

Capacidad de bote (Yd3). 1¼ 1½ 1¾ 2 2½ 2.10 2.10 2.55 3.00 3.00

2.20 2.20 2.70 3.20 3.20

2.30 2.30 2.85 3.40 3.40

2.40 2.40 3.00 3.55 3.55

2.55 2.55 3.15 3.70 3.70

Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 80.

TABLA 10: Factores de corrección a la producción en función de la altura optima de corte y el ángulo de giro de la máquina. Porciento del corte óptimo.

30°

45°

60°

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

1.06 1.17 1.24 1.29 1.32 1.29 1.25 1.20 1.15 1.10

0.99 1.08 1.13 1.17 1.19 1.17 1.14 1.10 1.05 1.00

0.94 1.02 1.06 1.09 1.11 1.09 1.06 1.02 0.98 0.94

Angulo de giro. 75° 90° 0.90 0.97 1.01 1.04 1.05 1.03 1.00 0.97 0.94 0.90

0.90 0.93 0.97 0.99 1.00 0.985 0.96 0.93 0.90 0.87

120°

150°

180°

0.81 0.85 0.88 0.90 0.91 0.90 0.88 0.85 0.82 0.79

0.75 0.78 0.80 0.82 0.83 0.92 0.81 0.79 0.76 0.73

0.70 0.72 0.74 0.76 0.77 0.76 0.75 0.73 0.71 0.69

Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 80.

3.3.9 Cálculo del rendimiento de retroexcavadoras. 3.3.9.1 Rendimiento de retroexcavadora en todos sus tipos (Ver fig. 193 y 194).

Fig. 193 Retroexcavadora sobre neumáticos.

Fig. 194 Retroexcavadora sobre orugas. 147

I.- Fórmula para calcular el rendimiento de retroexcavadoras. R  Rt E  f .ll . .

Donde: R = Rendimiento real. Rt = Rendimiento teórico (se obtiene siguiendo los pasos que se enlistan). E = Eficiencia. f.ll. = Factor de llenado mismo que se obtiene en TABLA No. 12. 1Er Paso: Calcular el tiempo del ciclo considerando las condiciones de trabajo según TABLA No. 11. 2o Paso: Calcular con el dato obtenido en el paso anterior el número de ciclos por hora (c / hr) que realiza el equipo utilizando la siguiente formula. c / hr = E / tc. 3Er Paso: Calcular la capacidad real del cucharón en m3. 4o Paso: Calcular el rendimiento teórico (Rt) utilizando la siguiente formula. Rt  c h C r  .

TABLA 11: Cálculo del tiempo del ciclo considerando las condiciones de trabajo.

Tiempo estimado de ciclo total. t. de ciclo. 10 Seg. 15 Seg. 20 Seg. 25 Seg. 30 Seg. 35 Seg. 40 Seg. 45 Seg. 50 Seg. 55 Seg. 60 Seg.

85 hp

Tipo de máquina. 135 hp 195 hp

325 hp

t. de ciclo 10 Seg. 15 Seg. 20 Seg. 25 Seg. 30 Seg. 35 Seg. 40 Seg. 45 Seg. 50 Seg. 55 Seg. 60 Seg.

Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 87.

148

EXCELENTE: Excavación fácil (tierra suelta, arena, grava, limpieza de zanjas). Excavación no mayor que el 40 % de la profundidad posible por especificación. Ángulos de giro menores de 30°. Descarga libre sin obstrucciones. PROMEDIO: Excavación entre media y dura (suelos bien empacados con contenido mayor de 50 % de roca suelta). Corte al 70 % de la profundidad de especificación. Angulo de giro de 90° carga a camiones de volteo. ADVERSO: Excavación muy dura (Piedra, arenisca, caliche, esquistos arcillosos, ciertas calizas). Profundidad de corte total igual a la especificada. Angulo de giro mayor de 120°. Descarga a un objetivo reducido utilizando todo el alcance de la pluma. Gente y obstrucciones en el área de trabajo.

Datos que pueden ser útiles en la obtención de tiempo total del ciclo de una retroexcavadora. Modelo de máquina.

85 hp

135 hp

195 hp

325 hp

1 yd3 0.76 m3

1.38 yd3 1.13 m3

2.12 yd3 1.63 m3

3.25 yd3 2.5 m3

Arcilla dura. 2m 60°-90°

Arcilla dura. 3m 60°-90°

Arcilla dura. 4m 60°-90°

Arcilla dura. 5m 60°-90°

A) Carga del bote. B) Giro cargada. C) Descarga. D) Giro descarga.

5.5 seg. 4.5 seg. 1.5 seg. 3.5 seg.

6 seg. 5 seg. 2 seg. 4 seg.

6.5 seg. 7 seg. 2.5 seg. 5 seg.

7 seg. 7 seg. 3 seg. 6 seg.

Tiempo total.

15 seg.

17 seg.

21 seg.

23 seg.

Tamaño del bote.

Tipo de material. Profundidad de excavación. Angulo de giro.

En caso de que los datos que se tienen para calcular el tiempo total del ciclo, involucren a más de una de las áreas contempladas en la TABLA 11 se sugiere que se tome un promedio de las condiciones dadas. TABLA 12: Factor de llenado. Material. Arcilla húmeda o material arcillo-arenoso. Arena y grava. Arcilla dura y empacada. Roca bien tronada. Roca medianamente tronada.

f. ll. (% de la capacidad colmada). 100 95 80 60 40

Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 88.

149

Existen tablas que proporcionan los fabricantes donde se muestra la producción de los equipos en condiciones óptimas, en el caso de las retroexcavadoras se presentan en la TABLA 13, en la que a partir de un tiempo por ciclo y la capacidad del cucharón que ya debe tomarse afectada por el “Factor de llenado” consultar TABLA 12, se obtiene el número de ciclos por minuto y por hora así como la producción en m3 por hora. Solamente habría que aplicarle a criterio del responsable del cálculo con respecto al “Factor de Eficiencia”.

TABLA 13: Producción en m3/hora de 60 minutos efectivos. t. del ciclo. seg. min. 10 0.17 11 0.18 12 0.2 13.1 0.22 15 0.25 17.1 0.29 20 0.33 24 0.4 30 0.5 35 0.58 40 0.67 45 0.75 50 0.83

Capacidad del bote en m3 sueltos. 0.2 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5 c/min 6 5.5 60 90 150 210 270 5 54 81 135 189 248 297 361 405 4.5 48 72 120 168 216 264 312 360 408 456 504 552 4 42 63 105 147 183 231 273 316 357 289 441 483 525 567 609 661 693 735 3.5 36 54 90 126 162 198 234 270 306 342 378 414 450 486 522 558 544 630 3 30 45 75 105 135 165 195 225 255 285 316 345 375 405 436 465 495 525 2.5 24 36 80 84 108 132 156 180 204 228 252 276 300 324 348 372 386 420 2 20 32 61 71 92 112 133 153 173 194 214 235 255 275 296 316 337 367 1.7 81 99 117 135 153 171 189 207 225 243 261 279 297 315 1.5 133 148 164 179 195 211 226 242 257 273 1.3 1.2

c/h 360 330 300 270 240 210 180 150 120 102 90 78 72

Fuente. Aburto (1990), Maquinaria Para Construcción, p 90.

II.- Fórmula para calcular la producción de zanjas de retroexcavadoras. Metros lineales de zanja por hora = (m3 excavados por hora) / (m3 por metro lineal de zanja). m3 por metro lineal de zanja = (base X altura de la zanja) (por un metro lineal de zanja).

Metros lineales de zanja por día = (metros lineales /hr) (horas abriendo zanjas por día). Ejemplos de tablas realizados por el fabricante para calcular los rendimientos de retroexcavadoras, ver TABLA 14 tiempo del ciclo vs condiciones de la obra, TABLA 15 para calcular tiempo del ciclo y TABLA 16 metros cúbicos por horas de 60 minutos.

150

Tabla 14 Tiempo del ciclo vs. Las condiciones de la obra. Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 4-142.

151

Tabla 15 Para cálculo del tiempo de ciclo. Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 3-143.

152

Tabla 16 Cálculo del rendimiento óptimo por hora Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 4-147.

153

3.3.10 Cálculo del rendimiento de motoescrepas. 3.3.10.1 Rendimiento de motoescrepas en todos sus tipos (Ver fig. 195).

Fig. 195 Motoescrepa autopropulsada tipo tandem.

I.- Método tradicional o simplificado para calcular el rendimiento de motoescrepas. El cálculo del rendimiento de las motoescrepas se obtiene conociendo la resistencia total (R. T.) que se opone al movimiento del equipo en las condiciones de trabajo dadas y que nos llevan a conocer la velocidad a la que se desplaza y con esto saber el tiempo de ciclo, mismo que nos lleva a calcular el rendimiento de la máquina. A continuación se enuncia la secuencia que pueden llevarnos a conocer el rendimiento de una motoescrepa siguiendo los pasos del método tradicional, solo que, el cálculo del tiempo total del ciclo (tc) se calcula a partir de las tablas de la resistencia al rodamiento y de sus factores de corrección proporcionadas por el fabricante, para conocer la resistencia total (R.T.) que se opone al movimiento de la motoconformadora, obteniendo con esto la velocidad con la que se desplaza la máquina, y conociendo la distancia de acarreo de obtiene el tiempo total de recorrido.

1.- Cálculo del tiempo total del ciclo (tc).

tc = tiempo total de recorrido + t. fijos.

Para facilitar el cálculo del tiempo total de recorrido que la motoescrepa realiza en todo su ciclo de trabajo, se propone la utilización de la TABLA 17, siguiendo paso a paso y con mucho cuidado las indicaciones que se nos dan para el correcto llenado de la misma.

154

TABLA 17. Para el cálculo del tiempo total de recorrido de la motoconformadora.

1 CONDICION

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13 14

15

TRA RESIS RESIS CORR SUMA CORR RESULT PESO (w) DEL RESISTENCIA VALOR VELOCI FACTO VELOC VELOCID DISTA TIEMP MO TENCI TENCI ECCIO DE ECCI ADO DE EQUIPO EN TOTAL EN Ton. PARA DAD R DE IDAD AD MEDIA NCIA O DE A AL A A LA N RESIS ON MULTIP Kg. LA MAXIMA VELOC MEDIA EN m/h A RECO RODA PENDI INTER TENCI POR LICAR GRAFI EN Km/h IDAD EN RECO RRID MIENT ENTE NA A AS ALTIT (4*5) CA Km/h RRER O EN O (RP) LA RR (1+2+ UD (10*11) EN m Min. (RR) 3)

A CARGADA B C DE D E IDA F G G VACIA F E DE D C REGRESO B A TIEMPO TOTAL DE RECORRIDO

Elaboración. Barragán.

Indicaciones, recomendaciones y comentarios para el llenado de la tabla 15 y calcular el tiempo total de recorrido de la motoescrepa.

- En las dos primeras columnas las cuales no están numeradas, nos muestras la condición y el número de tramos que el equipo recorre del banco de material al sitio de tiro los cuales se modifican de acuerdo a las condiciones de trabajo. - En la columna identificada con el número 1, se anota la resistencia al rodamiento (RR) en Kg/Ton la cual está dada de acuerdo con el tipo de camino en el cual este trabajando el equipo y se obtiene de acuerdo a las siguientes consideraciones.

Tipo de camino.

Resistencia. kg/Ton %

Superficie dura, liza estabilizada con humedad y mantenimiento. Sin penetración interior de las llantas.

20

2

Superficie firme, lisa sin estabilizar con polvo, que se flexiona ligeramente bajo la cara o está ondulada. Mantenimiento regular y algo humedecida.

30

3 155

Superficie lodosa, con carriles de las rodadas sin mantenimiento ni estabilización, con penetración: a) Entre 1 y 2 pulgadas. b) Entre 4 y 6 pulgadas.

50 75

5 7.5

Arena suelta o grava.

100

10

Camino en pésimas condiciones de mantenimiento (blando, fangoso con rodadas).

200

20

Camino pavimentado.

35

3.5

Camino revestido.

50

5

Camino sin revestir.

65

6.5

- En la columna señalada con el número 2, se debe anotar la resistencia a la pendiente (RP) bajo el siguiente criterio. 10 Kg/Ton = 1 % de pendiente natural que tenga el terreno. - En la columna número 3, se anotara el valor de la corrección interna a la resistencia al rodamiento (CIRR) que es la perdida de energía que sufre el equipo por la fricción interna de sus componentes (embragues, engranes, valeros etc.) y que se considera en todas las condiciones, un valor de 20 kg/ton o el 2%. - En la columna 4, se anota el resultado de la suma que se realiza con los datos que se encuentran en las columnas señaladas con los números 1, 2 y 3. - En la columna número 5, se anotara el valor de la corrección por altitud (CAlt.) la cual se obtiene aplicando el siguiente criterio. Todo equipo tiene una pérdida de potencia por altitud cuando trabaja arriba de los 1500 msnm. Por lo que se consideraran que por cada 100 m de altura por encima de los 1500 msnm. Un valor del 1% de pendiente efectiva o 10 kg/Ton expresado en índice sumándole una unidad. (Por ejemplo si el resultado nos da un valor del 15 % se representara como 1.15). - En la columna 6, se anotara el resultado obtenido de la multiplicación de los datos de las columnas 4 y 5. - En esta columna 7, se anotara el peso de la máquina expresado en kg según sea el caso, el cual está dado por las condiciones de traslado sea vacía o cargada. - El resultado obtenido por la multiplicación de las columnas 6 y 7 se anotara en esta columna la numero 8.

156

- El valor para entrar a la gráfica dato que se debe anotar en esta columna 9, se obtiene del dato que se encuentra anotado en la columna 8 tomando los dos primeros números considerándolos a partir del millón. (Por ejemplo si el dato anotado en la columna 8 es 5467324 el dato para entrar a la tabla es 5.4, si fuera 678904 el valor será 0.6). - Los datos que corresponden a la velocidad máxima* expresada en Km/h, que se deben anotar en esta columna 10 se obtienen en la gráfica 7, siguiendo las indicaciones que en ella se expresan.

Grafica 7

Para calcular la velocidad a partir de la resistencia total

Fuente. S. A. (1997), Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 8-13.

157

- El factor de en Km/h se obtiene multiplicando los datos que se encuentran anotados en las columnas 10 y 11 mismos que se anotaran en esta columna 12. - En esta columna 13, se anotara la velocidad media expresada en m/min. Para lo cual es necesario realizar la conversión correspondiente (a la velocidad de la columna anterior la cual tiene asignado el número 12, se multiplica por 1000 m/Km y se divide entre 60 min/h). - En esta columna numerada con el número 14, se debe anotar la distancia que el equipo recorre en el tramo indicado según los datos que se planteen en el enunciado del ejercicio. - Por ultimo en esta columna señalada con el número 15, se anotara el tiempo que tarda en recorres la distancia anotada en la columna anterior la No. 14, a la velocidad que indica la columna número 13 aplicando la siguiente formula: tiempo = distancia / vel. Media. quedando el tiempo indicado en min.

Con este dato se calcula el tiempo total del ciclo (tc) aplicando la siguiente formula tc = tiempo total de recorrido + tiempos fijos En donde los tiempos fijos incluyen tiempo de carga, tiempo de descarga y tiempos de maniobras los cuales pueden tomar un valor de 1 a 2 minutos según las condiciones de la obra y el tipo de material.

2.- Cálculo del número de ciclos por hora (c / hr) que realiza el equipo. c / hr = E / tc.

3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) de material que lleva la caja del equipo. Cr = Cn.

4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo. R = (c / hr) (Cr). Para tener una mejor comprensión en la utilización de los métodos y fórmulas presentadas en este capítulo, se muestran una serie de ejercicios que ejemplifican algunas condiciones que se pueden presentar con la maquinaria pesada en la obra, explicando el proceso de solución paso a paso, 158

esperando con esto la aclaración de posibles dudas que puedan presentarse en el resultado obtenido. No todos los casos de cálculo de rendimiento de maquinaria son iguales, pero un ejemplo nos puede dar una idea de cómo proceder en la obtención de la producción de los equipos que se pretende conocer. (Ver ANEXO II ejemplos de cálculo de rendimiento de maquinaria pesada)

Relación de la nomenclatura utilizada en este capítulo III. tc = Tiempo total del ciclo (min). dt = Distancia de trabajo (m). Va = Velocidad de avance (m/min). Vr = Velocidad de reversa (m/min). c/hr = Numero de ciclos por hora. hr = hora. E = Eficiencia de trabajo (min/hr). Cr = Capacidad real del equipo (m3). Cn = Capacidad nominal del equipo (m3). f c = Factores de corrección. f o = Factor de corrección por operador. f m = Factor de corrección por material. fp = Factor de corrección por pendiente del terreno donde trabaja el equipo. L = Longitud de la hoja del equipo (m). h = Altura de la hoja del equipo (m). Tg = Tangente. x = Ángulo de reposo del material que lleva la hoja del equipo (o). T = Talud de reposo del material que lleva la hoja del equipo (m). R = Rendimiento o producción horaria real del equipo (m3/hr). Rt = Rendimiento o producción horaria teórica del equipo (m3/hr). Rreq.= Volumen total a mover en la obra (m3) / tiempo de duración de la obra (hr). F.T. = Fuerza tractiva (kg). V = Velocidad. H.P. = Potencia nominal del equipo. RRe = Resistencia al rodamiento del equipo (kg). RRm = Resistencia al rodamiento del material (kg). 159

Rp = Resistencia por pendiente (kg). Ralt = Resistencia por altitud (kg). We = Peso del equipo o máquina (kg). Wm = Peso del material que lleva el equipo (kg). ffm = Factor de fricción del materia (0.04 para la tierra). fcalt =Factor de corrección por altitud (1% de resistencia a la pendiente por cada 100 m arriba de 1500 msnm). f.ll. = F c =Factor de llenado del aditamento del equipo o factor de carga (0.80 a 1.10). p = Densidad del material o peso volumétrico (kg/m3). a = Ancho efectivo del equipo (m). e = Espesor de la capa (m). N = Numero de pasadas que realiza el equipo.

3.4 UTILIZAR SOFTWARE DE APLICACIÓN. 3.4.1 Aplicación y manejo del software para conocer el rendimiento de la maquinaria pesada.

Para el cálculo de rendimientos de maquinaria pesada utilizando software de aplicación, se puede utilizar con mucha eficacia la hoja de cálculo de Excel, (ver fig. 196) que aunque existen otras hojas de cálculo similares esta se hace más fácil y practica de utilizar por las características propias.

Fig. 196 Logotipo de Excel.

