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Estudio de mecánica de suelos 28 de febrero de 2019

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Materia: Maquinaria Pesada y Movimiento De tierra. Carrera: Ingeniería civil Integrantes: Chan Canul Wendy Gabriela Miguel Ariel Hernández Sulvaran Ruth Tique Fabián Fernando Ribon Falcón

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Introducción Las máquinas para movimiento de tierra se caracterizan por ser, robustas y resistentes y son en general equipos autopropulsados utilizados en construcción de: caminos, carreteras, ferrocarriles, túneles, aeropuertos, obras hidráulicas, y edificaciones. Están construidos para varias funcionas como son: soltar y remover la tierra, elevar y cargar la tierra en vehículos que han de transportarla, distribuir la tierra en camadas de espesores controlados, y compactar la tierra. Algunas máquinas pueden efectuar más de una de estas operaciones. Uno de los aspectos importantes en saber sobre la maquinaria pesada es conocer el rendimiento de cada equipo a utilizar y la forma de organizarlo en el ataque, gasto de combustibles, lubricantes, refacciones, control de acarreos según kilometraje, control de horometros de cada equipo, movimiento de tierra semanal mediante control topográfico.

En cuanto a rendimientos de equipos depende el análisis hecho sobre las condiciones de tal equipo que por lo general no siempre se cumple debido a gran cantidad de equipo deteriorado lo cual influye en descomposturas, mal rendimiento de equipo, o la calidad del operador por lo general el contratista deberá tener conocimiento del manejo de la maquinaria a trabajar para obtener mejores resultados y rendimientos

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Contenido Compactación de suelos......................................................................................................3 Características de compactación del suelo..........................................................................4 Objetivo de compactación del suelo....................................................................................5 Propósito y método de compactación del suelo...................................................................6 Métodos empleados para la compactación del suelo...........................................................8 Rendimiento.......................................................................................................................13 Estudios que se necesitan para el grado de compactación.................................................14 Pruebas del laboratorio......................................................................................................15

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3.1 SELECCIÓN DEL EQUIPO ADECUADO. En el mundo de la construcción es de vital importancia visualizar la maquinaria específica que utilizaremos durante una obra, ya que existe un gran catálogo de equipos que podemos elegir en el mercado y esto puede generar confusión al adquirir o rentar una máquina. Es importante conocer los dos tipos de maquinaria que pueden emplearse en las diversas labores de construcción y que mencionaremos a continuación: -Unidades de uso ligero: Son aquellas máquinas destinadas a la construcción de obras civiles o realizar ligeras modificaciones a las mismas, como lo son: casas, parques, bodegas por mencionar algunos ejemplos. Este tipo de edificaciones no requieren de un gran movimiento de tierra por lo que en esta sección la maquinaria que encontramos son vibradores para concreto, revolvedoras, algunas cortadoras entre otros. -Unidades de uso pesado: Son las máquinas especializadas en la actividad constructiva que implican tamaños y pesos relativamente grandes permitiendo una movilidad de cantidades enormes de tierra y materiales, entre las obras representativas para las unidades de uso pesado se encuentra: la construcción de carreteras, presas, la implementación de un cimiento profundo para un edificio, etc. Ejemplos claros de las máquinas de uso pesado son: Excavadoras, tractores, pavimentadoras, compactadores de suelo, cargadores, etc. 3

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Uno de los pilares más grandes que influyen al adquirir maquinaria de uso pesado es el costo de la unidad así como la inversión en mantenimiento, conservación y operación de la misma, estos elementos combinados disminuyen significativamente el costo total de la obra, sin embargo existen otro tipo de variables que pueden ser igual o más importantes que el precio y son: -La correcta definición de operaciones a ejecutar: este es el más importante factor cuando de seleccionar un equipo pesado se habla, ya que se debe establecer el trabajo físico a realizar, el área y la potencia que éste requiere, por lo que es preciso optar por un equipo con dimensiones y capacidades que se adapten a tus necesidades. -Requisitos específicos: En la elaboración de un contrato de construcción se estipulan de forma única todos aquellos resultados deseados por el cliente. En este caso supondremos la necesidad de realizar un relleno compuesto por varias capas de 15 centímetros de espesor del cual un ingeniero de suelos debe verificar, para obtener el resultado deseado se debe elegir un compactador según el material a compactar, debido a esto contamos con una amplia gama de estas máquinas. -Movilidad del equipo: Durante una labor determinada el equipo necesita trasladarse de un lado a otro, el gasto energético de cada movimiento durante la operación constituye un factor clave para los gastos de la operación neta, por lo que la selección correcta de la maquinaria se traduce en un menor costo. 4