El alumno con esta herramienta, los datos propios del ejercicio y el procedimiento para calcular el rendimiento de una maquinaria puede realizar sus propias hojas de cálculo (ver fig. 197), que le facilita el manejo de los datos y formulas en una tabla y además le provee las formas de presentar los resultados obtenidos. 160

TABLA PARA CALCULOS RENDIMIENTO DE MOTOESCREPAS 1 2 3 4 resistenci Resisten Suma de Correccio a al cia a la resistenci condición tramo n interna rodamient pendiente as(1+2+3 a la RR o (RR) (RP) ) A 65 130 20 215 B 35 150 20 205 C 65 -150 20 -65 cargada D 50 120 20 190 de ida E 50 -70 20 0 F G G F E 50 70 20 140 Vacia de D 50 -120 20 -50 regreso C 65 150 20 235 B 35 -150 20 -95 A 65 -130 20 -45

5

1.17 1.17 1.17 1.17 1.17

6 7 8 Resultad Peso(w) Resisten o de del cia total multiplicar equipo en en Ton. (4*5) kg 251.55 86131 2.2E+07 239.85 86131 2.1E+07 -76.05 86131 -6550263 222.3 86131 1.9E+07 0 86131 0

1.17 1.17 1.17 1.17 1.17

163.8 -58.5 274.95 -111.15 -52.65

correcció n por altitud

43945 43945 43945 43945 43945

7198191 -2570783 1.2E+07 -4884487 -2313704

9

10

11

12

13

14

15

Valor Velocidad velocidad velocidad Distancia tiempo factor de para la maxima media em media em a recorrer recorrido velocidad grafica en Km/h Km/h m/min en m en min 21.6 20 -6 19.1 0

5 5 54 6 54

0.55 0.55 0.55 0.55 0.55

2.75 2.75 29.7 3.3 29.7

45.8333 45.8333 495 55 495

250 350 500 600 300

7.1 -2.5 12 -4.8 -2.3

34 54 20 54 54

0.55 0.55 0.55 0.55 0.55

18.7 29.7 11 29.7 29.7

311.667 495 183.333 495 495

300 600 500 350 350

5.45455 7.63636 1.0101 10.9091 0.60606

1 tc tc

= 32 2 33.93 = 34

2 c/hrs = 1.5 3 R = 35 4 n de maq. = 2.2 =

3

RR = 77 5 costo de materi = 13 al acarr

0.96257 1.21212 2.72727 0.70707 0.70707 tiempo total de 31.9323

recorido

Fig. 197 Ejemplo del cálculo de rendimiento de una motoescrepa con la tabla de Excel

Para cualquier base de datos que se requiera guardar, respecto a información de maquinaria pesada como características, rendimientos, volúmenes de materiales, o costos, se propone utilizar la paquetería de office (ver fig. 198 y 199), que es una poderosa herramienta que nos permite hacer textos, presentaciones, hojas de cálculo, editar imágenes, organizar notas, como realizar publicaciones, información para proteger documentos entre otras cosas no menos importantes que son de utilidad en la presentación de trabajos de reportes solicitados al alumno.

Fig. 198 Logotipo de Office.

Fig. 199 Contenido de office.

161

SECUENCIA DIDACTICA Unidad:

Tercera

Rendimiento de la maquinaria pesada Criterios de evaluación de la Competencia específica de la unidad Unidad Conocer y seleccionar la maquinaria pesada Revisar el cálculo del según su rendimiento rendimiento de diferente maquinaria pesada

Actividades de aprendizaje Obtener información sobre Factores que influyen en los rendimientos y software Realizar cálculo de rendimientos

Tema:

Actividades de enseñanza Propiciar el uso adecuado de conceptos Selección y análisis de información Propiciar la solución de problemas de rendimientos Propiciar el manejo de software

Fuentes de información Bibliografía Internet

Desarrollo de competencias genéricas

Horas teóricoprácticas

Capacidad de 18 análisis y síntesis Habilidades interpersonales Capacidad de aprender Conocimientos generales básicos Conocimientos básicos de la carrera Solución de problemas Apoyos didácticos: Pizarrón Computadora Cañón

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS CAPÍTULO III:   

Aburto, R., (1990). Maquinaria para Construcción. México: FUNDEC, UNAM. Aburto, R., Chavarri, C.M. (1990). Movimiento de Tierras Tomo 1. México: FUNDEC, UNAM. S.A., (1997). Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, Peoria, Illinois, EE. UU: Caterpillar Inc.

REFERENCIAS FOTOGRAFICAS CAPÍTULO III: 

Fotos 180, 182, 184-191, 193-195. Fuente: Imágenes de Maquinaria pesada, (2017).Maquinaria pesada, Recuperado 20 de marzo, de http://imagenesdemaquinariapesada.com/imagenes-de-maquinaria-pesada-para-dibujar-gratis/



Fotos 196, 198, 199. Fuente: Vecteezy, (2017). Logotipos de office. Recuperado 16 de mayo, de https://es.vecteezy.com/vectoresgratis/microsoft-office

162

CAPÍTULO VI

COSTO HORARIO DE LA MAQUINARIA PESADA OBJETIVO Determinar el costo horario de la maquinaria pesada para su aplicación en la elaboración de presupuestos

CUANTO CUESTA LA HORA DE MAQUINARIA PESADA 163

4.1 INTEGRACIÓN DEL COSTO-HORA MAQUINA 4.1.1 Factores que afectan el costo-hora de la maquinaria pesada. Según Aburto y Chavarri (1990). El costo horario de una máquina puede variar mucho de una zona a otra, de acuerdo a los factores que lo estén afectando en ese momento de análisis, estos factores pueden ser. Tipo de trabajo. Precios locales de combustible. Precios locales de lubricantes. Precios locales de refacciones (en caso de existir). Precios locales de operadores. Costos de envío. Tasas de interés. En este capítulo no se pretende dar el costo exacto por hora para cada máquina, sino que los usuarios de la maquinaria pesada puedan calcular con bastante precisión el costo horario de una máquina que realiza un trabajo en un zona o lugar determinado, en esta sección presentamos un método para calcular el costo horario de un tipo de máquinas, de la misma forma se presentan los datos mínimos necesarios requeridos en el cálculo del costo horario de las maquinaria para la obtención de estimaciones más exactas. El método sugerido se basa en los siguientes principios básicos: No se dan precios de los artículos. Para mayor exactitud se deben obtener los precios locales. Los cálculos se basan en una máquina completa. No es necesario hacer cálculos separados para la máquina básica, la hoja empujadora, el control o cualquier otro aditamento, o herramienta que lleve la máquina. Los factores multiplicadores proporcionan buenos resultados en cualquier tipo de moneda que se exprese en cifras decimales, nosotros trabajaremos en moneda nacional (pesos mexicanos). Debido a las diferentes normas de comparación, lo que para un propietario de máquinas constituye una aplicación severa, para otro tal vez sea mediana. Por eso, a fin de describir mejor el uso de una máquina, se clasifican en zonas las condiciones de operación y las utilizaciones. A menos de que se indique otra cosa, la unidad “hora” se refiere en esta sección a hora de reloj o de operación, no a Unidades del Horómetro de Servicio. El usuario de la maquinaria pesada debe equilibrar la productividad y los costos para lograr una óptima eficiencia. Es decir alcanzar la producción deseada al costo más bajo posible. El método más utilizado para evaluar este rendimiento es utilizando la ecuación siguiente. 164

𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑜𝑟𝑎 = 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑜𝑟𝑎

4.1.2 Conceptos que integran el costo-hora de la maquinaria pesada. La integración del costo base de la maquinaria pesada está dada por los siguientes conceptos.

I Cargos fijos

Costo de equipo II Cargo por consumo

III Cargos por operación

Depreciación Inversión Seguros Mantenimiento Almacenaje

Combustible Lubricantes y filtros Neumáticos o Tren de rodaje Elementos de desgate especial

Salario

Operador Ayudante

Para calcular el costo-hora-máquina se utilizara el formato para el análisis de costo directo: horamaquina (ver formato No. 1). Mismo que contempla toda la información que se requiere para este trabajo como son datos de control de la constructora o compañía que realiza la determinación del costo, así como datos generales de la máquina en estudio, además de aquellos propios para conocer el costo por hora donde se contemplan los siguientes de manera general; Cargos fijos. Costos de consumo. Costos de operación.

Para el caso del costo de filtros se utiliza el formato correspondiente (ver formato No. 2) el, cual nos muestra los tipos de filtros a que se hace referencia y al intervalo de cambio propuesto de acuerdo al programa de mantenimiento, para que la maquinaria trabaje en condiciones óptimas.

165

Formato No. 1 Para el análisis del costo directo: hora-máquina. Fuente. Es.Scribd, (2017). Formato Para el Cálculo de Costo Horario.

166

Formato No. 2 Para el análisis del costo total de filtros por hora. Fuente. Es.Scribd, (2017). Formato Para el Cálculo de Costo Horario.

4.1.3 Orientación sobre el llenado del formato No. 1 para el análisis del costo directo hora-máquina. En la primera parte del formato (CONSTRUCTORA), se colocan los datos que nos van a servir para llevar un control de nuestros análisis anotándose el nombre de la empresa, obra en donde se pretende ocupar la maquinaria, nombre de la máquina, modelo y datos que son necesarios contemplar en el análisis y por ultimo un número de control consecutivo, quien lo realizo y reviso así como la fecha de realización. En la segunda sección (DATOS GENERALES), se integra la información más común de la maquinaria para realizar adecuadamente el análisis del costo. Precio de adquisición o precio de entrega, es el precio local de compra de la maquinaria sea nueva o usada y debe incluir todos los costos de preparación de la máquina para el trabajo en el sitio de la obra incluyendo el transporte y cualquier impuesto aplicable, sumándose también el costo local del equipo adicional con el que es vendida, si es que tuviera alguno, (normalmente la maquinaria es vendida con los equipos, aditamentos, herramientas o complementos necesarios para su buen funcionamiento, si no fuera el caso por circunstancias especiales se sumara al precio de adquisición, el precio de los equipos especiales). La suma de estos conceptos integra al valor inicial identificado como (Va). Valor de rescate (Vr), es el valor asignado después de aplicar la depreciación que sufre la maquinaria pesada en el periodo de horas o años de operación o uso en condiciones ideales, (esto sucede cuando el valor de la producción es mayor al costo del mantenimiento) considerada como vida útil, y puede considerarse un Vr= 10 al 20% del precio de adquisición de la maquinaria. La tasa de interés (i), considerada como costo de empleo de capital. El interés sobre capital empleado en la compra de una máquina se debe considerar tanto si se compró la máquina al contado como a plazos y puede considerarse de i=15 – 30% para equipos montados sobre oruga y de i=18 --24% para equipos con neumáticos. La prima del seguro (s), es el costo de protección del capital utilizado en la compra de maquinaria pesada y se puede estimar entre s=1 - 4%. Vida económica (Ve), vida útil de la maquinaria o periodo de posesión, operación o uso en condiciones ideales, considerado como el tiempo en horas o años que el propietario espera utilizar la maquinaria con ganancias o sea es el tiempo en el que el costo del mantenimiento es menor al valor de la producción y la diferencia seria la ganancia. Este periodo va a depender del lugar donde se va a trabajar, de las condiciones de operación, el tipo de maquinaria y tendrá una duración de 5 a 30 años de acuerdo con la tabla No. 19. Horas por año (Ha), en la utilización de este formato serán consideradas un aproximado de 2000 horas de trabajo por año (8 horas/día X 25 días/mes X 12 meses/año X 0.8333 eficiencia). 167

El tipo de combustible (diésel o gasolina) que utiliza el motor y su potencia (HP) se pueden obtener de las tablas de características de la maquinaria que se encuentran en el ANEXO 1. Factor de operación, se considera que el motor de la maquinaria no trabaja al 100 % de su potencia por protección del mismo, por lo que se debe considerar un factor de operación de 0.7 a 0.8. Potencia de operación (HP op.), es el resultado de la multiplicación de la potencia del motor con el factor de operación propuesto para este análisis. Coeficiente de almacenaje (K), consiste en considerar un valor de resguardo, si es que se requiere, en un lugar adecuado en la obra que debe tener la maquinaria en su vida útil, mientras esta no se encuentre en funcionamiento realizando un trabajo y su valor será de 0.01 en cualquier caso. Factor de mantenimiento (Q), en este caso se debe contemplar un costo destinado al mantenimiento de la maquinaria en todo el tiempo de su vida útil, cualquiera que sea este (preventivo, predictivo o correctivo) y que se puede obtener en la tabla No. 20, de acuerdo al tipo de maquinaria en estudio.

En la tercera sección (CARGOS FIJOS O COSTOS DE POSECION), consiste en calcular el costo de recuperación durante la vida útil de la máquina en lo referente a posesión y uso así como el valor de rescate, intereses, seguros e impuestos, utilizando un método simple y directo de cancelación durante el número de años o de horas que el propietario espera utilizar la máquina con ganancias. Depreciación, se calcula tomando en cuenta la fórmula correspondiente del formato No. 1 que consiste en restar a el valor de adquisición el valor de rescate y dividirlo entre la vida útil. La inversión, se obtiene aplicando la fórmula indicada que contempla la suma del valor de adquisición con el valor de rescate y dividirlo entre dos veces las horas por año y el resultado multiplicarlo por la tasa de interés. Los seguros, se calculan utilizando la fórmula que indica restar al valor de adquisición el valor de rescate y dividirlo entre dos veces las horas por año y el producto multiplicarlo por la prima del seguro. El almacenaje, se deduce de la multiplicación del factor de almacenaje con el cargo de depreciación. Y por último el la recuperación para el mantenimiento se evalúa multiplicando el factor de mantenimiento con el valor de la depreciación.

En la cuarta sección (COSTOS DE CONSUMO), la obtención de los costos de todos los insumos que una máquina requiere para su correcto funcionamiento y así poder utilizarla en una actividad específica. 168

El costo de combustible (a), se calcula multiplicando la potencia de operación de la máquina por el precio unitario del litro de combustible por un factor de combustible. El costo referente a lubricantes y grasa (b), se estima multiplicando el costo unitario del lubricante o grasa que especifica el fabricante para su utilización en el sistema indicado por la cantidad de consumo de acuerdo al tipo y modelo de máquina ver tabla No. 21. En lo referente al costo de filtros, se utilizara el formato No. 2, el cual nos indica el tipo y número de filtros que se requieren en cada sistema tomando en cuenta el tiempo de cambio, Ver tabla No. 22 para conocer el total de filtros requeridos según el tipo y modelo de la máquina, el costo resultante se obtiene multiplicando el número de filtros por su costo unitario y dividiéndolo entre 2000 horas, sumando finalmente el resultado de cada sistema. El costo de neumáticos si fuera el caso (c), se calcula dividiendo el costo unitario del neumático de remplazo entre las horas de uso del mismo. En el caso del costo del tren de rodaje (d), se deduce multiplicando los factores básicos del tren de rodaje con el de impacto, el de abrasión y el factor “Z”, que se pueden conseguir en la tabla No.23 Por ultimo para conocer el costo de elementos de desgaste especial (e), se divide el costo unitario de cada uno de los elementos entre su duración en horas, sumando al final el resultado de cada uno de estos elementos. Para la quinta sección (COSTO DE OPERACIÓN), se realiza dividiendo el salario base del operador, ayudante y todo aquel personal que auxilie a la máquina en su actividad, entre las horas por turno las cuales son afectadas por el factor de rendimiento ver tabla No. 2. En la sesta sección (COSTO DIRECTO HORA-MAQUINA), se realiza la suma de la sección 3 (CARGOS FIJOS), sección 4 (COSTOS DE CONSUMO) y la sección 5 (COSTO DE OPERACIÓN) para concluir el COSTO DIRECTO HORA-MAQUINA.

4.1.4 Orientación sobre el llenado del formato No. 2 para el análisis del costo total de filtros por horas. En este formato se observa en primer plano el destino o sistema donde se ubica o requiere el filtro, posteriormente se menciona el periodo de cambio propuesto del filtro, de acuerdo al tiempo de uso en condiciones ideales o de servicio adecuado de este. El número de filtros se puede proponer de acuerdo al tiempo recomendado de cambio de este formato, también tomando en cuenta el total de filtros sugeridos en la tabla No. 22 distribuyéndolos de acuerdo al lapso de cambio indicado. El total de filtros resultantes para cada sistema, se multiplica por el costo local del filtro, mismo que debe tener las especificaciones sugeridas por el fabricante. El resultado de paso anterior es dividido entre 2000 horas para conocer el costo de filtro por mecanismo y al final se suman todos estos, obteniendo el costo total de filtros por hora. 169

FORMATO No. 1 PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO: HORA – MAQUINA CONSTRUCTORA: Hoja No. : ____________________ _____________________________ Máquina:_____________________ Calculó : _____________________ ______________________________ Modelo: _____________________ Revisó : ______________________ Datos adic. : __________________ Fecha : _______________________ OBRA:_______________________ DATOS GENERALES: Precio de adquisición : $______________________ Fecha de cotización : __________________________________ Equipo adicional.Vida económica (Ve):_____________________________Años _______________________ ________________ Horas por año (Ha):_______________ ____________________ _______________________ ________________ Motor: _____________________________De ___________HP Valor Inicial (Va) : $ ________________________ Factor de operación ___________________________________ Valor de rescate (Vr):___________ % = $ ________ Potencia de operación: __________________________ HP. op. Tasa de Interés (i): _____________ % Coeficiente de almacenaje (K): ________0.01______________ Prima seguros (s): _____________ % Factor mantenimiento (Q): _____________________________ I.- CARGOS FIJOS. 𝑉𝑎−𝑉𝑟 A) Depreciación: 𝐷 = = = $ __________________________ B) Inversión: C) Seguros: D) Almacenaje: E) *

𝐼=

𝑉𝑒 𝑉𝑎+𝑉𝑟

2 𝐻𝑎 𝑉𝑎−𝑉𝑟

𝑖 =

=

$ ___________________________

𝑆= 𝑠 = = $ ___________________________ 2 𝐻𝑎 A= K D = __________________________ = $ ___________________________ M=QD = __________________________ = $ ___________________________ SUMA DE CARGOS FIJOS POR HORA $ ___________________________ *Reservas para reparaciones (Multiplicador de uso prolongado por factor de reparación básicos) II.- COSTOS DE OPERACIÓN, CONSUMO. A).- Combustible: E = o Pc Diésel: E = 0.20 X ____________ HP. Op. X $___________ / lt. = Gasolina: E = 0.20 X ____________ HP. Op. X $___________ / lt. = = $_____________ B).- Lubricantes, filtros, grasa: Precio unitario X Consumo = Costo / hora Cárter _________________ X ________________ = Transmisión ________________ X ________________ = Mandos finales _________________ X _______________ = Funciones Hidráulicas _________________ X _______________ = Grasa _________________ X _______________ = SUBTOTAL (aceites y grasa) = Filtros (cotizar cada máquina de acuerdo al instructivo de operación) = = $_____________ C).- Neumáticos Costo de reemplazo entre horas de uso. Costo / Duración = _____________ / ______________ = = $_____________ D).- Tren de rodaje: (F. Impacto + F. Abrasividad + Factor Z) X Factor básico (_________ + ___________ + ________) X____________= = $_____________ E).- Elementos de desgaste especial: Costo / Duración Concepto Costo entre Duración = 1.- _______________ / ___________________ = 2.- _______________ / ___________________ = 3.- _______________ / ___________________ = Total = = $_____________ SUMA CONSUMOS POR HORA $______________ III.- OPERACIÓN. Salario: (S) (salario base) Operador: $____________________ ______________________ $____________________ ______________________ $____________________ Salario / Turno - promedio $ Horas / Turno - promedio: (H) H = 8 horas X _________ (factor de rendimiento) = _________ horas Operación (O) O = S / H = $ _______________ / _____________ horas = $_____________ SUMA OPERACIÓN POR HORA $__________________

COSTO DIRECTO HORA – MAQUINA (H M D) $_______________ Fuente. Es.Scribd, (2017). Formato Para el Cálculo de Costo Horario. Elaboro, Barragán.