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-Es preciso establecer la relación entre las condiciones ambientales o atmosféricas y el funcionamiento de la máquina, esto debido a que ciertos factores como la humedad, la presión, temperatura, etc pueden disminuir u optimizar el funcionamiento de la misma. -Tiempo designado para cada trabajo: Existen múltiples máquinas que pueden realizar un acabado en específico, pero su tiempo de acción es diferente por lo que para realizar el cumplimiento de un contrato en tiempo y forma se debe seleccionar un equipo concreto para cada labor. – La simultaneidad de operaciones o también llamado balanceo del equipo interdependiente es aquel en el que se analiza la compatibilidad de las distintas maquinarias durante un labor conjunta para que éstas promuevan una operación con menor costo económico. -Verificar la adaptabilidad del equipo a otras herramientas de utilidad y su versatilidad: Un tractor es un ejemplo claro de máquina pesada versátil ya que puede cumplir más de un propósito ya sea como excavador de hoja frontal, empujador o como unidad de movimiento frontal, la selección adecuada de éste se traduce en un menor gasto neto. -Efectividad del operador: Muchos equipos de reciente creación como lo es la excavadora CAT modelo 320d han sido implementados con tableros intuitivos y de fácil acceso, el uso de este tipo de tecnología permite una optimización del trabajo por parte del operador. 5

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En SECSA conocemos a detalle la importancia de cada uno de los factores que influyen en la compra del mejor equipo por lo que ponemos a tu disposición un amplio catálogo de máquinas que se adaptan a tus necesidades y un equipo especializado de operadores.

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3.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO Cuando vendemos una máquina, una pregunta recurrente de nuestros clientes es el rendimiento de ésta. Existen diferentes variables que en ocasiones pueden ser favorables y en otras desfavorables, estos factores se deben tener muy presentes pues de estos depende en gran medida la adecuada obtención de resultados esperados en el tiempo programado.

1. PRIMARIOS 

Factores humanos: Factores humanos Destreza y pericia de los operadores



Factores geográficos: Condiciones de trabajo y condiciones climáticas según su ubicación y altitud media



Naturaleza del terreno: Para establecer el tipo o tipos de maquinaria a utilizarse desacuerdo al material que conforma el terreno, en el cual se va a trabajar (rocoso, arcilloso, pantanoso etc.)

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2. SEGUNDARIOS 

Proporciones del equipo



Metas por alcanzar



Distancia en la que los materiales deben transportarse o moverse



personal



Uso adecuado del equipo

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3.3 CALCULO DE RENDIMIENTOS Rendimiento de los tractores-niveladores (de orugas) El rendimiento de un tractor se expresa en metros cúbicos por hora y depende de varios factores: habilidad del conductor, naturaleza del terreno, humedad y estado de los materiales y organización de las obras. A título indicativo se dan en el

siguiente Cuadro algunas cifras.

Corresponderá al capataz de las obras interpretarlas y traducirlas en función de las condiciones locales.

POTEN CIA

DEL

TRANSPORTE A 30 M.

TRANSPORTE A 60 M.

Regreso a 4

Regreso a

TRACTOR Km./hora 150/18 95 0 100/12 80 5 75/85

60

Regreso a

Regreso a 8

8 Km./hora

4 Km./hora

Km./hora

175

50

60

150

45

50

105

35

40

-El rendimiento con cuchilla inclinable es de un 15 a un 25 por ciento mayor que con cuchilla recta.

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Motoniveladora

-Máquina autopropulsada sobre ruedas, con una hoja ajustable situada entre los ejes delantero y trasero que corta, mueve y extiende materiales con fines generalmente de nivelación. 10

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-Motoniveladora - Moto niveladora, también conocida por "Grader". Se utiliza para mezclar los terrenos, cuando provienen de canteras diferentes, para darle una granulometría uniforme, y disponer las camadas en un espesor conveniente para ser compactadas, y para perfilar los taludes tanto de rellenos como de cortes. -En el caso de grandes proyectos lineales como son las carreteras o campos aéreos las máquinas usadas para este fin son las motoniveladoras, aunque hay también máquinas especiales que logran el acabado de secciones de pavimento. -Las motoniveladoras son máquinas de usos múltiples usadas para dar acabado, conformar la pendiente de un banco o de una cuneta. Se usan también para mezclar, esparcir, desplegar, nivelar y seleccionar material, en operaciones de desbroce ligero, construcción general y el mantenimiento de caminos de tierra (Ver Figura 7.1). El principal propósito de una motoniveladora es cortar y lo hace con una cuchilla, limitadas a hacer cortes laterales en materiales medios a duros, ya que no pueden usarse para excavación pesada. Una motoniveladora puede mover pequeñas cantidades de material pero no puede realizar el trabajo de un tractor debido a la resistencia de su estructura y la posición de la cuchilla. -Las motoniveladoras son capaces de trabajar en pendientes tan empinadas como

Sin embargo, no se recomienda el uso de motoniveladoras 11

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para construir cunetas que corren de manera paralela a tales pendientes porque pueden tener un centro de gravedad comparativamente alto y la presión lateral en un punto crítico de la cuchilla puede producir la volcadura de la máquina. Las motoniveladoras son capaces de cortar cunetas de manera progresiva a una profundidad de 90 cm Para cortar cunetas más profundas puede ser más económico usar otro tipo de equipo. -Los componentes de la motoniveladora que realmente hacen el trabajo son la cuchilla y el escarificador. La cuchilla puede rotar en forma circular.

POSICION ANGULAR DE

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Los modelos más sofisticados pueden mover la cuchilla en diversas posiciones

por

debajo

de

la niveladora o a los lados

También puede

desplazarse horizontalmente para incrementar su alcance más allá del ancho del equipo.

DESPLAZAMIENTO LATERAL DE LA CUCHILLA

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Cuando la cuchilla se inclina más, la velocidad lateral se incrementa, de modo que el material no se empuja hacia delante tan rápido y se puede hacer un corte más profundo. La forma y el mantenimiento de la mayoría de las vías, requiere un ángulo de 25° a 30°. El ángulo debe disminuir para el esparcido e incrementarse para cortes y cunetas. Este ángulo de la cuchilla influirá luego en la producción. Estimación de la producción

La producción de una motoniveladora depende mucho del tipo de trabajo en la que se use. Por ejemplo, para nivelar superficies, cortando el material de las salientes y usándolo para rellenar las hondonadas el volumen de material no es significativo, de modo que la producción se mide en unidades de área por hora. De manera similar para las actividades de refine, esparcido y batido de material en obra, aunque para estas dos operaciones se puede usar algunas veces unidades de volumen por hora. En labores de formación o limpieza de canaletas,

la producción se mide en unidades de longitud por hora.

Schexnayder (2002) recomienda una fórmula para estimar el tiempo que le toma a la motoniveladora realizar un trabajo. La expresión recomendada se expresa en la siguiente ecuación. 14

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pD T total = SE

Donde: p es el número de pasadas requeridas. D es la distancia de viaje en cada pasada. S es la velocidad de la niveladora en cada pasada. E es el factor de eficiencia del trabajo.

-El número de pasadas depende de los requerimientos del proyecto y se estima antes de iniciar el trabajo. La distancia por pasada también debe establecerse con anterioridad. Conociendo además el ancho efectivo de la cuchilla (Bef) es posible determinar la producción, dividiendo el producto de la distancia y el ancho entre el tiempo hallado anteriormente, como se expresa en la siguiente ecuación. D Bef P= 15

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T total

El ancho efectivo se considera como la proyección del ancho de la cuchilla en un plano perpendicular al eje longitudinal de la motoniveladora. Conociendo el ángulo con que se coloca la cuchilla para hacer el trabajo se puede estimar con la siguiente ecuación.