170

FORMATO No. 2

Filtros Motor

PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO DE FILTROS

Intervalos de cambio 250

No. de costo No. de Costo filtros filtros/2000 hr. total ________ ________ ________ ________

Transmisión

500

________ ________

________

________

Hidráulico

500

________ ________

________

________

-Primario

2000

________ ________

________

________

-Final

500

________ ________

________

________

-Primario

2000

________ ________

________

________

-Final

1000

________ ________

________

________

Combustible

Aire

Costo total de filtros / 2000 horas = $__________ Fuente. Es.Scribd, (2017). Formato Para el Cálculo de Costo Horario. Elaboro, Barragán.

Para entender con mayor precisión en el ANEXO III al final de este documento, se presentan ejercicios donde se calcula el costo-hora-máquina de la maquinaria más representativa. TABLA No. 18 Insumos indispensables para el análisis de costo-hora-máquina.

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28. Elaboración. Barragán.

171

TABLA No. 19 Vida económica (Ve), vida útil de la maquinaria o periodo de posesión. (1)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-6.

172

TABLA No. 19 Vida económica (Ve), vida útil de la maquinaria o periodo de posesión. (2)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-7.

173

TABLA No. 19 Vida económica (Ve), vida útil de la maquinaria o periodo de posesión. (3)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-8.

174

TABLA 20 Costo de mantenimiento y/o reparación de diferentes tipos de maquinaria o equipo, expresado en porciento por los costos de depreciación lineal de los mismos.

100% Q=10 Aplanadoras, desgarradores, bombas de altas presión, botes para concreto, equipo marino, moto escrepas, gruas, retroexcavadoras, rodillos pata de cabra, soldadora de acetileno, tractores, cargadores, transportadoras portátiles.

80% Q=0.8 Agitadora para concreto, bomba centrífuga, bote de almeja, camión de volteo normal y fuera de carretera, compresores, dosificadoras, dragas de arrastre, gatos hidráulicos, malacates, martinetes, motoconformadoras, pavimentadoras, planta de trituración, clasificadores, tolvas agregado.

60% Q=0.6

Vibradores de concreto, zanjadoras, camiones aguzadores, cañón para concreto, elevadores y cargadores de cangilones, gruas móviles, malacates a gasolina, perforadoras neumáticas, plantas de concreto, quebradoras, remolques, compactadores, excepto patas de cabra.

40% Q=0.4

Herramienta eléctrica de mano, herramienta neumática, mezcladoras pequeñas de concreto.

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-1.

175

TABLA 21 Consumo horario aproximado de lubricantes. (1)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-19.

176

TABLA 21 Consumo horario aproximado de lubricantes. (2)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-20.

177

TABLA 21 Consumo horario aproximado de lubricantes. (3)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-21.

178

TABLA 21 Consumo horario aproximado de lubricantes. (4)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-22.

179

TABLA 22 Guía para estimar los costos locales por hora de los filtros. (1)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-23.

180

TABLA 22 Guía para estimar los costos locales por hora de los filtros. (2)

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-24.

181

TABLA No. 23 Factores básicos del tren de rodaje.

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-31.

182

4.2 OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DE MAQUINARIA 4.2.1 Operación de maquinaria pesada. La operación de maquinaria pesada siempre será de gran interés para el operador, la empresa, la comunidad y la infraestructura en la implementación de medidas de control y planes de mejoramiento en la prevención de accidentes de trabajo. Las competencias que el operador debe tener con relación a la clasificación de la maquinara y equipo pesado, así como las recomendaciones para su manejo, seguridad y mantenimiento pueden ser: -

-

-

Estudios técnico e información básica de la máquina como controles de cabina, partes principales, los diferentes sistemas que la integran, herramientas que puede tener, capacidades, usos o trabajos que puede realizar. Instrucción en la correcta inspección de seguridad y mantenimiento. Conocimiento en la realización de los procedimientos correctos y las buenas prácticas de operación, cumpliendo y aplicando las recomendaciones de las normas o disposiciones de seguridad, productividad y eficiencia. Demostrar el desarrollo de habilidades para operar en trabajos básicos, procedimientos de estacionamiento y apagado de la maquinaria.

Para conocer la información necesaria sobre la máquina se debe consultar el “manual del propietario o del operador” (ver fig. No. 200) mismo que toda maquinaria tiene y en él se consultan los aspectos técnicos y toda la información básica que se requiera saber para operar al equipo. La operación efectiva de una máquina, requiere además de habilidades que si bien algunas de ellas pueden lograrse con la experiencia la mayoría requiere de un entrenamiento especializado, por lo que los fabricantes de la maquinaria ofrecen cursos de capacitación que contemplan las competencias que un operador puede necesitar para lograr la máxima productividad de esta. Los cursos deben contemplar una instrucción profesional amplia, enfocada en los principios de seguridad, cuidado del equipo y correctas técnicas de operación.

Fig. 200 Manual del operador o propietario. 183

Un buen curso de entrenamiento básico a personas que no tienen experiencia previa en operación de maquinaria, debe desarrollar habilidades específicas que proporcionen conocimientos relacionados al manejo, cuidado y mantenimiento básico, especificando las diferentes técnicas, los múltiples trabajos que puede realizar, complementadas con prácticas incrementando su experiencia y por ende su productividad. Un buen curso puede estar diseñado de la siguiente manera. 1.- Selección y mantenimiento de equipo de protección individual. 2.- Especificaciones técnicas de la maquinaria. 3.- Uso de la guía de operación del MOM. 4.- Reconocimiento e inspección previa y procedimientos de seguridad. 5.- Controles de cabina. 6.- Técnicas de operación y entrenamiento en los rangos normales. 7.- Mantenimiento rutinario y preventivo.

4.2.2 Recomendaciones en la operación de maquinaria pesada. En la obra no solo es necesario contar con un operador excelente para la obtención de buenos resultados en la operación de maquinaria, también es indispensable contar con normas de seguridad que observen la forma del manejo de la maquinaria, para integrar medidas de control y planes de mejoramiento en la prevención de accidentes. Recomendaciones en la operación de maquinaria pesada. La máquina no deberá permanecer sola en ningún momento, en caso necesario podrá dejarse parqueada una vez que su herramienta de trabajo esté debidamente apoyada en el suelo. La pendiente máxima del terreno donde sea utilizada maquinaria con seguridad será del 30%. Al parquear la maquinaria esta deberá permanecer por lo menos a 3 metros de distancia del borde de la excavación, zanja o pozos para evitar la falla del terreno. Cuando la máquina no esté en uso deberá permanecer apagada, el freno accionado y su herramienta apoyada en el suelo. En terrenos con pendiente se deberá trabajar a favor de esta. Para el transporte de retroexcavadoras se deberán accionar los estabilizadores del brazo de su herramienta y de su zona giratoria. La retrocargadora sobre neumáticos que realicen zanjeo deben de apoyar los estabilizadores y la cuchara en el suelo. A la maquinaria con tren de rodaje (orugas) antes de iniciar trabajos en terrenos con pendiente, se le debe verificar el estado de los frenos. El trabajador debe ser notificado por escrito de sus riesgos durante la operación de maquinaria. El operador debe contar con formación académica y experiencia laboral en el manejo de maquinaria presentando la documentación necesaria que comprueben su situación. El operador deberá demostrar conocimientos en el funcionamiento de los mandos de la maquinaria y la forma de detener la operación de la misma. 184

La máquina deberá de contar con certificados de mantenimiento preventivo y rutinario de acuerdo con el manual de mantenimiento del fabricante. El operador siempre antes de iniciar una actividad debe de hacer un chequeo de las condiciones de operabilidad y revisar los niveles de la máquina. En caso de existir alguna anomalía deberá reportarla inmediatamente a su supervisor. El operador debe de contar con todos los elementos de protección personal definidos en la matriz de entrega de elementos. El personal no involucrado en la tarea de la maquinaria no debe de permanecer dentro del radio de acción de esta. En operaciones donde la maquinaria requiera de la elaboración de permisos de trabajo, el profesional del área encargada identificará con anterioridad esta situación y formulará socializará e implementará dichos procedimientos. La maquinaria debe permanecer en buen estado de aseo y limpieza. La zona de trabajo debe contar con condiciones adecuadas de iluminación cuando el clima así lo requiera o se labore en horario nocturno. Durante el ascenso y descenso de la máquina el operador deberá utilizar los elementos dispuestos para tal fin (escalera, peldaño o rampa) sujetándose con ambas manos, nunca debe saltar. Antes de iniciar actividades con la máquina, el operador debe colocarse el cinturón de seguridad y ajustar la silla a su nivel de confort de acuerdo con sus condiciones físicas. Para realizar mantenimiento o reparación, la máquina deberá estar apagada y retirada la llave del interruptor de encendido, con los controles de mando, seguridad y frenos activados, sobre suelo firme, permaneciendo separado de las partes giratorias. Ninguna máquina podrá ser modificada, esto va en contra de la seguridad. El personal que realice reparaciones y mantenimiento deberá ser competente. Toda máquina deberá contar con elementos de atención de emergencias como extintor y botiquín. Antes de encender la máquina todos los mandos deben permanecer en neutro con el fin de evitar arranques intempestivos. Nantes de encender la máquina se debe verificar que no exista personal en el radio de giro de esta. Durante el abastecimiento de combustible no deberá haber presencia de fuentes de ignición. El acumulador debe contar con la respectiva inspección para evitar corto circuito. El parqueo de la maquinaria debe ubicarse sobre superficies niveladas cerrando la cabina de forma adecuada entregando las llaves al personal adecuado para su resguardo. No se debe transportar personal dentro de la cabina de la máquina ni colgados de la misma. Nunca se debe trabajar con una máquina defectuosa o sobrecargada (cuando la carga sobrepasa la capacidad de la máquina), si es el caso informe a su jefe inmediato o al encargado de la seguridad de su empresa. En máquinas montadas sobre neumáticos se debe vigilas la presión de inflado. Siempre se deberá hacer una inspección de redes de servicios públicos tanto aéreas como subterráneas. Siguiendo entre otras estas indicaciones durante el la realización de la obra se pueden reducir los índices de accidentes y las perdidas por estos, además de mejorar las condiciones de trabajo y aumentar la productividad. 185

4.2.3 Mantenimiento y reparación de maquinaria pesada. Según Aburto (1990). La aplicación correcta del mantenimiento y la reparación en maquinaria pesada es de gran importancia sobre todo cuando se realiza de forma oportuna, pues mantiene trabajando al equipo en condiciones óptimas reflejándose en incremento de producción, mejora la calidad de fabricación, optimiza los costos de rendimiento y reduce la realización de accidentes. El mantenimiento considerado como las actividades para conservar y recuperar la situación ideal, así como la determinación y evaluación de la situación real de un sistema o mecanismo de la máquina por medios técnicos. En las que se contemplan: -Conservación: Actividades para mantener el estado ideal de componentes de un sistema o mecanismo de la máquina. (Limpieza, lubricación) -Inspección: Actividades para evaluar la situación real de componentes de un sistema o mecanismo de la máquina. (Revisar, evaluar, identificar y estimar)(Suciedad, bajos niveles, piezas, cables, correas y medidores en mal estado, perdidas hidráulicas y de aire, sonidos, ruidos, chirridos y golpeteos, alta fricción, excesivo calor o vibración, ajustes de los equipos) -Reparación: Actividades para la reposición de la situación ideal de medios técnicos correspondientes a un sistema o mecanismo de la máquina. [Planificada (Inspección, evaluación y reparación), no planificada (Producción de falla, comprobación y reparación)] Acciones a realizar para garantizar la disponibilidad, seguridad, productividad y conservación de la maquinaria. o Conocimiento especializado de la maquinaria o equipos. o Disminución o eliminación de las paradas imprevistas de la maquinaria. o Atención al personal para evitar reclamos. o Mantener la disciplina personal. o Elaboración y ejecución del mantenimiento preventivo a la maquinaria. o Optimizar los recursos para el mantenimiento o Elaboración permanente de planes de mejora del proceso de producción. o Mantener y mejorar el mantenimiento de los equipos. o Mejora de la calidad del trabajo realizado por la maquinaria. o Aumentar la calidad y productividad del mantenimiento. Tipos de mantenimiento en maquinaria pesada. Mantenimiento preventivo (MP). Es el conjunto de acciones planificadas que se realizan en periodos establecidos, sobre la maquinaria teniendo un programa de actividades a realizar, (cambios de repuestos, ajustes e inspecciones), buscando la confiabilidad y calidad del rendimiento de esta. Requiriéndose proceso, frecuencia y verificación del servicio. Mantenimiento predictivo (MPD). Se basa en el monitoreo del estado de las maquinarias para predecir cuándo fallara un sistema, mecanismo o componente de ella, utilizando aparatos de prueba y controlando primordialmente su estado de funcionamiento, (análisis de vibraciones, acústicos y termografía, aspecto grafico de aceite).

186

Mantenimiento correctivo (MC). También conocida como reparación, son cambios o modificaciones desventajosas que se realiza a la maquinaria cuando falla un sistema, mecanismo o componente de ella, (producido por soltura, rotura, corrosión o desgaste). Planificación y programación del mantenimiento. Objetivos de la planificación:  Eliminar retrasos, interrupciones y viajes adicionales de trabajo.  Mejorar el control de las refacciones.  Mejorar la supervisión y la coordinación.  Asegurar el término del trabajo.  Asegurar que se utilice el mejor método.  Reducir la sobredotación de personal.  Disminuir la improvisación.  Establecer metas de rendimientos. Objetivos de la programación:  Eliminar retrasos.  Aumentar la utilización.  Planificar la mano de obra y las refacciones.  Coordinar con los clientes.  Eliminar viajes adicionales.  Disminuir la improvisación. Planifique:   

Las refacciones, materiales y herramientas necesarias. La cantidad de personal y especialistas. El tiempo requerido.



Fecha y hora para la ejecución, basándose en la disponibilidad de la máquina. Niveles de carga de trabajo mediante una buena programación. Desarrollo de programas semanales o mensuales de mantenimiento.

Programe:  

La planificación y programación de la maquinaria pesada normalmente la realiza el fabricante de acuerdo a la experiencia con la que cuenta y la entrega cuando es adquirida sea nueva, en caso de ser usada el vendedor debe de entregar ese “manual de registro de mantenimiento de la maquinaria” (ver fig. No. 201) debidamente requisitado lo cual garantiza que el mantenimiento se ha realizado en forma normal y que la maquinaria se encuentra en condiciones ideales de funcionamiento. Fig. 201 Manual de mantenimiento.

187

Ejemplo de opciones de mantenimiento y reparación de una maquinaria. Los fabricantes de maquinaria pesada en su “manual de mantenimiento” contemplan el programa de mantenimiento para uso normal que deben realizarse en ella, en los sistemas o mecanismos que la componen y principalmente en el motor a diésel que generalmente lleva indicando los tiempos en que se deben realizar, en el caso de maquinaria pesada el tiempo está dado en horas de trabajo efectivas, no las que marca el horómetro que contiene la máquina, en el caso de equipo o vehículos a gasolina los tiempos están dados en el kilometraje que ha recorrido hasta ese momento (ver fig. No. 202). En caso de no contar con este manual se puede recurrir a un programa general que indique el servicio de mantenimiento que se debe realizar en la máquina además de los rangos de tiempo en que se deben realizar (ver fig. No. 203) Fig. 202 Opciones de mantenimiento y reparación.

Fig. 203 Programa del servicio de mantenimiento y periodos de ejecución. 188

También el fabricantes de maquinaria pesada en su “manual de mantenimiento” contemplan las opciones de mantenimiento que deben realizarse en la maquinaria, sistemas o mecanismos que la componen y principalmente en el motor indicando los tiempos en que se deben realizar (ver fig. No. 204).

Fig. 204 Manual de opciones de mantenimiento y reparación de maquinaria pesada. 189

En estos manuales en primer lugar se presenta el diagrama para realizar la planeación y programación de un mantenimiento o reparación que se realizara a la maquinaria (ver fig. 205).

Fig. 205 Diagrama para la planeación y programación del mantenimiento o reparación.

En el que se indica las posibles opciones de mantenimiento y reparación de un motor a diésel de una marca de maquinaria conocida.

190

Opciones de mantenimiento preventivo (MP). Este tipo de mantenimiento se divide en tres alternativas que comprenden varias actividades (ver fig. 206) de las que se pueden indicar las siguientes.

Fig. 206 Actividades a realizar en el mantenimiento preventivo. Mantenimiento preventivo I (MP I).  Cambio de aceite.  Tomar muestra del aceite. (solo en el primer cambio)  Limpiar el respiradero del cárter.  Cambiar filtro de aceite.  Añadir acondicionador de refrigerante.  Lubricar el cojinete del mando del ventilador.  Comprobar/ajustar las correas.  Comprobar la batería.  Cambiar el filtro de combustible. 191

Mantenimiento preventivo II (MP II).  Inspeccionar/cambiar el turboalimentador.  Comprobar/reemplazar los inyectores.  Comprobar/reemplazar termostatos.  Reemplazar las juntas de la tapa de válvulas.  Ajustar las válvulas.  Reconstruir o intercambiar el control de la relación de aire/combustible.  Inspeccionar/reconstruir el compresor de aire. Mantenimiento preventivo III (MP III).  Reconstruir o intercambiar la bomba de agua.  Reconstruir o intercambiar el motor de arranque.  Lavar a presión y precargar el sistema de enfriamiento.  Inspeccionar/cambiar el turboalimentador.  Inspeccionar/reconstruir el compresor de aire. Opciones de mantenimiento predictivo (MPD) antes de la falla. Esta clase de mantenimiento se divide en dos alternativas que contienen varias actividades (ver fig. 207) de las que se pueden señalar las siguientes.

Fig. 207 Actividades a realizar en el mantenimiento predictivo. 192

Mantenimiento predictivo (MPD) mitad inferior.  Reemplazar los cojinetes de bancada.  Reemplazar los cojinetes de biela.  Reemplazar la junta del colector del cárter.  Reacondicionar la bomba de aceite. Mantenimiento predictivo (MPD) en chasis.  Reacondicionar el turboalimentador.  Reacondicionar/cambiar los pistones.  Reemplazar los aros.  Reacondicionar las bielas.  Reacondicionar la plancha.  Reacondicionar /reemplaza las camisas.  Reacondicionar la culata. Opciones de mantenimiento correctivo (MC) después de la falla. Esta forma de mantenimiento incluye las siguientes actividades (ver fig. 208) mismas que se enlistan a continuación.

Fig. 208 Actividades a realizar en el mantenimiento predictivo. 193

Mantenimiento correctivo (MC) después de la falla (intercambio).  Núcleo del turboalimentador.  Turboalimentador.  Bomba de agua.  Bielas.  Cigüeñal.  Bomba de aceite.  Motor de arranque.  Alternador.  Control de relación aire/combustible.  Compresor de aire.  Inyectores.  Culata.  Juego de cilindros.  Árbol de levas.  Monobloque. Ver fig. No. 209  Motor completo.

Fig. 209 Monobloque y motor completo.

4.3 UTILIZAR SOFTWARE DE APLICACIÓN. 4.3.1 Aplicación y manejo del software para conocer el costo horario de maquinaria pesada. Para calcular el costo horario de la maquinaria

pesada

utilizando

software de aplicación, se puede ocupar con mucha eficacia la hoja de cálculo de Excel, (ver fig. 210) que aunque existen otras hojas de cálculo similares esta se hace más fácil y practica de usar para este fin por las características ofrece

propias

esta

que

nos

herramienta.

Fig. 210 Logotipo de Excel. 194

El alumno con esta herramienta, los datos propios del ejercicio y el procedimiento para calcular el costo horario de una maquinaria puede realizar sus propias hojas de cálculo (ver fig. 211), que le facilita el manejo de los datos y formulas en una tabla y además le provee las formas de presentar los resultados obtenidos. CONSTRUCTORA: OBRA:

J.L.R.H SAN FRANCISCO

DATOS GENERALES: PRECIO DE ADQUISICION: EQUIPO ADICIONAL: 6 NEUMATICOS VALOR INICIAL (Va): VALOR DE RESCATE (Vr): #### TASA DE INTERES (I): #### PRIMA SEGUROS (S):

I.- CARGOS FIJOS. A) DEPRECIACION B) INVERSION C) SEGUROS D) ALMACENAJE E) *

MAQUINA: MODELO: DATOS ADICIONALES:

$932,000.00 C/U

12 16.5 2.7

FECHA DE COTIZACION: VIDA ECONOMICA (Ve): HORAS POR AÑO (Ha): MOTOR: FACTOR DE OPERACIÓN: POTENCIA DE OPERACIÓN COEFICIENTE DE ALMACENAJE(K): FACTOR MANTENIMIENTO(Q):

$7,100.00 $42,600.00 $974,600.00 % = $116,952.00 % %

D= Va-Vr/Ve I= (Va+Vr)I/2Ha S= (Va-Vr)S/2Ha A= KD M= QD

MOTONIVELADORA 140 H TRABAJA EN ZONA C

$ $ $ $ $

HOJA NO.: CALCULO: REVISO FECHA:

1

29-NOVIEMBRE DE 2008

29-NOVIEMBRE DE 2008 12000.00 h = 6 AÑOS 2000.00 DIESEL DE 185 HP 0.85 157.25 HP. Op. 0.01 0.80

VER TABLA I

VER TABLA II

71.471 45.027 5.789 0.715 57.177

$ 180.178

SUMA DE CARGOS FIJOS POR HORA

*=RESERVAS PARA REPARACIONES (MULTIPLICADOR DE USO PROLONGADO POR FACTOR DE REPARACION BASICOS FORMATO II.- COSTOS DE OPERACIÓN.CONSUMO: A) COMBUSTIBLE: DIESEL: GASOLINA:

NO. DE FILTROS/

COSTO

COSTO 320.00 540.00 470.00

2000 hr. 0.640 0.810 0.705

TOTAL $0.640 $0.810 $0.705

3 3

373.00 348.00

0.560 0.522

$0.560 $0.522

3

276.00

0.414

$0.414

3

365.00

0.548

INTERVALO DE NO. DE E= E=

0.20 0.24

B) LUBRICANTES,FILTROS,GRASA: PRECIO UNITARIO CÁRTER: 52 TRANSMISION: 54 MANDOS FINALES: 73 FUN. HIDRAHULICAS: 75 GRASA: 94

X X

157.25

X X X X X X

CONSUMO 0.108 0.047 0.065 0.019 0.022

HP.Op HP.Op = = = = = =

X X

$7.13

,/lt. ,/lt.

= =

$224.24

FILTROS CAMBIO MOTOR 250 TRANSMISION 500 HIDRAULICO 500 COMBUSTIBLE .-PRIMARIO 2000 .-FINAL 500 AIRE .-PRIMARIO 2000

COSTO/HORA 5.616 2.538 4.745 VER TABLA III 1.425 2.068

SUBTOTAL (ACEITES Y GRASA) =

$16.392

FILTROS (COTIZAR CADA MAQUINA DE ACUERDO AL INSTRUCTIVO DE OPERACIÓN)=

$4.198

.-FINAL

1000

FILTROS 4 3 3

COSTO TOTAL DE FILTROS/2000 HORAS=

VER TABLA IV Y LLENAR FORMATO

$0.548

$4.198

C) NEUMATICOS: COSTO DE REEMPLAZO ENTRE HORAS DE USO COSTO/DURACION= D) TREN DE RODAJE:

$42,600.00

/

4200

=

$10.143

F. ABRASIVIDAD

+ +

FACTOR Z)

X X

FACTOR BASICO

./

DURACION

VER TABLA V

(F. IMPACTO

+ +

E) ELEMENTOS DE DESGASTE ESPECIAL : COSTO/DURACION CONCEPTO COSTO 1.2.3.-

= =

DOLARES 0.000

X X

PRECIO DÓLAR

= =

PRECIO NACIONAL $0.000

= = = TOTAL=

$0.000

$254.971

SUMA CONSUMOS POR HORA=

III.- OPERACIÓN:

NOTA: EN CASO DE NO TENER EL FACTOR RENDIMIENTO, OBTENER CON EL SIGUIENTE CUADRO, SUSTITUYENDO SOLO EL VALOR DE RENDIMIENTO MIN/HORA

DATOS ADICIONALES: HORA MIN: RENDIMIENTO EN MIN. 60

SALARIO BASE: OPERADOR AYUDANTE

328.6 164.3

SAL./TURNO-PROM.:

$492.900

RENDIMIENTO MIN./HORA 45

FACTOR RENDIMIENTO=

0.750

(FACTOR DE RENDIMIENTO)=

6

HORAS/TURNO-PROM.: (H) H= OPERACIÓN =O=S/H=

8

HORAS

X

0.750

HORAS

$82.150

COSTO DIRECTO HORA-MAQUINA (HMD)

=

$ 517.299

Fig. 211 Ejemplo del cálculo del costo horario de una máquina con la tabla de Excel.

195

Para cualquier base de datos que se requiera guardar, respecto a información de maquinaria pesada como características, rendimientos, volúmenes de materiales y precios que se requieran para el cálculo del costos horario, se propone utilizar la paquetería de office (ver fig. 212 y 213), que es una poderosa y eficaz herramienta que nos permite hacer entre otras cosas textos, tablas, formatos, ordenar información, datos, elaborar presentaciones, proyecciones, construir hojas de cálculo, editar imágenes, organizar notas, como realizar publicaciones, información para proteger documentos entre otras cosas no menos importantes que son de utilidad en la presentación de trabajos de reportes solicitados al alumno.

Fig. 212 Logotipo de Office.

Fig. 213 Contenido de office.

En lo referente a software especializado para el cálculo de costo horario de maquinaria

pesada,

utilizado

en

la

integración de costos unitarios se puede mencionar entre otros a “SAICIC para WINDOWS” (ver fig. 214) que es un sistema

de

apoyo

informático

computarizado para la industria de la construcción integración

en de

lo

referente

presupuestos

a

la

para

el

concurso o licitación de obras civiles de edificación.

Fig. 214 Manual del sistema SAICIC.

196

Este sistema nos presenta una sección en la cual se calcula el costo horario directo de maquinaria y equipo (ver fig. No. 215) que se utiliza en la integración de los costos unitarios, indicando en el manual de procedimiento las actividades que se deben realizar en el programa paso a paso (ver fig. No. 216) para la obtención de los resultados requerido y en los formatos solicitados por las dependencias que licitan la obra (ver fig. No. 217) considerando

toda

la

información

necesaria

e

indispensable para calcular el costo horario directo de la maquinaria.

Fig. 216 Manual de procedimiento.

Fig. 215 Versión y sección del sistema.

Fig. 217 Formato de resultado.

197

Existen otros sistemas o paquetes similares que realizan los mismos cálculos entre otros podemos mencionar a opus (ver fig. No. 218) y neodata (ver fig. No. 219).

Fig. 218 Paquete de precios unitarios opus.

Fig. 219 Paquete de precios unitarios neodata.

198

SECUENCIA DIDACTICA Unidad:

Cuarta

Tema:

Costo-horario de la maquinaria pesada

Competencia específica de la unidad Conocer el control y mantenimiento que requiere la maquinaria pesada Calcular el costo-horario de la maquinaria pesada utilizada en la construcción

Actividades de aprendizaje

Actividades de enseñanza

Obtener información sobre Operación, mantenimiento y reparación de maquinaria y software para el cálculo de costohorario Realizar cálculo de costo-horamaquina

Propiciar el uso adecuado de conceptos Selección y análisis de información Propiciar la solución de problemas de Costo-horario Propiciar el manejo de software

Fuentes de información Bibliografía Internet

Criterios de evaluación de la Unidad Revisar el cálculo del costo-horario de diferente maquinaria pesada Manejar software de aplicación Desarrollo de competencias genéricas

Horas teóricoprácticas

Capacidad de análisis y síntesis Habilidades interpersonales Capacidad de aprender Conocimientos generales básicos Conocimientos básicos de la carrera Solución de problemas

13

Apoyos didácticos: Pizarrón Computadora Cañón

199

REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS CAPÍTULO IV:    

Aburto, R., (1990). Maquinaria para Construcción. México: FUNDEC, UNAM. Aburto, R., Chavarri, C.M. (1990). Movimiento de Tierras Tomo 1. México: FUNDEC, UNAM. Es.pdfcoke, 2017, Formato para el Cálculo de Costo Horario, Recuperado, Septiembre 3 de 2017, de https://es.pdfcoke.com/doc/71069930/COSTO-HORARIO-FORMATO S.A., (1997). Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, Peoria, Illinois, EE. UU: Caterpillar Inc.

REFERENCIAS FOTOGRAFICAS CAPÍTULO IV: 

Fotos: 200-209. Fuente: Aliaga, J. C. (2013). Motores Caterpillar. Recuperado, Marzo 20 de 2017, de https://infomaquinarias.blogspot.mx/2013/10/motores-caterpillar.html.



Fotos 210-219. Fuente: Vecteezy, (2017). Logotipos de office. Recuperado 16 de mayo, de https://es.vecteezy.com/vectoresgratis/microsoft-office.

200

CONCLUSIONES En el proceso de realización de este trabajo se observaron tres aspectos importantes que influyen en su utilización por lo que es recomendable tomarlos en cuenta para mantener su vigencia, en primer lugar hay que considerar el rápido avance de la tecnología sobre todo la que se ha utilizado en el desarrollo de la maquinaria pesada, como por ejemplo en la elaboración de dispositivos o cambios que se suceden en la máquina, no sólo en alguno de sus sistemas, mecanismos o componentes si no aplicándola directamente a ella, haciéndola más eficiente en su funcionamiento, manejabilidad y productividad, por esta razón la adquisición de modelos recientes de maquinaria, puede afectar a su estandarización, administración o manejo. Por otra parte la demanda de versatilidad en ocupación de la maquinaria pesada, debe contemplar información y criterios adicionales para conocer con veracidad su producción, pues la maquinaria es diseñada para realizar ciertas actividades considerando la utilización de determinada herramienta, aditamento o accesorio, al generarse una nueva necesidad de aplicación o trabajo, la maquinaria puede llegar a ser modificada claro de acuerdo a la recomendación, supervisión y realización del proveedor, así con el nuevo componente el rendimiento también se modifica y debe de analizarse tomando en cuenta las nuevas especificaciones, estudios y observaciones hechas para calcular su producción real en esa reciente labor o tarea, no deben aceptarse rendimientos sin tener alguna memoria de análisis como respaldo. En tercer lugar la incertidumbre con relación a los precios de adquisición de la maquinaria, los insumos requeridos para el buen funcionamiento y la mano de obra requerida para el adecuado manejo de éstas, provoca estar a la expectativa de cualquier variación al valor del equipo para poder genera una continua actualización del costos-hora-máquina y estar en forma competitiva en el proceso de licitación de obra echando nuevamente mano al criterio y experiencia del realizador de estos cálculos. La utilización de la maquinaria pesada en los procesos constructivos se ha realizado a paso lento, pero de una forma muy eficaz, tratando de integrarse cada vez más en el método tradicional de construcción, pero debido a que la mayoría de la maquinaria fue construida con la finalidad de mover grandes volúmenes de material en obras de dimensiones considerables, su ocupación en condiciones donde el volumen es mínimo pero cuenta mucho el tiempo de realización de una tarea, origina la falta de aprovechamiento de la maquinaria de grandes dimensiones lo que genera la creación de maquinaria con características diferentes, con una gran versatilidad para poder realizar una diversidad de funciones con una buena variedad de herramientas, aditamentos o accesorios, comprometiendo el criterio a seguir para la obtención de su rendimiento. Por esto es recomendable que en el momento de seleccionar la máquina, realizar el cálculo del rendimiento o calcular el costo-horario, se debe aplicar una valoración tomando en cuenta la observación y experiencia.

201

BIBLIOGRAFÍA

 Aburto, R., (1990). Maquinaria para Construcción. México: FUNDEC, UNAM.  Aburto, R., Chavarri, C.M. (1990). Movimiento de Tierras Tomo 1. México: FUNDEC, UNAM.  Aliaga, J. C. (2013). Motores Caterpillar. Recuperado, Marzo 20 de 2017, de https://infomaquinarias.blogspot.mx/2013/10/motores-caterpillar.html.  Arrieta, S. (2017). Generalidades de la Maquinaria Pesada. Recuperado, Marzo 19 de 2017, de https://www.slideshare.net/3duardoJose/1-generalidades-de-la-maquinariapesada  Carsa, (2014). Repuestos de Maquinaria Pesada, Recuperado, Abril 12 2017, de http://www.carsa.cl/index.php/es/productos/repuestos-maquinaria-pesada.  Casin, (2013). Ciclo del Motor de 4 tiempos. Recuperado, Marzo 3 de 20 17, de http://proprietario-casa.blogspot.mx/2013/07/ciclos-del-motor-de-4-tiempos.html.  Chavarri, C.M. (1985). Breve Descripción del Equipo Usual de Construcción. México: UNAM.  Dagel, J., (1985). Motores Diésel y Sistemas de Inyección Tomo I,II,III y IV, México: Ciencia y Técnica  Díaz del Rio, M. (1998). Manual de Maquinaria de Construcción, México: McGraw Hill.  Es.pdfcoke, 2017, Formato para el Cálculo de Costo Horario, Recuperado, Septiembre 3 de 2017, de https://es.pdfcoke.com/doc/71069930/COSTO-HORARIO-FORMATO  Herrera, F.J. (2016). Agenda del Constructor, México: Agenda del Abogado.  MailxMail,2017,curso cargador frontal, recuperado, junio 16 de 2017, de http://www.mailxmail.com/curso/empresa/cargadorfrontal/capitulo9.htmw  Maquinaria Pesada Org., 2017, Manual de Rendimiento de Maquinaria Pesada, recuperado, Agosto 12 de 2017, de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/2495manual-calculos-rendimientos-maquinaria-pesada-analisis-produccion  Maquinaria Pesada. Org. (2017). Imágenes de Maquinaria Pesada. Recuperado Marzo 20 2017. De https://www.maquinariaspesadas.org/blog/928-imagenes-maquinaria-pesada.  Neuma-red, (2011). Un Mundo en Neumáticos, Recuperado, Marzo 20 de 2017, de https://www.visualchile.cl/rafael/maquetas/neumared/neumared-old/categorias-id=5.php.  Nicoavila, (2010). Manuales de maquinaria pesada. Recuperado, Marzo 29 de 2017, de https://nicoavila.wordpress.com/2010/11/29/manuales-de-maquinaria-pesada/.  S.A., (1997). Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, Peoria, Illinois, EE. UU: Caterpillar Inc.  Vecteezy, (2017). Logotipos de office. Recuperado 16 de mayo, de https://es.vecteezy.com/vectores-gratis/microsoft-office.

202

ANEXO I

ESPECIFICACIONES Y TIPOS DE MAQUINARIA PESADA

203

TABLAS DE ESPECIFICACIONES DE MAQUINARIA PESADA TABLA 1.

TRACTORES SOBRE ORUGAS VELOCIDAD KM/h AVANCE REVERSA

MODELO P OTENC.(HP ) P ESO (KG) 1ra.

2da.

3ra.

1ra.

2da.

DIMENSIONES DE LA HOJA (M) A S SU

P

DIMENSIONES DE DEGARRADOR (M) 1 3 5

U

3ra. LONG. ALTURA LONG. ALTURA LONG. ALTURA LONG. ALTURA LONG. ALTURA P ROF P ASO P ROF P ASO P ROF P ASO

D3C

70

7304 3.1 5.9 10.8 3.2 6.3 11.4 2.55 0.83

D4C

80

D5C

-

-

-

-

-

-

-

-

- 0.28 0.35

325

7785 3.2 5.9 11.1 3.4 6.4 11.9 2.7 0.92 3.12 0.70

-

-

-

-

-

-

-

-

-

- 0.23 0.35

387

90

8972 3.5 6.3 10.0 4.2 7.6 11.9 3.36 0.91 3.41 0.85

-

-

-

-

-

-

-

-

0.35 0.89 0.22 0.35

468

D6R

185

20680

-

-

-

-

0.47 1.00 0.53 0.53

506

D7R

240

27364 3.7 6.9 11.1 4.8 8.3 14.2

-

-

4.50 1.11 3.90 1.36 3.69 1.52 3.98 1.55

-

-

0.74 0.99 -

-

596

D8R

305

36936 3.5 6.2 10.8 4.7 8.1 13.9

-

-

4.99 1.17

D9R

405

48309 3.9 6.8 11.8 4.8 8.4 14.7

-

-

-

D10R

570

65764

8.9 15.6

-

-

D11R

850

102287 3.9 6.8 11.8 4.7 8.2 14.0

-

-

4

-

275

-

4

-

COSTO $/H

7.1 12.4 5.2 9 16.1 4.08 1.02 4.16 1.15 3.36 1.25 3.26 1.41

7.1 12.5 5

-

-

3.94 1.69 4.26 1.74 1.13 -

0.78 1.09 -

-

679

-

-

-

4.31 1.93 4.65 1.93 1.23 - 0.798 1.18 -

-

698

-

-

-

-

4.86 2.12 5.26 2.12 1.37 -

0.94 1.32 -

-

725

-

-

-

-

5.60 2.37 6.35 2.37 1.61 -

1.07 1.50 -

-

847

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 1-3, 1-12. Elaboración. Barragán.

TABLA 2.

CARGADOR SOBRE ORUGAS POTENCIA MODELO

VELOCIDAD km/h.

(HP) PESO (KG)

933

70

939

90

953

AVANCE 1ra. 2da. 3ra.