Bef = B cos a

Al reemplazar en la ecuación de la producción el valor de Ttotal se obtiene la producción en función del ancho, la velocidad y el número de pasadas, según la ecuación siguiente. Bef S E P= p

La velocidad es el factor más difícil de estimar. Conforme el trabajo avanza, las condiciones pueden requerir que la velocidad estimada se incremente o disminuya. Se debería registrar la velocidad de trabajo cada vez, porque depende mucho de la habilidad del operador y el tipo de material. 16

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Siempre debería trabajarse a la máxima velocidad que el operador y las

condiciones

del terreno

lo

permitan.

Si

se

requiere

una menor

velocidad, es mucho mejor usar un cambio menor que correr a menos de la máxima velocidad. En el siguiente cuadro se muestran los rangos más apropiados de los cambios a usar en las diferentes operaciones, bajo condiciones normales.

Rango de cambios adecuados para las operaciones de la motoniveladora.

OPERACIÓN Mantenimiento de caminos Preparación de solares

CAMBIO Segunda a tercera Tercera a cuarta

Mezcla o batido de material

Cuarta a sexta

Trabajos en pendientes laterales

Primera

Construcción y limpieza de zanjas

Primera a segunda

Nivelación de acabado

Segunda a cuarta

-En cuanto a la eficiencia, un valor aceptable para las niveladoras es de 60% ó 36 min. /h. Este valor considera la variación en el número de pasadas durante el trabajo en el campo. La habilidad del operador junto con el planeamiento es lo más importante para eliminar las pasadas innecesarias. Por ejemplo, si se requiere de 4 pasadas para completar un proyecto, cada 17

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pasada adicional implica un incremento de tiempo y dinero. Cuando se hace un número de pasadas sobre una distancia relativamente corta (menos de 300 m.), es más eficiente mover en reversa la niveladora hasta el punto de inicio que girar y continuar el trabajo a partir del punto final. El giro puede dañar la superficie, especialmente si se trata de trabajos de acabado y nunca debe girarse sobre una capa bituminosa. Por otro lado, una presión excesiva de las llantas puede causar una pérdida de contacto con la superficie del camino, produciendo una pérdida de tracción. Una diferencia de presión de aire entre las llantas posteriores produce deslizamiento y el colapso de la niveladora. Es necesario mantener las llantas infladas a la presión correcta para obtener buenos resultados. Otra posible fórmula para el cálculo de la producción de manera muy rápida está en función de la potencia, con la expresión de siguiente.

P [m3 / h] = 2.3HP

Esta fórmula considera una eficiencia de 50 min. /h. Para valores de eficiencia distintos, será necesario aplicar un factor de corrección equivalente a E/50, siendo E el nuevo valor de eficiencia en min./h.

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Cargador Frontal

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Los cargadores son tractores equipados con un cucharón excavador montado sobre brazos articulados sujetos al tractor y que son accionados por medio de dispositivos hidráulicos. Estas máquinas están diseñadas especialmente para trabajos ligeros de excavación de materiales suaves o previamente aflojados. Básicamente existen dos tipos de cargadores, dependiendo de su tipo de tracción, pudiendo ser de carriles y de llantas neumáticas. Los botes para cargadores por su utilización se dividen de la manera siguiente: Bote ligero, para rezaga de tierra, material de poco peso volumétrico. Bote de espada, que se utiliza en operaciones de carga de roca; está debidamente reforzado para el uso que se le da. Bote o cucharón de dientes, para ataque y carga de materiales pesados.

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La cuchara normal posee un borde cortante en la parte inferior, con o sin dientes de penetración. Existen numerosos tipos de cucharas según los trabajos a que se destinen: cuchara corta reforzada para canteras, cuchara con nervios y cuchara con borde de ataque en V para carga de rocas en pila. Por ser una máquina versátil se puede cambiar el cucharón por otros implementos como: rompehielos, perforadora, etc.

UTILIZACIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.

Muy ligera de empleo, la pala cargadora es utilizada para

- La carga de todos los materiales, con la cuchara apropiada.

- La excavación, en terreno llano, de materiales sueltos o disgregados.

- El desmonte de terrenos blandos.

- La limpieza.

- El extendido y la nivelación de materiales.

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

- El ripado de vía férrea, etc.

DETERMINACION DEL RENDIMIENTO DE UN CARGADOR.