TIEMPO

DIM ENSIONES DEL CUCHARON M3

REVERSA CIC LO 1ra. 2da. 3ra. BAS.(SEG)

8346 3.1 6 10.8 3.2 6.3 11.4 10.8

USO GENERAL C S D

1.0

DESGARRADOR M

USO MULTIP LE 3 5 C S D CARGA ROCA ACEROS PROF PASO PROF PASO

COSTO $/h.

- - - 0.96 -

-

- 0.96 -

-

- - 0.27 0.35

315

- 3.5 6.3 10.0 4.2 7.6 11.9 11.6 1.15 - - - 1.15 -

-

-

-

-

-

- - 0.19 0.35

378

121 14115 10 1.V 1.V 10.35 1.V 1.V 11.1

- 1.75 1.85 1.85 - 1.5 1.6 1.6 -

-

- 0.28 0.90 - -

477

963

160 19568 10.1 1.V 1.V 1.V 1.V 1.V 9.8

- 2.3 2.45 2.3 - 1.9 2.0 2.0 2.3 -

- 0.36 0.89 - -

499

973

210 25534 10.3 1.V 1.V 1.V 1.V 1.V 11.4

- 2.8 3.2 3.2 - 2.6 2.9 2.9 - 2.8 2.5 0.42 1.00 - -

512

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 12-72, 12-73. Elaboración. Barragán.

204

TABLA 3. CARGADOR SOBRE RUEDAS

MODELO P OTENC.(HP ) P ESO (KG)

VELOCIDAD km/h. TIEMP O DIMENSIONES DEL CUCHARON M3 AVANCE REVERSA CICLO USO GENERAL DE P ARA STANDARES EN "V" P ARA P ARA 1ra. 2da. 3ra. 1ra. 2da. 3ra. BASICO (SEG) CUCHILLA SEGMENTO DIENTES P ENETRACION ROCA DIENTES REFORZADO ROCA CARBON HIERRO

914

90

7321

7

924

105

9107

928

10.9

1.3

1.4

1.2

1.3

-

-

-

-

-

-

265

7.1 13.1 23.6 7.1 13.1 23.6

8.3

1.7

1.7

1.5

1.4

-

-

-

-

-

-

315

125

11581 7.6 12.0 24.6 7.6 12 24.6

10.1

2

2.2

1.9

2.1

-

-

-

-

-

-

378

938

145

13234

12.7 21.9

10.2

2.8

2.6

2.5

2.1

-

-

-

-

-

-

435

950

170

16972 7.4 13.3 23.1 8.2 14.7 25.5

11.8

3.1

3.1

2.9

2.9

2.7

-

-

-

-

-

477

960

200

18240

7

23.2 7.6 14.8 25.4

9.3

3.5

3.3

3.1

-

-

-

-

-

-

-

499

966

220

21466 7.3

22.5 8.3 14.8 25.6

11.5

3.8

3.6

3.6

3.3

3.5

-

-

-

-

-

512

970

250

23866 7.2

21.7 8.2 14.4 24.6

9.5

4.7

4.3

4.0

-

-

-

-

-

-

-

550

980

300

29831

7

21.6 8.0 14 24.6

11.4

5.7

5.6

5.4

-

4.2

6.1

6.3

6.0

-

-

588

988

430

-

6.9

20.7 7.9 13.7 23.5

15.2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

645

990

625

73825 7.2

22.5 8.0 14.2 25

15.9

-

-

-

-

-

8.4

8.6

9.2

-

-

685

992

800

96251 6.7

20.2 7.4 12.6 22.7

15.85

-

-

-

-

-

11.5

12.3

12

-

-

740

994

1250

180000 6.8

21.2 7.6 14 24.3

20.1

-

-

-

-

14

16

18

20

30

12

833

7

20

9

7

12.7 21.9 7

20

9

COSTO $ /H

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 12-2, 12-5. Elaboración. Barragán.

TABLA 4.

C AMIO N ES MODELO

POTENCIA (HP)

PESO (KG)

VEL.MAX km/h CARGADO

CAP.MAXIMA (TON)

COSTO HORARIO

769

485

31250

75

36.8

468

771

485

7390

56.3

40

486

773

650

92530

66

52.3

547

775

693

106594

66

62.6

569

777

938

161028

60

97

612

785

1290

249433

56

136

655

789

1705

317460

54

177

694

793

2166

376820

55

218

739

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 9-2, 9-3. Elaboración. Barragán.

205

TABLA 5.

MOTONIVELADORAS MODELO

POTENCIA (HP)

PESO (KG)

VEL. km/h

DIMENSIONES HOJAS LONG. ALTURA

COSTO HORARIO

AVANCE

RETROCESO

120H

140

12519

42.6

33.7

3.66

0.61

356

12H

140

14248

41.8

37.7

3.66

0.61

348

140H

185

14724

41

32.5

3.66

0.61

358

160H

200

15586

40.7

32.2

3.66

0.68

367

14H

215

18784

42.7

47.3

4.27

0.686

386

16H

275

24748

44.6

42.3

4.88

0.79

410

24H

500

61950

37.7

36.1

7.32

1.06

455

135H

155

12950

41.9

33.1

3.66

0.61

325

143H

185

15022

41.0

32.5

3.66

0.61

364

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 3-4, 3-9. Elaboración. Barragán.

TABLA 6.

COMPACTADORES DE SUELO DE UN TAMBOR LISO VIBRATORIO

MODELO

POTENCIA

PESO

VEL. MAX

ANCHO

DIAMETRO

COSTO

(HP)

KG

AV. Y RETRO

TAMBOR

TAMBOR

$/h.

CS-323

80

4540

8.9

1.27

1.01

233

CS-431C

107

6526

12.8

1.68

1.22

245

CS-433C

107

6670

12.8

1.68

1.22

256

CS-531C

145

9300

12.8

2.13

1.52

285

CS-533C

145

9397

12.8

2.13

1.52

263

CS-563C

145

11215

12.8

2.13

1.52

277

CS-573C

145

13300

12.8

2.13

1.52

285

CS-583C

145

15250

12.8

2.13

1.52

292

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 15-22, 15-24. Elaboración. Barragán.

206

TABLA 7.

RETROEXCAVADORA POTENCIA

PESO

CAPACIDAD DEL CUCHARON (M3)

(HP)

KG

MIN.

MAX.

$/h.

MODELO

COSTO

307

54

6700

0.18

0.28

330

311B

79

11125

0.32

0.63

365

312B

84

12435

0.32

0.63

393

315B

99

15800

0.37

0.84

420

317

99

17260

0.47

1.0

455

320B

128

19400

0.80

1.4

485

320BL

128

21380

0.41

1.5

495

322B

153

22760

0.45

1.8

510

322BLN

153

23810

0.63

1.9

527

325B

168

25900

0.9

1.9

538

330B

222

34180

0.6

2.1

549

345B

286

42800

1.3

2.6

563

350L

286

50020

1.8

3.1

572

375

428

80700

2.7

5.6

594

5130B

800

182000

8.5

18.3

675

5230B

1470

316600

13

27.5

835

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 4-2, 4-14. Elaboración. Barragán.

TABLA 8.

MOTOESCREPAS MODELO

POTENCIA (HP)

PESO KG

CAPACIDAD (M3)

COSTO $/h

621F

330

32070

15.3

330

631E

450

43945

23.7

450

651E

550

60950

33.6

594

MOTOESCREPAS AUTOCARGABLES MODELO

POTENCIA (HP)

PESO KG

CAPACIDAD (M3)

COSTO $/h

613C

175

15264

8.4

295

615C

265

25605

13

325

623F

365

35290

17.6

512

633E

450

51107

26

550

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 8-2, 8-6. Elaboración. Barragán.

207

TIPOS DE MAQUINARIA PESADA

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 4.

208

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 5.

209

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 6.

210

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 7.

211

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 8.

212

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 9.

213

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 10.

214

ANEXO II

EJERCICIOS RESUELTOS DE MAQUINARIA PESADA

215

EJERCICIOS RESUELTOS DE VARIACIÓN VOLUMÉTRICA DEL MATERIAL Ejercicio 1. Datos: Volumen a mover = 893000 m3B Abundamiento = 24 % = 0.24 Factor de reducción volumétrica = 14 % = 0.14 Peso volumétrico suelto = 1724 Kg/m3 Se requiere saber: Volumen a mover medido suelto. Volumen medido en obra (compactado) Peso del material en Banco. Peso del material compactado. Solución: P. V. S =

P. V. B. → P. V. B. = (P. V. S. )(1 + fAb. ) 1 + fAb.

P. V. B = (1724)(1 + 0.24) = 2137.76 Kg/m3 Vol. S. = Vol. B. (1 + fAb) Vol. S. = 893000 m3 (1 + 0.24) Vol. S. = 1107320 m3s

P. V. C. = P. V. B. (1 + fRVol) P. C. V. = 2137.76(1 + 0.14) P. V. C = 2437.05 Kg/m3 Vol. C. = Vol. B. (fRVol. ) Vol. C. = 893000 m3 (0.14) Vol. C. = 125020 m3c 216

Ejercicio 2. Datos: Volumen a mover: 235000 m3B Volumen a mover: 166000 m3C Material: Arena-Grava-seca - 1720 Kg/m3S Se requiere saber: Factor reducido del volumen. Volumen suelto. Peso volumétrico en banco. Peso volumétrico compactado. Solución: fRVol. =

Vol. C. Vol. B.

166000 m3C fRVol. = 235000 m3B fRVol. = 0.70 Vol. S. = Vol. B(1 + fAb) Vol. S. = 235000(1 + 0.12) Vol. S. = 263200 m3S P. V. B. = (P. V. S. )(1 + fAb. ) P. V. B. = (1720)(1 + 0.12) P. V. B. = 1926.40 Kg/m3 P. V. C. = P. V. B. (1 + fRVol) P. V. C. = 1926.40 (1 + 0.7) P. V. C. = 3274.88 K/m3 217

Ejercicio 3. Datos: Vol. = 1234000 m3B Material: Caliche Factor de reducción volumétrica = 68 % Se requiere saber: Volumen Suelto. Volumen compactado. Peso del material de banco. Pes del material compactado. Solución:

Vol. S. = Vol. B(1 + fAb) Vol. S. = 1234000(1 + 0.81) Vol. S. = 2233540 m3S Vol. C. = Vol. B. (fRVol. ) Vol. C. = 1234000 (0.68) Vol. C. = 839120 m3C P. V. B. = (P. V. S. )(1 + fAb. ) P. V. B. = (1250)(1 + 0.81) P. V. B. = 2262.50 kg/m3 P. V. C. = P. V. B. (1 + fRVol) P. V. C. = 2262.50(1 + 0.68) P. V. C. = 3801kg/m3

218

Ejercicio 4. Datos: Volumen de banco = 642000 m3B Volumen compactado = 506018 m3C Material. Tierra vegetal – Factor de abundamiento = 0.70 Se requiere saber: Factor reducido del volumen. Volumen suelto. Peso volumétrico en banco. Peso volumétrico compactado. Solución: fRVol. =

Vol. C. Vol. B.

fRVol. =

506018 m3C 642000 m3B

fRVol. = 0.79

Vol. S. = Vol. B. (1 + fAb) Vol. S. = 642000(1 + 0.70) Vol. S. = 1091400 m3S Por medio de la tabla 1 se tiene que P.V.B. = 1370 Kg/m3 P. V. C. = P. V. B. (1 + fRVol) P. V. C. = 1370(1 + 0.79) P. V. C. = 2452.30 kg/m3

219

Ejercicio 5. Datos: Volumen a mover 2383000 m3B Ab = 18 % F. R. Vol. = 0.87 Peso del volumen suelto = 1664 Kg/m3S Se requiere saber: Volumen suelto. Volumen compactado. Peso del volumen en banco. Peso del volumen compactado. Solución: Vol. S. = Vol. B(1 + fAb) Vol. S. = 2383000(1 + 0.18) Vol. S. = 2811940 m3S Vol. C. = Vol. B. (fRVol. ) Vol. C. = 2383000(0.87) Vol. C. = 2073210 m3C P. V. B. = (P. V. S. )(1 + fAb. ) P. V. B. = (1664)(0.18) P. V. B. = 1963.52 Kg/m3 P. V. C. = P. V. B. (1 + fRVol) P. V. C. = 1963.52(1 + 0.87) P. V. C. = 3671.78 Kg/m3

220

EJERCICIOS RESUELTOS DE MAQUINARIA PESADA EJERCICIOS RESUELTOS DE TRACTORES. Tractor con hoja topadora. Ejercicio1. Se tiene un tractor D9R-9U que excava un material arcilloso en lecho natural muy compactado y lo acarrea a una distancia de 85 m en una pendiente positiva del 4 % y a 2200 msnm. Se sabe que el operador es normal y la eficiencia es de 50 min/hora. Se requiere saber la producción horaria considerando la capacidad como promedio de las tres fórmulas que se ocupan. Especificaciones del tractor D9R-9U. Velocidad 1ra = 3.9 Km/hr Velocidad de reversa 2da = 8.4 Km/hr Dimensión de la hoja L= 4.65 m H = 1.93 m Peso del equipo: 48309 Kg Potencia: 405 HP Datos del material: Ab = 0.22 Peso en banco = 2020 Kg/m3 Peso suelto = 1660 Kg/m3 Talud de reposo 2:1 Angulo de reposo: 26º 43’ Método tradicional (II) 1.- Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = t ida + t regreso + t fijos + t maniobras d

t ida = v t

a

t ida =

85m 85m = = 1.307mín. 3.9km⁄h 65m/min 221

d

t regreso = v t

r

t regreso =

85 m 85 m = = 0.60 mín. 8.4 km⁄h 140 m/min

t fijos = (0.05 a 0.10 mín. ) = 0.075 mín Cambio de velocidad = 0.05 Cambio de velocidad y giro = 0.075

Ejemplo

Cambio de velocidad y giro de 180º = 0.1 t maniobras = 0 tc = 1.30 + 0.60 + 0.075 + 0 = 1.975 mín 2.- Cálculo del número de ciclos por hora (c/h) que realiza el equipo. C⁄ = E = 50 mín⁄h = 25.31 C⁄h h t C 1.975 mín 3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) por medio de las tres fórmulas que se ocupan.

Cn =

Lh2 4.65 × 1.932 = = 17.20 m3 2Tgx 2Tg26°43′

2 2 Cn = Lh ( ) = (4.65)(1.93) ( 3.86) = 23.09 m3 3T 3 Cn = 0.8Lh 2 = 0.8(4.65 m)(1.93 m)2 = 13.85 m3 Cr = Promedio ∑ Cn = 18.04 m3

4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo. R t = (c⁄hr)(Cr) = (25.31)(18.04) = 456.59 m3 ⁄hr R = R t × f0 × fm × fp = (456.59)(0.75)(0.80) (0.88) R= 241.07 m3/h 222

Método de reglas y formulas o de fuerza tractiva (III a) 1.- Cálculo del tc a partir del cálculo de la velocidad de avance y regreso

V=

(375)(H. P. )(0.80) F. T.

RRe = We(ffm) = (48309)(0.04) = 1932.36 Kg RRm = Wm + [(Wm)(ffm)] = 29946.4 + [(29946.4)(0.04)] = 31144.25 Kg Rp = We(fp) = 48309Kg(0.04) = 1932.36 Kg Ralt = (48309Kg)(0.07) = 3381.63 Kg FT = Rt = (RRe + RRm + Rp + Ralt) FT = Rt = 1932.36 Kg + 31144.25 Kg + 1932.36 Kg + 3381.63 Kg FT = Rt = 38390.6 Kg cuando avanza FT = Rt = (RRe + Rp + Ralt) = 1932.36 Kg + 1932.36 Kg + 3381.63 Kg FT = Rt = 7246.35 Kg cuando va en reversa

Vavance =

(375)(405H. P. )(0.80) millas Km = (1.438 ) (1.6 ) = 2.30 Km⁄h (38390.6)(2.2 lb⁄kg) hr milla

Vregreso =

(375)(405H. P. )(0.80) millas Km = (7.62 ) (1.6 ) = 12.19 Km⁄h 7246.35(2.2 lb⁄kg) hr milla

Tiempos: 85 m = 2.21 mín (2.30 Km⁄h)(1000) 60 85 m t regreso = = 0.41 mín (12.19 Km⁄h)(1000) 60 t ida =

tc = t ida + t regreso + t fijos + t maniobras tc = 2.21 + 0.41 + 0.075 + 0 = 2.695 mín 223

2.-Cálculo del número de ciclos por hora (c/h) que realiza el equipo. C⁄ = E = 50 mín⁄h = 18.55 C⁄h h t C 2.695 mín 3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) por medio de las tres fórmulas que se ocupan. Lh2 4.65 × 1.932 Cn = = = 17.20 m3 2Tgx 2Tg26°43′ 2 2 Cn = Lh ( ) = (4.65)(1.93) ( 3.86) = 23.09 m3 3T 3 Cn = 0.8Lh 2 = 0.8(4.65 m)(1.93 m)2 = 13.85 m3 Cr = Promedio ∑ Cn = 18.04 m3 4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo. R t = (c⁄hr)(Cr) = (18.55)(18.04) = 334.64 m3 ⁄hr R = R t × f0 × fm = (334.64)(0.75)(0.80) R = 200.78 m3/h

Método de tablas y factores o método teórico (III b) Por medio de tablas se tiene: R T = 400 m3S ⁄h R = R T + fC Operador = 0.75 Material = 0.80 224

Materiales pesados =

1370 1660

= 0.82

Eficiencia = 0.80 No aplica la transmisión no automática No aplica valores de cuchilla Pendiente = 0.88 ∴ R = (400m3S ⁄h)(0.75)(0.80)(0.82)(0.80)(0.88) R = 138.54 m3 /h

Tomando un promedio de todos los problemas: Método II = 241.07 m3/h Método III a = 200.78 m3/h Método III b = 138.54 m3 /h

∑ metodos⁄3 = 193. 46 m3 ⁄h

R promedio = 193. 43 m³/h

Método de la formula general. (III c)

R=[

E × Cr ] (fo )(fm)(fp ) tc

R=[

50 × 18.04 ] (0.75)(0.80)(0.88) = 241.13 m3 /h 1.975

225

Ejercicio 2. Se tiene un tractor D8R-8U que excava un material arcilloso en lecho natural muy compactado y lo acarrea a una distancia de 103 m en una pendiente positiva del 4% y a 4000 msnm. Se sabe que el operador es normal y la eficiencia es de 50 min/hora. Se requiere saber la producción horaria considerando la capacidad como promedio de las tres fórmulas que se ocupan. Especificaciones del tractor D8R-8U. Velocidad 1ra = 3.5 Km/hr Velocidad de reversa 2da = 8.1 Km/hr Dimensión de la hoja L= 4.26m H = 1.74 m Peso del equipo: 36936 Kg Potencia: 305 HP Datos del material: Ab = 0.22 Peso en banco = 2020 Kg/m3 Peso suelto = 1660 Kg/m3 Talud de reposo 2:1 Ángulo de reposo: 26º 43’

Método tradicional (II): 1. Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = t ida + t regreso + t fijos + t maniobras d

t ida = v t

a

t ida =

103 m 103 m = = 1.76 mín. 3.5 km⁄h 58.33 m/min d

t regreso = v t

r

t regreso =

103 m 103 m = = 0.76 mín. 8.1 km⁄h 135 m/min 226

t fijos = (0.05 a 0.10 mín. ) = 0.075 mín Cambio de velocidad = 0.05 Cambio de velocidad y giro = 0.075

Ejemplo

Cambio de velocidad y giro de 180º = 0.1 t maniobras = 0 tc = 1.76 + 0.76 + 0.075 + 0 = 2.595 mín 2. Cálculo del número de ciclos por hora (c/h) que realiza el equipo. C⁄ = E = 50 mín⁄h = 19.26 C⁄h h t C 2.595 mín 3. Cálculo de la capacidad real (Cr) por medio de las tres fórmulas que se ocupan. Lh2 4.26 × 1.742 Cn = = = 12.81 m3 2Tgx 2Tg26°43′ 2 2 Cn = Lh ( ) = (4.26)(1.74) ( 3.48) = 17.19 m3 3T 3 Cn = 0.8 Lh 2 = 0.8(4.26 m)(1.74 m)2 = 10.31 m3 Cr = Promedio ∑ Cn = 13.43 m3

4. Cálculo del rendimiento horario del equipo. R t = (c⁄hr)(Cr) = (19.26)(13.43) = 258.66 m3 ⁄hr R = R t × f0 × fm × fp = (258.66)(0.75)(0.80) (0.88) R=136.57 m3/h

227

Método de reglas y fórmulas o de fuerza tractiva (III a). 1.- Cálculo del tc a partir del cálculo de la velocidad de avance y regreso

V=

(375)(H. P. )(0.80) F. T.