La producción en este tipo de equipo se calcula multiplicando la cantidad de material que mueve el cucharón en cada ciclo por el número de ciclos/hora, siendo la capacidad nominal del cucharón afectado por un determinado factor de carga.

Factores de carga para diversos materiales

MATERIAL SUELTO Material húmedo

FACTOR 0.95

Agregado de concreto

0.95

de 1/8" - 7/8" de 3/8 - 3/4" de 3/4 - 1½

0.90 0.92 9.87

mayores de

0.60 - 0.85

1½

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Factores de Excavación

MATERIAL

EN FACTOR

BANCO Clase I

0.85

Clase II

0.78

Clase II-A

0.71

El tiempo de ciclo se compone de

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Tiempo de carga

básica (fijo) traslación

Tiempo de ida (variable)

EJEMPLO

DE

Tiempo de descarga

básica

Tiempo de regreso

traslación

Tiempo de acomodo

básico

RENDIMIENTO

DE

UN

CARGADOR

FRONTAL

CATERPILLAR CAT 922 – B 24

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Capacidad

:

Potencia :

80HP

Peso

:

1.15 m

3

7,530 Kilos

El rendimiento es:

3.600x Q x F x E x K R=

(m

3

/h)

Cm

Donde

:

Q = Capacidad del cucharón = 1.15 m

3

F = Factor de conversión = 1.3 E = Factor de eficiencia de la máquina = 0.8 K = Factor de eficiencia del cucharón = 0.8 Cm= Tiempo que dura un ciclo de trabajo = 20 seg.

Reemplazando estos valores:

25

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

3,600 x 1.15 x 0.8 x 0.8 x 1.3 R=

=172 m

3

/h

20

R= 172 x 8 R= 1,376 m

3

/día

Volquete

26

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-Camión dotado de una tolva con accionamiento hidráulico, dependiendo del tamaño y capacidad de la tolva podemos clasificarlos como volquetes de 6, 8, y 15 m3. -Existen también camiones industriales de gran tonelaje de 50 a 180 Tn. -Los volquetes pueden recorrer grandes distancias, transportando material, siendo en movimiento de tierras el elemento indispensable para ejecutar los trabajos. USOS Recolección, traslado y descarga del material., etc.

EJEMPLO EN EL TRANSPORTE PAGADO CON VOLQUETES Marca

:

Dodge 27

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Capacidad

:

5.00 m

Potencia :

190 HP

3

Cálculo del número de volquetes – hora que se necesitan para transportar el material abastecido por un cargador frontal. Utilicemos la siguiente fórmula:

Y (T + D + L) N= 60 x C x E

Donde: N = Número de volquetes Y = Volumen abastecido por el cargador frontal T = Tiempo de viaje en minutos L = Tiempo de carga en minutos D = Tiempo de descarga en minutos C = Capacidad de cada volquete en m

3

E = Factor de eficiencia -Tomando como unidad básica al cargador frontal CA1

922 –B cuyo

rendimiento es . Y = 172 m

3

/h 28

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Asumimos distancia a la cantera = 5 km.

Cálculo del tiempo que dura un ciclo de trabajo:

Si consideramos: Velocidad del volquete cargado

= 20 Km. /h

Velocidad del volquete descargado = 40 Km. /h

Tiempo total de viaje =

5.000mx 60mín 40 km/h1,000 m

+

5.000 mx 60mín 20km/h1,000m R= 22.5 mín. Tiempo de descarga = 3 mín. Tiempo de descarga = 2 mín. Tiempo total por ciclo = 22.5 + 3 + 2 = 27.5 mín. Reemplazando valores: N =

172(22. 5+3+2 ) 60 x 5 x 0 . 8 29

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

N = 19.71 N = 20 volquetes CUADRO DE RENDIMIENTO PARA VOLQUETES CON

DISTANCIA

VELOCIDAD DE TRANSPORTE Velocidad cargado Velocidad descargado Tiempo descarga Tiempo cargado Tiempo

del del de de de

camión 20km/h

20 Km./h

30 Km./h

30 Km./h

40 Km./h

40 Km./h

5 mín.

5 mín.

5 mín.