RRe = We(ffm) = (36936)(0.04) = 1477.44Kg RRm = Wm + [(Wm)(ffm)] = 22293.8 + [(22293.8)(0.04)] = 23185.55Kg Rp = We(fp) = 36936Kg(0.04) = 1477.44Kg Ralt = (36936Kg)(0.25) = 9234Kg FT = Rt = (RRe + RRm + Rp + Ralt) FT = Rt = 1477.44Kg + 23185.55Kg + 1477.44Kg + 923 FT = Rt = 35374.43Kg cuando avanza FT = Rt = (RRe + Rp + Ralt) FT = Rt = 1477.44Kg + 1477.44Kg + 9234Kg FT = Rt = 12188.88Kg cuando va en reversa

Vavance =

(375)(305H. P. )(0.80) millas Km = (1.175 ) (1.6 ) = 1.88 Km⁄h (35374.43)(2.2 lb⁄kg) hr milla

Vregreso =

(375)(305H. P. )(0.80) millas Km = (3.41 ) (1.6 ) = 5.45 Km⁄h 12188.88(2.2 lb⁄kg) hr milla

Tiempos: t ida =

103m (1.88Km⁄h)(1000) 60

t regreso =

= 3.28mín

103m (5.45Km⁄h)(1000) 60

= 1.13mín

tc = t ida + t regreso + t fijos + t maniobras 228

tc = 3.28 + 1.13 + 0.075 + 0 = 4.485mín 2. Cálculo del número de ciclos por hora (c/h) que realiza el equipo. C⁄ = E = 50mín⁄h = 11.14 C⁄h h t C 4.485mín 3. Cálculo de la capacidad real (Cr) por medio de las tres fórmulas que se ocupan.

Cn =

Lh2 4.26 × 1.742 = = 12.81m3 2Tgx 2Tg26°43′

2 2 Cn = Lh ( ) = (4.26)(1.74) ( 3.48) = 17.19m3 3T 3 Cn = 0.8Lh 2 = 0.8(4.26m)(1.74m)2 = 10.31m3 Cr = Promedio ∑ Cn = 13.43m3

4.-Cálculo del rendimiento horario del equipo. R t = (c⁄hr)(Cr) = (11.14)(13.43) = 149.61 m3 ⁄hr R = R t × f0 × fm = (149.61)(0.75)(0.80) R=89.76m3/h

Método de tablas y factores o método teórico. (III b) Por medio de tablas se tiene: R T = 223 m3S ⁄h R = R T + fC 229

Operador = 0.75 Material = 0.80 Materiales pesados =

1370 1660

= 0.82

Eficiencia = 0.80 No aplica la transmisión no automática No aplica valores de cuchilla Pendiente = 0.88 ∴ R = (223m3S ⁄h)(0.75)(0.80)(0.82)(0.80)(0.88) R = 77.24m3 /h Tomando un promedio de todos los problemas: Método II = 136.57m3/h Método III a = 89.76m3/h Método III b = 77.24m3 /h ∑ metodos⁄3 = 101.19 m3 ⁄h

Método de la fórmula general. (III c)

R=[

R=[

E × Cr ] (fo )(fm)(fp ) tc

50×13.43 2.595

] (0.75)(0.80)(0.88)

R = 136.62 m3 ⁄h

230

Método tradicional para el cálculo de tractores con riper. Ejercicio 1. Datos: D7R-7R-3D Distancia de trabajo: 105m Tiempo de maniobras: 0.075mín Eficiencia: 75% = 45mín/h Factor de carga Fc = 0.95 Pendiente: +7% Operador: Excelente Material: Roca empacada Datos adicionales: Velocidad de ida: 1ra 3.7km/h Velocidad reversa: 2da 8.3Km/h Dimensiones del riper. Profundidad: 0.74m Paso: 0.99m 1.- Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = t ida + t regreso + t fijos + t maniobras d

t ida = v t

a

t ida =

105m 105m = = 1.70mín. 3.7km⁄h 61.66m/min d

t regreso = v t

r

231

t regreso =

105m 105m = = 0.75mín. 8.3km⁄h 138.33m/min

t fijos = (0.05 a 0.10mín. ) = 0.075mín Cambio de velocidad = 0.05 Cambio de velocidad y giro = 0.075

Ejemplo

Cambio de velocidad y giro de 180º = 0.1 t maniobras = 0.075 tc = 1.7 + 0.75 + 0.075 + 0.075 = 2.6mín 2. Cálculo del número de ciclos por hora (c/h) que realiza el equipo. C⁄ = E = 45mín⁄h = 17.30 C⁄h h tC 2.6mín 3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) de material que desgarra el riper que lleva el equipo. Cr = (B)(h)(L) Cr = [(0.99m)(0.74m)(105m)](3 dientes) = 230.76m3 /c 4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo. R t = (c⁄hr)(Cr)(Fc) = (17.30)(230.76)(0.95) = 3792.54 m3 ⁄hr R = R t × f0 × fm × fp = (3792.54)(1)(0.70) (0.80) R = 2123.82m3/h 232

Ejercicio 2. Datos: D6R-6R-5D Distancia de trabajo: 118 m Tiempo de maniobras: 0.065 mín Eficiencia: 75 % = 45 mín/h Factor de carga Fc = 0.95 Pendiente: +12% Operador: Excelente Material: Roca empacada (caliza) Datos adicionales: Velocidad de ida: 1ra 4 km/h Velocidad reversa: 2da 9 Km/h Dimensiones del riper. Profundidad: 0.47 m Paso: 1.00 m 1.-Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = t ida + t regreso + t fijos + t maniobras d

t ida = v t

a

t ida =

118 m 118 m = = 1.77 mín. 4 km⁄h 66.66 m/min d

t regreso = v t

r

t regreso =

118 m 118 m = = 0.78 mín. 9 km⁄h 150 m/min 233

t fijos = (0.05 a 0.10mín. ) = 0.075 mín Cambio de velocidad = 0.05 Cambio de velocidad y giro = 0.075

Ejemplo

Cambio de velocidad y giro de 180º = 0.1 t maniobras = 0.065 mím. tc = 1.77 + 0.78 + 0.075 + 0.065 = 2.69 mín 2. Cálculo del número de ciclos por hora (c/h) que realiza el equipo. C⁄ = E = 45mín⁄h = 16.72 C⁄h h tC 2.69mín 3.- Cálculo de la capacidad real (Cr) de material que desgarra el riper que lleva el equipo. Cr = (B)(h)(L) Cr = [(1m)(0.47m)(118m)](5 dientes) = 277.3 m3 /c 4.- Cálculo del rendimiento horario del equipo. R t = (c⁄hr)(Cr)(Fc) = (16.72)(277.3)(0.95) = 4404.63 m3 ⁄hr R = R t × f0 × fm × fp = (4404.63)(1)(0.70) (0.70) R = 2158.26 m3/h

234

Cálculo del rendimiento de cargadores frontales. Montados sobre orugas. Ejercicio1. Se tiene un cargador sobre orugas modelo 933 equipado con un cucharon para carga que se encuentra cargando camiones de volteo con una mezcla de arcilla-grava húmedas extraídas de un banco de préstamo. El cargador realiza un acarreo total adicional de 150 m en 2da velocidad (distancia de tiro 75 m). Si la eficiencia es del 80 % ¿Cuál es su rendimiento? Datos adicionales: Cn = 0.96 m3 Eficiencia = 80% = 48 mín/h 1.- Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = t carga + t maniobras + t transito + t descarga t carga = 0.05 mín, t maniobras = 0.22 mín, t transito = 1.45 mín, t descarga = 0.06 mín tc = 0.05 + 0.22 + 1.45 + 0.06 = 1.78 mín 2. Cálculo del número de ciclos por hora (c/h) que realiza el equipo. C⁄ = E = 48 mín⁄h = 26.96 C⁄h h tC 1.78 mín 3. Cálculo de la capacidad real del cargador (Cr). Cr = (Cn)(f. ll. ) = (0.96 m3 )(1.025) = 0.98

m3 c

4.- Cálculo de la producción del equipo. R = (c⁄hr)(Cr) = (26.96)(0.98) = 26.42 m3 /h 235

Ejercicio2. Calcular el rendimiento de un cargador frontal montado sobre orugas modelo 953 equipado con un cucharon de uso general estándar que carga camiones de volteo con un material arcilloso mojado extraído de un banco de préstamo, el tractor tiene que realizar un acarreo total adicional de 178 m con una distancia de tiro de 89 m con una velocidad de avance en 2da y velocidad de reversa en 3ra, la eficiencia es de 50 mín/h. Datos adicionales: Cn = 1.85 m3 1.- Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = t carga + t maniobras + t transito + t descarga t carga = 0.06 mín, t maniobras = 0.22 mín, t transito = 0.75 + 0.42 mín, t descarga = 0.06 mín tc = 0.06 + 0.22 + 1.17 + 0.06 = 1.51 mín 2. Cálculo del número de ciclos por hora (c/h) que realiza el equipo. C⁄ = E = 50 mín⁄h = 33.11 C⁄h h tC 1.51 mín 3.- Cálculo de la capacidad real del cargador (Cr). Cr = (Cn)(f. ll. ) = (0.96 m3 )(1.025) = 0.984 m3 /c 4.-Cálculo de la producción del equipo. R = (c⁄hr)(Cr) = (33.11)(0.98) = 32.44 m3 /h Montados sobre neumáticos (Payloader). 236

Ejercicio 1. Se tiene un cargador sobre ruedas modelo 938 equipado con un cucharon de uso general con dientes que carga roca bien tronada de un tamaño promedio de 6”, el abundamiento del material es del 40 % y se encuentra almacenado por un tractor a dos metros de altura, se sabe que ambos equipos son de la misma empresa y realizan operaciones constantes, la descarga la realiza una tolva reducida de una planta de trituración haciendo un acarreo de 100 m en segunda velocidad con un factor de eficiencia del 80 % (distancia de tiro 50 m). Datos adicionales: Cn =2.5 m3 = 3.26 yd3 1.-Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = (tcb ± f. c. ) + t. transito tc = (0.45 + 0 + 0.01 − 0.04 − 0.04 + 0.04) + 0.53 tc = 0.95 mín 2. Cálculo del número de ciclos que realiza el equipo por hora (c/h). C⁄ = E = 48 mín⁄h = 50.52 C⁄h h tC 0.95 mín 3.- Cálculo de la capacidad real del cargador (Cr). Cr = (Cn)(f. ll. ) = (2.5 m3 )(0.875) = 2.18 m3 /c 4. Cálculo de la producción del equipo. c m3 (c ⁄ )(Cr) R= hr = (50.52 ) (2.18 ) h c R = 110.14 m3 /c

237

Ejercicio 2. Se tiene un cargador sobre neumáticos modelo 970 con un cucharon de uso general con dientes que carga una grava de 3/8” con un abundamiento del 35%, almacenado por un tractor a más de tres metros de altura, el equipo es de la empresa y los camiones son fleteros realizando operaciones constantes, el cargador realiza un acarreo adicional de 138 m (distancia de tiro 69 m) en primera velocidad de avance y tercera velocidad de reversa, si la eficiencia es de 45 mín/h ¿Cuál es el rendimiento de este payloader? Datos adicionales: Cn = 4 m3 = 5.26 yd3 1.- Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = (tcb ± f. c. ) + t. transito tc = (0.55 − 0.02 + 0.01 + 0.04 − 0.04) + 0.23 + 0.53 tc = 1.3 mín 2. Cálculo del número de ciclos que realiza el equipo por hora (c/h). C⁄ = E = 45mín⁄h = 34.61 c⁄h h tC 1.3mín 3.- Cálculo de la capacidad real del cargador (Cr). Cr = (Cn)(f. ll. ) = (4.0 m3 )(0.92) = 3.68 m3 /c 4.- Cálculo de la producción del equipo. c m3 R = (c⁄hr)(Cr) = (34.61 ) (3.68 ) h c R = 127.36 m3 /h 238

Cálculo del rendimiento de camiones. Ejercicio 1. Se tiene una roca bien tronada de un tamaño promedio de 6” apilado en montones mayores de 3 m con un abundamiento del 43 % su peso es de 1650 kg/m3. Se tiene el siguiente equipo: camión modelo 769 que se desplaza a una velocidad de 35 km/h, realiza un acarreo de 6 km (distancia de tiro 3 Km) y un cargador frontal sobre ruedas modelo 980 con un cucharon para roca, el cargador hace un acarreo adicional de 30 m en segunda velocidad de avance en un solo sentido (distancia de tiro 15 m) se sabe que los camiones son fleteros y el cargador de la empresa y realizan operaciones continuas, si la eficiencia es de 45 mín/h. Se requiere saber: Rendimiento del cargador Rendimiento del camión Número de camiones que se requieren en la obra Rendimiento del cargador. Datos adicionales: Cn = 4.2 m3 = 5.52 yd3 1. Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = (tcb ± f. c. ) + t. transito tc = (0.55 + 0.04 + 0.05) + 0.125 tc = 0.765 mín 2. Cálculo del número de ciclos que realiza el equipo por hora (c/h). C⁄ = E = 45 mín⁄h = 58.82 C⁄h h t C 0.765 mín 3. Cálculo de la capacidad real del cargador (Cr). Cr = (Cn)(f. ll. ) = (4.02)(0.875) = 3.51 m3 /c 4.-Cálculo de la producción del equipo. c m3 R = (c⁄hr)(Cr) = (58.82 ) (3.51 ) = 206.45 m3 /h h c 239

Rendimiento del camión. 1. Cálculo del tiempo total del ciclo (tc) del camión. tc = t ida + t regreso + t carga + t descarga d

t ida = v t

a

t ida =

6000 m 6000 m = = 10.28 mín. 35 km⁄h 583.33 m/min d

t regreso = v t

r

t regreso =

6000 m 35 km⁄h

118 m

= 583.33 m/min = 10.28 mín

t carga = [(Capacidad camión)(Tiempo ciclo cargador)]⁄Capacidad cargador t carga = (22.30 m3 )(.705)/3.67 m3 = 4.28 mín tc = 10.28 + 10.28 + 4.28 + 1 = 25.84 mín 2. Cálculo del número de ciclos que realiza el equipo por hora (c/h). C⁄ = E = 45 mín⁄h = 1.74 C⁄h h t C 25.84 mín 3. Cálculo de la capacidad real del equipo. Cr =

Cn 36800 kg = = 22.30 m3 3 p 1650 kg/m

4. Cálculo del rendimiento horario del equipo. c

R = (c⁄hr)(Cr) = (1.74 h) (22.30

m3 c

)

R = 38.80 m3 /h Número de camiones que se requieren en la obra 1. Número de camiones = (25.84mín)/(4.28mín) = 6.03 camiones ≈ 6 camiones 2. Número de camiones = (234.21m3/hr)/(38.80m3/hr) = 6.03 camiones ≈ 6 camiones. 240

Ejercicio 2. Datos: Material: Mezcla de arcilla-arena-grava (húmedas), abundamiento = 23%, Montones mayores de 3 metros, peso del material: 1568 kg/m3, camión modelo 775, Cn = 62.6 ton, velocidad 45 Km/h, distancia de acarreo 58 metros en segunda velocidad de avance y tercera velocidad de reversa (distancia de tiro 29 m), diferentes dueños, operador intermedio, eficiencia 45 mín/h, capacidad del cucharon = 5.7 m3 = 7.5 yd3. Rendimiento del cargador. 1. Cálculo del tiempo total de ciclo (tc) de la máquina. tc = (tcb ± f. c. ) + t. transito tc = (0.55 + 0.02 + 0.04 + 0.04 + 0.05) + 0.15 + 0.06 tc = 0.91 mín 2. Cálculo del número de ciclos que realiza el equipo por hora (c/h). C⁄ = E = 45 mín⁄h = 49.45 C⁄h h tC 0.91 mín 3. Cálculo de la capacidad real del cargador (Cr). Cr = (Cn)(f. ll. ) = (5.7)(0.975) = 5.55 m3 /c 4. Cálculo de la producción del equipo.

c

R = (c⁄hr)(Cr) = (49.45 h) (5.55

m3 c

)

R = 274.44 m3 /h

241

Rendimiento del camión1. Cálculo del tiempo total del ciclo (tc) del camión. tc = t ida + t regreso + t carga + t descarga d

t ida = v t

a

13000 m

13000 m

t ida = 45 km⁄h = 750 m/min = 17.33 mín. d

t regreso = v t

r

t regreso =

13000 m 45 km⁄h

=

13000 m 750 m/min

= 17.33 mín.

t carga = [(Capacidad camión)(Tiempo ciclo cargador)]⁄Capacidad cargador t.carga= (39.92 m3 )(.91 min)/5.55 m3 = 6.54 mín tc = 17.33 + 17.33 + 6.54 + 1 = 42.20 mín 2. Cálculo del número de ciclos que realiza el equipo por hora (c/h). C⁄ = E = 45 mín⁄h = 1.06 C⁄h h t C 42.20 mín 3. Cálculo de la capacidad real del equipo. Cr =

Cn 62600 kg = = 39.92 m3 3 p 1568 kg/m

4. Cálculo del rendimiento horario del equipo.

c

R = (c⁄hr)(Cr) = (1.06 h) (39.92

m3 c

)

R = 42.31 m3 /h Número de camiones que se requieren en la obra 1. Número de camiones = (42.20 mín)/(6.54 mín) = 6.45 camiones ≈ 7 camiones 2. Número de camiones = (274.44 m3/hr)/(42.31 m3/hr) = 6.48 camiones≈ 7camiones.

242

Cálculo del rendimiento de motoconformadoras. Ejercicio 1. Calcular la producción de una motoconformadora modelo 140H que transita a una velocidad de 8.5 km/h para mezclar tender y nivelar un terraplén cuyo ancho es de 7.5 metros en capas de 20 cm, si la eficiencia es del 75 % y el traslape es del 20 % calcular el número de pasadas y el rendimiento de la máquina, el ángulo de la hoja es de 15º a partir del eje transversal al eje longitudinal de la máquina. Datos adicionales. Dimensiones de la hoja: longitud = 3.66 m, altura = 0.61 m

R=

VaeE N

a = 3.66 m Cos15°=3.53 m a = 3.53 m × 0.8(traslape) = 2.82 m N=

A 7.5 m = = 2.65 pasadas × 3 trabajos = 7.97 ≈ 8 pasadas a 2.82 m

R=

(8500 m/h)(2.82 m)(0.20 m)(0.75) = 449.43 m3 /h 8

Área realizada por el equipo.

Área =

VaE (8500 m/h)(2.82 m)(0.75) = = 2247.18 m2 /h N 8

Longitud del trabajo del equipo.

Longitud =

Área 2247.18 m2 /h = = 300 m/h Ancho del camino 7.5 m

243

Ejercicio 2. Datos: Modelo 14H, Velocidad de 6.93 Km/h, trabajos: Mezclar, tender, nivelar, ancho del terraplén de 6 m, espesor 43 cm, eficiencia del 83 %, traslape del 20 %. Se requiere saber: número de pasadas que realiza el equipo, ancho efectivo del equipo, longitud, rendimiento, ancho de la franja de trabajo de la motoconformadora. Datos adicionales. Dimensiones de la hoja: longitud = 4.27 m, altura = 0.686 m

R=

VaeE N

a = 4.27 mCos15° = 4.12 m a = 4.12 m × 0.8(traslape) = 3.29 m

N=

A 6m = = 1.82 pasadas × 3 trabajos = 5.46 ≈ 6pasadas a 3.29 m

R=

(6930 m/h)(3.29 m)(0.43 m)(0.83) = 1356.20 m3 /h 6

Área realizada por el equipo. VaE (6930 m/h)(3.29 m)(0.83) m2 Área = = = 3153.95 N 6 h Longitud del trabajo del equipo.

Longitud =

Área 3153.95 m2 ⁄h 525.65 m = = Ancho del camino 6m h

244

Cálculo del rendimiento de compactadores. Ejercicio 1. Se tiene un compactador modelo CS-531C que trabaja a una velocidad de 7 km/h compactador capas de un espesor de 20 cm para un 90 % proctor si la eficiencia es de 70 % el traslape de 20 % y un ancho de camino de 9.5 m ¿Calcular el rendimiento del compactador, el área y la longitud? Si el rendimiento requerido es de 650 m3/h ¿Cuántas maquinas se requieren en la obra? Datos adicionales: ancho del tambor = 2.13 m, número de pasadas 9 Rendimiento.

R=

VaeE N

a = (2.13 m)(0.8 traslape) = 1.70 m

R=

(7000 m/h)(1.70 m)(0.2 m)(0.70) = 185.11 m3 /h 9

Área realizada por el equipo. VaE (7000 m)(1.70 m)(0.70) m2 Área = = = 925.55 N 9 h Longitud del trabajo del equipo. Longitud =

Área 925.55 m²⁄h m = = 97.42 Ancho del camino 9.5 m h

No. De máquinas que se requieren en la obra. 650 m3 /h No. de maquinas = = 3.51 ≈ 4máquinas 185.11 m3 /h Costo por metro cubico compactado. $ 285 $/h = = 1.53 $/m3 3 m 185.11 m3 /h

245

Ejercicio 2. Datos. Compactador modelo CS-433C, velocidad de 6.23 km/h, espesor por capa = 15 cm al 95 % proctor, eficiencia del 70 %, traslape del 20 %, ancho del camino = 7.23 m. Se requiere saber: el rendimiento del compactador, el área y la longitud, número de máquinas que se requieren. Datos adicionales: ancho del tambor = 1.68 m, número de pasadas 11 Rendimiento.

R=

VaeE N

a = (1.68 m)(0.8 traslape) = 1.34 m

R=

(6230 m/h)(1.34 m)(0.15 m)(0.70) = 79.68 m3 /h 11

Área realizada por el equipo. Área =

VaE (6230 m)(1.34 m)(0.70) m2 = = 531.24 N 11 h

Longitud del trabajo del equipo. Área 531.24 m2 ⁄h m Longitud = = = 73.47 Ancho del camino 7.23 m h No. De máquinas que se requieren en la obra. No. de maquinas =

650 m3 /h = 8.15 ≈ 9máquinas 79.68 m3 /h

Costo por metro cubico compactado. $ 256 $/h = = 3.21 $/m3 m3 79.68 m3 /h

246

Cálculo del rendimiento de las palas mecánicas. Ejercicio 1. Calcular la producción medida en banco de una pala mecánica que se encuentra cargando tierra común con un bote de 1 ¾ Yd3 a una altura de corte de 2.5 m descargando a un ángulo de giro de 120º si el abundamiento es del 22 % y la eficiencia es de 45 mín por hora = 0.75. R R = (R T )(E)(f. ll. )(C) Factor C. 1. Profundidad de corte optima = 2.9 m Profundidad real de trabajo

2.5 m

2. Porcentaje de corte optimo = profundidad optima de la maquina = 2.9 m = 0.86 60 0.81 → 86 0.85 100 0.88

0.07 = 0.00175 × 26 = 0.04 + 0.81 = 0.85 40

206 m3 118.19 m3S RR = ( ) (0.75)(0.90)(0.85) = h h 1 R R = (118.19 m3S ) ( ) = 96.87 m3B /h 1 + 0.22

247

Ejercicio 2. Datos. Capacidad del bote: 1¼ yd3, material arcilla dura, altura de corte 1.23 m, ángulo de giro 150º, abundamiento 35 %, eficiencia 45 mín/h = 75 %. R R = (R T )(E)(f. ll. )(C) Factor C. 1. Profundidad de corte optima = 2.95 m Profundidad real de trabajo

1.23 m

2. Porcentaje de corte optimo = profundidad optima de la maquina = 2.95 m = 0.41 40 0.65 → 41 0.654 60 0.73

RR = (

0.08 = 0.004 × 1 = 0.004 + 0.65 = 0.654 20

138 m3 50.76 m3S ) (0.75)(0.75)(0.654) = h h

R R = (50.76 m3S /h) (

1 ) = 37.6 m3B /h 1 + 0.22

248

Cálculo del rendimiento de las dragas de arrastre. Ejercicio1. Se requiere saber el rendimiento medido en banco d una draga de arrastre que excava tierra común con un bote de 2 yd3 a una altura de 3.5 m y la descarga a un ángulo de giro de 150º, si la eficiencia es del 70 % y el abundamiento del 21 % ¿Cuál será el rendimiento? R T = 176 m3 /h E = 0.70 f.ll = 0.90 Factor C. 1. Profundidad de corte optima = 3m 2. Profundidad real de trabajo

3. Porcentaje de corte optimo = profundidad optima de la maquina =

3.5 m 3m

= 1.16

4. 100 0.83 → 116 120 0.92

0.09 = 0.0045 × 16 = 0.072 + 0.83 = 0.902 20

R R = (R T )(E)(f. ll. )(C)

RR = (

176 m3 100.01 m3S ) (0.70)(0.90)(0.902) = h h

1 R R = (100.01 m3S /h) ( ) = 82.61 m3B /h 1 + 0.21

249

Ejercicio 2. Datos. Material arcilla dura, capacidad del bote 1¼ yd3, profundidad de corte 2.23 m, descarga 120º, eficiencia del 75 %, abundamiento 17 %, rendimiento requerido 450 m3/h, costo $ 375 /h. Se requiere saber el rendimiento medido en banco, número de máquinas a ocupar, costo por m3. R T = 103 m3 /h E = 0.75 f.ll = 0.75 Factor C. 1. Profundidad de corte optima = 3m Profundidad real de trabajo

2. Porcentaje de corte optimo = profundidad optima de la maquina = 60 0.88 → 74 80 0.90

2.23 m 3m

= 0.74

0.02 = 0.001 × 14 = 0.014 + 0.88 = 0.894 20

R R = (R T )(E)(f. ll. )(C) 103 m3 51.79 m3S RR = ( ) (0.75)(0.75)(0.894) = h h

R R = (51.79 m3S /h) (

1 ) = 44.26 m3B /h 1 + 0.17

No. De máquinas que se requieren en la obra. 450m3 /h No. de maquinas = = 10.16 ≈ 10máquinas 44.26m3 /h Costo por metro cubico. $ 375 $/h = = 8.47 $/m3 m3 44.26 m3 /h 250

Cálculo del rendimiento de retroexcavadoras. Ejercico1. Se tiene una retroexcavadora de 195HP con una capacidad del bote de 2¼ yd3 que excava arcilla dura (Excavación dura) para realizar una zanja a una profundidad de 2 m, la descarga es libre a un ángulo de 90º si la eficiencia es de 45 mín se requiere saber: el rendimiento, los metros lineales de la zanja por hora, los m3 por metro lineal la zanja, los metros lineales de la zanja por día, si su costo horario es de $538/h ¿Cuál es el costo por metro cubico excavado?, el ancho de la zanja es de 45 cm. Rendimiento. R R = (R T )(E)(f. ll) 174.88 m3

RR = (

h

) (0.75)(0.8) =

104.92m3 h

m3 0.9 m3 = (0.45 × 2)(1m) = zanja zanja

zanja m3 104.12 m3 /C = = 116.57m zanja/hora 0.9 m3 hora zanja h

251

Cálculo de rendimiento de motoescrepas. Ejercicio 1. Datos. Volumen a mover = 449000 m³ Material = arcilla – arenosa Abundamiento = 23 % Peso volumétrico del material=1690 kg/ m³ suelto Tiempo de terminación = 4.7 meses Se trabajaran 2 turnos de 8 h/día Motoescrepa 651-E Altura de 4283 msnm Eficiencia = 45 min/h Datos adicionales: Peso de la máquina = 60950 kg Capacidad de la máquina = 33.6 m³ Costo horario = 594 $/h

Condiciones del terreno en la obra. Banco

Tiro A

B

C

D

E

Tramo A = 300 m, 0 % sin revestir Tramo B = 350 m, 12 % revestido Tramo C = 670 m, 15 % pavimentado Tramo D = 1100 m, 8 % sin revestir Tramo E = 700 m, 7 % superficie lodosa con 5”de penetración

252

1.- Cálculo del tiempo de ciclo. Cálculo del peso del equipo. Peso material que lleva la máquina = (33.6 m³) (1690 kg/m³) = 56784 kg Peso de la máquina cargada = 60950 kg + 56784 kg = 117734 kg Cálculo del tiempo de recorrido del equipo

Tramo

1 RR

2 RP

3 Co rre cci ón R R

4 Sum a de 1,2,3

5 Corr ecció n por altitu d

6 Resulta d de multipl icar 4*5

7 Peso de equipo en kg

8 Resistenc ia e ton

9 Valor para la grafica

10 Vel. Max en km

11 Fact or de veloc idad

A B C D E E D C B A

65 50 35 65 50 50 65 35 50 65

0 120 -150 80 -70 70 -80 150 -120 0

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

85 190 -65 165 25 165 5 205 -50 85

1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27

108.63 242.82 -83.07 210.87 31.95 210.87 6.39 261.99 -63.9 108.63

117734 117734 117734 117734 117734 60950 60950 60950 60950 60950

12789.44 28588.16 -9780.16 24826.56 3761.60 12852.52 389.47 15968.29 -3894.70 6620.99

12.78 28.58 -9.78 24.82 3.76 12.85 0.38 15.96 -3.89 6.62

6 3 54 3 19 7 54 6 54 16

0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67

12 Velocid ad media en km/h (10*11 ) 4.02 2.01 36.18 2.01 12.73 4.69 36.18 4.02 38.18 10.72

13 Velocid ad media en m/h

14 Dist. A recor rer en m

15 Tiemp o de recorri do o en min

67 33.5 603 33.5 212.16

300 350 670 1100 700

4.47 10.44 1.11 32.83 3.29

83.69

tc = 83.69 min/c + 2 min tc = 85.69 min/c 2.- Cálculo del número de ciclos por hora. No. de ciclos/h = 85.69 min/c / 45 min/h = 0.52 c/h 3.- Cálculo de la capacidad del equipo. Cr = 33.6 m³/c 4.- Cálculo del rendimiento del equipo R = 0.52 c/h X 33.6 m³/c = 17.47 m³/h

253

Calculo del costo horario del equipo Costo m³ = 594 $/h / 17.47 m³/h = 34.00 $/m³ Cálculo del rendimiento requerido RR = (449000 m³b) (1 + 0.23) / 4.7meses X 25 día/mes X 2 turnos/día X 8h/turno X 0.75 RR = 391.68 m³/h No. de máquinas = RR / R Máquina = 391.68 m³/h / 17.47m³/h = 22.42 máquinas No. de máquinas = 23 máquinas.

254

ANEXO III

EJERCICIOS DE COSTO-HORA-MAQUINA

255

Ejercicio 1

Se requiere conocer el costo-horario de un tractor caterpillar modelo D8-R montado sobre orugas motor a diésel su costo de adquisición es de $ 1´012,000.00, el valor de rescate es del 12%, la tasa de interés es de 15.5%, la prima del seguro es del 2.3%, factor de operación 0.7, con un factor de rendimiento de 0.66. Costos de insumos (octubre 2017) Combustible: Diésel Gasolina

$ 17.56 $ 16.68

Aceites y grasa: Carter Transmisión Mandos finales Funciones Hidráulicas Grasa

$ 83.00 $ 75.00 $ 70.00 $ 70.00 $ 150.00

Filtros: Motor Transmisión Hidráulico Combustible Primario Final Aire Primario Final

$ 398.00 $ 485.00 $ 430.00

Operador Ayudante de operador

$ 435.00 $ 198.00

$ 365.00 $ 387.00 $ 330.00 $ 353.00

Salario:

256

FORMATO No. 1 PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO: HORA – MAQUINA CONSTRUCTORA: Hoja No. : __1_________________ __GBC “Construcciones” ________ Máquina: ___Tractor ___________ Calculó : __Ing. GBC__________ ______________________________ Modelo: ___D8-R_____________ Revisó : ___Ing. EGL__________ OBRA: __Camino vecinal ________ Datos adic. : __Zona “B”__________ Fecha : ______10-10-17_________ DATOS GENERALES: Precio de adquisición : $__1´120,000.00_________ Fecha de cotización : ____10-10-17__________________________ Equipo adicional.Vida económica (Ve):__35,000 horas (17,5 años) (tabla19)_Años ______________ ____ Ninguno_____________ Horas por año (Ha):______2000 horas _________________ _______________________ ________________ Motor: __________ Diésel________ De _305_HP (anexo 1, tabla 1) Valor Inicial (Va) : $ __1´120,000.00___________ Factor de operación ______0.7 ____________________________ Valor de rescate (Vr):_12___ % = $ _134,400.00 __ Potencia de operación: ______213.5__________________ HP. op. Tasa de Interés (i): ___15.5______ % Coeficiente de almacenaje (K): ________0.01______________ Prima seguros (s): ___ 2.3 ______ % Factor mantenimiento (Q): _______1.0 (tabla 20)___________ I.- CARGOS FIJOS. 𝑉𝑎−𝑉𝑟 A) Depreciación: 𝐷 = = (1120000+134400)/35000 = $ _______________35.84 __ B) Inversión: C) Seguros: D) Almacenaje: E) *

𝐼=

𝑉𝑒 𝑉𝑎+𝑉𝑟

2 𝐻𝑎 𝑉𝑎−𝑉𝑟

𝑖 = [(1120000+134400)/(2*2000)] 0.155 =

$ _______________ 48.60 ___

𝑆= 𝑠 = [(1120000-134400)/(2*2000)] 0.023 = $ _______________ 5.66 ___ 2 𝐻𝑎 A= K D = _____0.01*35.84____________ = $ ________________ 0.35 ___ M=QD = ____ 1.00*35.84 ____________ = $ _______________ 35.84 ___ SUMA DE CARGOS FIJOS POR HORA $ _______ 126.29 ___ *Reservas para reparaciones (Multiplicador de uso prolongado por factor de reparación básicos) II.- COSTOS DE OPERACIÓN, CONSUMO. A).- Combustible: E = o Pc Diésel: E = 0.20 X ___ 213.5____ HP. Op. X $___17.56 ___ / lt. = $ 749.81 Gasolina: E = 0.20 X ____________ HP. Op. X $___________ / lt. = = $__749.81__ B).- Lubricantes, filtros, grasa: Precio unitario X Consumo (tabla 21)= Costo / hora Cárter ____83___________ X ____0.129_______ = $ 10.70 Transmisión ____75__________ X ____0.144_______ = $ 10.80 Mandos finales ____70___________ X ____0.015______ = $ 1.05 Funciones Hidráulicas ____70___________ X ___ 0.038______ = $ 2.66 Grasa ____150__________ X ____ 0.022 _____ = $ 3.30 SUBTOTAL (aceites y grasa)= $ 28.51 Filtros (formato2)(cotizar cada máquina de acuerdo al instructivo de operación)=$ 6.64 = $__35.15______ C).- Neumáticos Costo de reemplazo entre horas de uso. Costo / Duración = _____________ / ______________ = = $__0.00______ D).- Tren de rodaje: (F. Impacto + F. Abrasividad + Factor Z) X Factor básico (tabla 23) (___0.2___ + ___0.2_____ + __0.5___) X___8.5 ______= = $__7.65______ E).- Elementos de desgaste especial: Costo / Duración Concepto Costo entre Duración = 1.- _______________ / ___________________ = 2.- _______________ / ___________________ = 3.- _______________ / ___________________ = Total = = $__0.00_______ SUMA CONSUMOS POR HORA $____792.61_ III.- OPERACIÓN. Salario: (S) (salario base) Operador: $_ 435.00__________________ Ayudante ______________ $___198.00 _________________ ______________________ $____________________ Salario / Turno - promedio $ 633.00 Horas / Turno - promedio: (H) H = 8 horas X __0.66____ (factor de rendimiento) = __5.28_______ horas Operación (O) O = S / H = $ _____633.00____ / ___5.28______ horas = $___119.88____ SUMA OPERACIÓN POR HORA $___119.88__

COSTO DIRECTO HORA – MAQUINA (H M D) $__1,038.78_

257

FORMATO No. 2

PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO DE FILTROS ( Tabla 22 )

Filtros

Intervalos de cambio 250

No. de Costo filtros ___10___ _398.00_

Transmisión

500

___5____ _485.00_

________

__1.21__

Hidráulico

500

___5____ _430.00_

________

__1.07__

-Primario

2000

___2____ _365.00_

________

_ 0.36__

-Final

500

___6____ _387.00_

________

_ 1.16__

-Primario

2000

___2____ _330.00_

________

__0.33__

-Final

1000

___3____ _353.00_

________

_ 0.52__

Motor

No. de Costo filtros/2000 hr. total ________ __1.99__

Combustible

Aire

Costo total de filtros / 2000 horas = $ 6,64__

258

Ejercicio 2 Se requiere conocer el costo-horario de un cargador frontal caterpillar modelo 994 montado sobre cuatro neumáticos con un costo unitario de $10650 cada uno y una duración de 4200 h. el costo de adquisición del cargador es de $ 1´932,000.00 pesos, Trabajando en zona “C” con motor a diésel se sabe que el valor de rescate es del 12%, la tasa de interés es de 16.5%, la prima del seguro es del 2.7%, factor de operación 0.85, con un factor de rendimiento del 45 min/hora. Costos de insumos (octubre 2017) Combustible: Diésel Gasolina

$ 17.56 $ 16.68

Aceites y grasa: Carter Transmisión Mandos finales Funciones Hidráulicas Grasa

$ 83.00 $ 75.00 $ 70.00 $ 70.00 $ 150.00

Filtros: Motor Transmisión Hidráulico Combustible Primario Final Aire Primario Final

$ 398.00 $ 485.00 $ 430.00

Operador Ayudante de operador

$ 435.00 $ 198.00

$ 365.00 $ 387.00 $ 330.00 $ 353.00

Salario:

259

FORMATO No. 1 PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO: HORA – MAQUINA CONSTRUCTORA: Hoja No. : __1_________________ __GBC “Construcciones” ________ Máquina :___Cargador frontal __ Calculó : __Ing. GBC__________ ______________________________ Modelo: ___994_____________ Revisó : ___Ing. EGL__________ OBRA: __Camino vecinal ________ Datos adic. : __Zona “C”__________ Fecha : ______10-10-17_________ DATOS GENERALES: Precio de adquisición : $__1´932,000.00_________ Fecha de cotización : ____10-10-17__________________________ Equipo adicional.Vida económica (Ve):__40,000 horas (20 años) (tabla19)_Años ______________ ____ Ninguno_____________ Horas por año (Ha):______2000 horas _________________ _______________________ ________________ Motor: __________ Diésel________ De _1250_HP (anexo 1, tabla 2) Valor Inicial (Va) : $ __1´932,000.00___________ Factor de operación ______0.85 ____________________________ Valor de rescate (Vr):_12___ % = $ _231,840.00 __ Potencia de operación: ______1062.5__________________ HP. op. Tasa de Interés (i): ___16.5______ % Coeficiente de almacenaje (K): ________0.01______________ Prima seguros (s): ___ 2.7 ______ % Factor mantenimiento (Q): _______1.0 (tabla 20)___________ I.- CARGOS FIJOS. 𝑉𝑎−𝑉𝑟 A) Depreciación: 𝐷 = = (1932000+231840)/40000 = $ _______________54.09 __ B) Inversión: C) Seguros: D) Almacenaje: E) *

𝐼=

𝑉𝑒 𝑉𝑎+𝑉𝑟

2 𝐻𝑎 𝑉𝑎−𝑉𝑟

𝑖 = [(1932000+231840)/(2*2000)] 0.165 =

$ _______________ 89.25 ___

𝑆= 𝑠 = [(1932000-231840)/(2*2000)] 0.027 = $ _______________ 11.47 ___ 2 𝐻𝑎 A= K D = _____0.01*54.09____________ = $ ________________ 0.54 ___ M=QD = ____ 1.00*54.09 ____________ = $ _______________ 54.09 ___ SUMA DE CARGOS FIJOS POR HORA $ _______ 209.44 ___ *Reservas para reparaciones (Multiplicador de uso prolongado por factor de reparación básicos) II.- COSTOS DE OPERACIÓN, CONSUMO. A).- Combustible: E = o Pc Diésel: E = 0.20 X ___ 1062.5___ HP. Op. X $___17.56 ___ / lt. = $ 3731.50 Gasolina: E = 0.20 X ____________ HP. Op. X $___________ / lt. = = $__3731.5__ B).- Lubricantes, filtros, grasa: Precio unitario X Consumo (tabla 21)= Costo / hora Cárter ____83___________ X ____0.80_______ = $ 66.40 Transmisión ____75__________ X ____0.291_______ = $ 21.82 Mandos finales ____70___________ X ____0.621______ = $ 43.47 Funciones Hidráulicas ____70___________ X ___ 0.450______ = $ 31.50 Grasa ____150__________ X ____ 0.022 _____ = $ 3.3 SUBTOTAL (aceites y grasa) = $ 166.49 Filtros (formato2)(cotizar cada máquina de acuerdo al instructivo de operación)=$ 19.03 = $__185.52______ C).- Neumáticos Costo de reemplazo entre horas de uso. Costo / Duración = __42,600.00 _ / __4200 ____ = = $__10.14______ D).- Tren de rodaje: (F. Impacto + F. Abrasividad + Factor Z) X Factor básico (tabla 23) (___ ___ + ___ _____ + __ ___) X___ ______= = $__ ______ E).- Elementos de desgaste especial: Costo / Duración Concepto Costo entre Duración = 1.- _______________ / ___________________ = 2.- _______________ / ___________________ = 3.- _______________ / ___________________ = Total = = $__0.00_______ SUMA CONSUMOS POR HORA $__3,927.16_ III.- OPERACIÓN. Salario: (S) (salario base Operador: $_ 435.00__________________ Ayudante ______________ $___198.00 _________________ ______________________ $____________________ Salario / Turno - promedio $ 633.00 Horas / Turno - promedio: (H) H = 8 horas X __0.75____ (factor de rendimiento) = __6_______ horas Operación (O) O = S / H = $ _____633.00____ / ___6______ horas = $___105.50____ SUMA OPERACIÓN POR HORA $___105.50_

COSTO DIRECTO HORA – MAQUINA (H M D) $__4,242.10_ 260

FORMATO No. 2

PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO DE FILTROS (Tabla 22)

Filtros

Intervalos de cambio 250

No. de Costo filtros ___30___ _398.00_

Transmisión

500

___15___ _485.00_

________

__3.63__

Hidráulico

500

___15___ _430.00_

________

__3.22__

-Primario

2000

___5___

_365.00_

________

_ 0.91__

-Final

500

___15___ _387.00_

________

_ 2.90__

-Primario

2000

___5___

_330.00_

________

__0.82__

-Final

1000

___9___

_353.00_

________

__ 1.58__

Motor

No. de Costo filtros/2000 hr. total ________ __5.97__

Combustible

Aire

Costo total de filtros / 2000 horas = $ 19.03_

261

Ejercicio 3 Se requiere conocer el costo-horario de una motoniveladora caterpillar modelo 140H montada sobre seis neumáticos con un costo unitario de $7100 y una duración de 4200 h., Trabajando en zona “C” con motor a diésel cuyo costo de adquisición es de $932,000.00 pesos se sabe que el valor de rescate es del 12%, la tasa de interés es de 16.5%, la prima del seguro es del 2.7%, factor de operación 0.85, con un factor de rendimiento del 45 min/hora Costos de insumos (octubre 2017) Combustible: Diésel Gasolina

$ 17.56 $ 16.68

Aceites y grasa: Carter Transmisión Mandos finales Funciones Hidráulicas Grasa

$ 83.00 $ 75.00 $ 70.00 $ 70.00 $ 150.00

Filtros: Motor Transmisión Hidráulico Combustible Primario Final Aire Primario Final

$ 398.00 $ 485.00 $ 430.00

Operador Ayudante de operador

$ 435.00 $ 198.00

$ 365.00 $ 387.00 $ 330.00 $ 353.00

Salario:

262

FORMATO No. 1 PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO: HORA – MAQUINA CONSTRUCTORA: Hoja No. : __1_________________ __GBC “Construcciones” ________ Máquina :___Motoniveladora ___ Calculó: __Ing. GBC__________ ______________________________ Modelo: ___140 H_____________ Revisó: ___Ing. EGL__________ OBRA: __Camino vecinal ________ Datos adic. : __Zona “C”__________ Fecha : ______10-10-17_________ DATOS GENERALES: Precio de adquisición : $__932,000.00 _________ Fecha de cotización : ____10-10-17__________________________ Equipo adicional.Vida económica (Ve):__12,000 horas (6 años) (tabla19)_Años ______________ ____ Ninguno_____________ Horas por año (Ha):______2000 horas _________________ _______________________ ________________ Motor: __________ Diésel________ De _185_HP (anexo 1, tabla 5) Valor Inicial (Va) : $ __932,000.00___________ Factor de operación ______0.85 ____________________________ Valor de rescate (Vr):_12___ % = $ _111,840.00 __ Potencia de operación: ______157.25__________________ HP. op. Tasa de Interés (i): ___16.5______ % Coeficiente de almacenaje (K): ________0.01______________ Prima seguros (s): ___ 2.7 ______ % Factor mantenimiento (Q): _______0.80 (tabla 20)___________ I.- CARGOS FIJOS. 𝑉𝑎−𝑉𝑟 A) Depreciación: 𝐷 = = (932000+111840)/12000 = $ _______________86.98 __ B) Inversión: C) Seguros: D) Almacenaje: E) *

𝐼=

𝑉𝑒 𝑉𝑎+𝑉𝑟

2 𝐻𝑎 𝑉𝑎−𝑉𝑟

𝑖 = [(932000+111840)/(2*2000)] 0.165 =

$ _______________ 43.05 ___

𝑆= 𝑠 = [(932000-111840)/(2*2000)] 0.027 = $ _______________ 5.53 ___ 2 𝐻𝑎 A= K D = _____0.01*86.98____________ = $ ________________ 0.86 ___ M=QD = ____ 0.80*86.98 ____________ = $ _______________ 69.58 ___ SUMA DE CARGOS FIJOS POR HORA $ _______206.00 ___ *Reservas para reparaciones (Multiplicador de uso prolongado por factor de reparación básicos) II.- COSTOS DE OPERACIÓN, CONSUMO. A).- Combustible: E = o Pc Diésel: E = 0.20 X ___ 157.25___ HP. Op. X $___17.56 ___ / lt. = $ 552.26 Gasolina: E = 0.20 X ____________ HP. Op. X $___________ / lt. = = $__552.26__ B).- Lubricantes, filtros, grasa: Precio unitario X Consumo (tabla 21)= Costo / hora Cárter ____83___________ X ____0.108_______ = $ 8.96 Transmisión ____75__________ X ____0.047_______ = $ 3.52 Mandos finales ____70___________ X ____0.065______ = $ 4.55 Funciones Hidráulicas ____70___________ X ___ 0.019______ = $ 1.33 Grasa ____150__________ X ____ 0.022 _____ = $ 3.30 SUBTOTAL (aceites y grasa)= $ 21.66 Filtros (formato2)(cotizar cada máquina de acuerdo al instructivo de operación)=$ 4.51 = $__26.17______ C).- Neumáticos Costo de reemplazo entre horas de uso. Costo / Duración = __42,600.00 / ____4200_____ = 10.14 = $__10.14______ D).- Tren de rodaje: (F. Impacto + F. Abrasividad + Factor Z) X Factor básico (tabla 23) (___ ___ + ___ _____ + __ ___) X___ ______= = $__ ______ E).- Elementos de desgaste especial: Costo / Duración Concepto Costo entre Duración = 1.- _______________ / ___________________ = 2.- _______________ / ___________________ = 3.- _______________ / ___________________ = Total = = $__0.00_______ SUMA CONSUMOS POR HORA $____588.57_ III.- OPERACIÓN. Salario: (S) (salario base) Operador: $_ 435.00__________________ Ayudante ______________ $___198.00 _________________ ______________________ $____________________ Salario / Turno - promedio $ 633.00 Horas / Turno - promedio: (H) H = 8 horas X __0.75____ (factor de rendimiento) = __6 _______ horas Operación (O) O = S / H = $ _____633.00____ / ___6 ______ horas = $___105.50____ SUMA OPERACIÓN POR HORA $___105.50_

COSTO DIRECTO HORA – MAQUINA (H M D) $__900.07_ 263

FORMATO No. 2

PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO DE FILTROS (Tabla 22)

Filtros Motor

Intervalos de cambio 250

No. de filtros ___8___

Costo _398.00_

No. de Costo filtros/2000 hr. total ________ __1.59__

Transmisión

500

___4____ _485.00_

________

__0.97__

Hidráulico

500

___4____ _430.00_

________

__0.86__

-Primario

2000

___1____ _365.00_

________

_ 0.18__

-Final

500

___3____ _387.00_

________

_ 0.58__

-Primario

2000

___1____ _330.00_

________

__0.16__

-Final

1000

___1____ _353.00_

________

_ 0.17__

Combustible

Aire

Costo total de filtros / 2000 horas = $ 4.51__

264

Ejercicio 4 Se requiere conocer el costo-horario de una Camión tipo fuera de carretera modelo 785 montado sobre seis neumáticos con un costo unitario de $17100 con una duración de 4200h., Trabajando en zona “C” con motor a diésel cuyo costo de adquisición es de $932,000.00 pesos se sabe que el valor de rescate es del 12%, la tasa de interés es de 16.5%, la prima del seguro es del 2.7%, factor de operación 0.85, con un factor de rendimiento del 45 min/hora

Costos de insumos (octubre 2017) Combustible: Diésel Gasolina

$ 17.56 $ 16.68

Aceites y grasa: Carter Transmisión Mandos finales Funciones Hidráulicas Grasa

$ 83.00 $ 75.00 $ 70.00 $ 70.00 $ 150.00

Filtros: Motor Transmisión Hidráulico Combustible Primario Final Aire Primario Final

$ 398.00 $ 485.00 $ 430.00

Operador Ayudante de operador

$ 435.00 $ 198.00

$ 365.00 $ 387.00 $ 330.00 $ 353.00

Salario:

265

FORMATO No. 1 PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO: HORA – MAQUINA CONSTRUCTORA: Hoja No. : __1_________________ __GBC “Construcciones” ________ Máquina: ___Camión ___________ Calculó : __Ing. GBC__________ _____________________________ Modelo: ___785_____________ Revisó : ___Ing. EGL__________ OBRA: __Camino vecinal ________ Datos adic. : __Zona “C”__________ Fecha : ______10-10-17_________ DATOS GENERALES: Precio de adquisición : $__932,000.00 _________ Fecha de cotización : ____10-10-17__________________________ Equipo adicional.Vida económica (Ve):__40,000 horas (20 años) (tabla19)_Años ______________ ____ Ninguno_____________ Horas por año (Ha):______2000 horas _________________ _______________________ ________________ Motor: __________ Diésel_______ De _1290 HP (anexo 1, tabla 1) Valor Inicial (Va) : $ __932,000.00 ___________ Factor de operación ______0.85 ____________________________ Valor de rescate (Vr):_12___ % = $ _111,840.00 __ Potencia de operación: ______1096.5__________________ HP. op. Tasa de Interés (i): ___16.5______ % Coeficiente de almacenaje (K): ________0.01______________ Prima seguros (s): ___ 2.7 ______ % Factor mantenimiento (Q): _______0.80 (tabla 20)___________ I.- CARGOS FIJOS. 𝑉𝑎−𝑉𝑟 A) Depreciación: 𝐷 = = (932000+111840)/40000 = $ _______________26.09 __ B) Inversión: C) Seguros: D) Almacenaje: E) *

𝐼=

𝑉𝑒 𝑉𝑎+𝑉𝑟

2 𝐻𝑎 𝑉𝑎−𝑉𝑟

𝑖 = [(932000+111840)/(2*2000)] 0.165

=

$ _______________ 43.05 ___

𝑆= 𝑠 = [(932000-111840)/(2*2000)] 0.027 = $ _______________ 5.53 ___ 2 𝐻𝑎 A= K D = _____0.01*26.09____________ = $ ________________ 0.26 ___ M=QD = ____ 0.80*26.09 ____________ = $ _______________ 20.87 ___ SUMA DE CARGOS FIJOS POR HORA $ _______ 95.80 ___ *Reservas para reparaciones (Multiplicador de uso prolongado por factor de reparación básicos) II.- COSTOS DE OPERACIÓN, CONSUMO. A).- Combustible: E = o Pc Diésel: E = 0.20 X ___ 1096.50__ HP. Op. X $___17.56 ___ / lt. = $ 3850.90 Gasolina: E = 0.20 X ____________ HP. Op. X $___________ / lt. = = $__3850.90__ B).- Lubricantes, filtros, grasa: Precio unitario X Consumo (tabla 21)= Costo / hora Cárter ____83___________ X ____0.531_______ = $ 44.07 Transmisión ____75__________ X ____0.076_______ = $ 5.70 Mandos finales ____70___________ X ____0.292______ = $ 20.44 Funciones Hidráulicas ____70___________ X ___ 0.337______ = $ 23.59 Grasa ____150__________ X ____ 0.022 _____ = $ 3.30 SUBTOTAL (aceites y grasa)= $ 97.10 Filtros (formato2)(cotizar cada máquina de acuerdo al instructivo de operación)=$ 16.34 = $_ 113.44__ C).- Neumáticos Costo de reemplazo entre horas de uso. Costo / Duración = __102600.00 ____ / _____4200__ = = $__24.42______ D).- Tren de rodaje: (F. Impacto + F. Abrasividad + Factor Z) X Factor básico (tabla 23) (___ ___ + ___ _____ + __ ___) X___ ______= = $__ ______ E).- Elementos de desgaste especial: Costo / Duración Concepto Costo entre Duración = 1.- _______________ / ___________________ = 2.- _______________ / ___________________ = 3.- _______________ / ___________________ = Total = = $__0.00_______ SUMA CONSUMOS POR HORA $_3988.76_ III.- OPERACIÓN. Salario: (S) (salario base) Operador: $_ 435.00__________________ Ayudante ______________ $___198.00 _________________ ______________________ $____________________ Salario / Turno - promedio $ 633.00 Horas / Turno - promedio: (H) H = 8 horas X __0.75____ (factor de rendimiento) = __6 _______ horas Operación (O) O = S / H = $ _____633.00____ / ___6 ______ horas = $___105.50____ SUMA OPERACIÓN POR HORA $__105.50

COSTO DIRECTO HORA – MAQUINA (H M D) $__4,190.06_ 266

FORMATO No. 2

PARA EL ANALISIS DEL COSTO DIRECTO DE FILTROS (Tabla 22)

Filtros

Intervalos de cambio

No. de filtros

Costo

No. de filtros/2000 hr. ________

Motor

250

___20___

_398.00_

Transmisión

500

Hidráulico

Costo total __3.98__

___15____ _485.00_

________

__3.63__

500

___15____ _430.00_

________

__3.22__

-Primario

2000

___3____

_365.00_

________

_ 0.54__

-Final

500

___15____ _387.00_

________

_ 2.90__

-Primario

2000

___3____

_330.00_

________

__0.49__

-Final

1000

___9____

_353.00_

________

_ 1.58__

Combustible

Aire

Costo total de filtros / 2000 horas = $ 16,34_

267

Ejercicio propuesto por el manual rendimientos (trabajando en dólares):

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-44.

268

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-45.

269

Fuente. S. A. 1997, Manual de Rendimiento Caterpillar Edición 28, p 19-46.

270