4d

3d

2d

2d

1.5 d

1.50d

5+5d

5+4.5d

5+3.5d

camión carga

y

recorrido recorrido

descargado Tiempo total por ciclo

Tiempo útil / día de trabajo = 480 mín. x 0.90 = 432 mín. / día

Número de viaje es =

432 mín ciclo

432 mín ciclo Rendimiento =

x5m

2162 mín ciclo Rendimiento =

(m

3

3

x volquete

/ día)

Rodillo Vibratorio Y Neumático

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

VIBRATORIO

VIBRATORIO LISO

VIBRATORIO PATA DE CABRA

-Es un equipo pesado que sirve para la compactación de grandes superficies, es utilizado principalmente en la construcción de carreteras.

-El rodillo cuenta con una masa en forma de cilindro envuelto en una plancha de acero a manera de coraza, dependiendo del peso de esta masa denominada " ROLA ", se define el tipo de máquina pudiendo ser de 8, 10, 15 o más toneladas, dependiendo del uso marca y modelo.

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

-El rodillo puede ser autopropulsado, o de tiro, siendo en el segundo caso, jalado por otra máquina que puede ser un tractor agrícola, o sobre ruedas, un cargador, etc.

-El diseño de la rola puede ser liso o con cocada, el segundo se denomina comúnmente "Pata de Cabra".

-Estas máquinas, por su sencillo manejo y por consistir su trabajo en ir y venir repetidas veces por el mismo camino, son las que mayores índices de accidentabilidad presentan, fundamentalmente por las siguientes causas:

-Trabajo monótono que hace frecuente el despiste del maquinista provocando atropellos, vuelcos y colisiones. Es necesario rotaciones de personal y controlar períodos de permanencia en su manejo.

-Inexperiencia del maquinista pues, en general, se dejan estas máquinas en manos de cualquier operario con carnet de conducir o sin él, dándole unas pequeñas nociones del cambio de marcha y poco más. El conductor estará en posesión del carnet de conducir y de capacitación para el manejo de maquinaria pesada.

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

-Los compactadores tienen el centro de gravedad relativamente alto, lo que les hace muy inestables al tratar de salvar pequeños desniveles produciéndose el vuelco.

-Se prohibirá realizar operaciones de mantenimiento con la máquina en marcha.

-Se asegurará el buen estado del asiento del conductor con el fin de absorber las vibraciones de la máquina y que no pasen a operario.

-Se dotará a la maquinaria de señales acústicas intermitentes de marcha hacia atrás.

NEUMATICO

RODILLO NEUMATICO

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

El rodillo neumático es particularmente adecuado para el acabado de superficies, debido a una mejor y más precisa adecuación del agregado en la mezcla. 34

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Se usa generalmente para la segunda compactación en un asfalto, que deben seguir a la compactación inicial tan de cerca como sea posible y mientras la mezcla está aún a una temperatura que permita alcanzar la máxima densidad.

Combina las virtudes de la compactación tradicional con el estado del arte de la tecnología de la tracción. Esta combinación usa un ensayado y comprobado diseño con 8 ruedas junto a un nuevo sistema de tracción hidrostática. Bomag utiliza una eficiente tracción directa hidráulica. La aceleración y el frenado se consiguen casi exclusivamente con el pedal acelerador.

-A continuación algunos cuadros con características de compactadores de mayor uso

Compactadores De Tierra

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Model

Peso en orden de Motor

Potencia bruta

o

trabajo Cat

3176

815F

240 hp / 179 kW

20.755 kg

354 hp / 264 kW

32.734 kg

ATAAC C15 825H

CAT

ACERTTM

Compactadores De Rellenos Sanitarios

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Peso en orden de Modelo

Motor

Potencia bruta trabajo

Cat

3406E

816F

240 hp / 179 kW

23.748 kg

401 hp / 299 kW

36.967 kg

544 hp / 413 Kw

53.682 kg

ATAAC Cat

C15

826H ACERTTM Cat 836H

C18

ACERTTM

COMPACTADORA VIBRATORIOS DE SUELOS

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RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Ancho Modelo

del

Peso en orden Potencia bruta

tambor CP

de trabajo

1.270 mm

83 hp / 62 kW

4.620 kg

1.700 mm

100 hp / 75 kW

7.145 kg

2.130 mm

130 hp / 97 kW

11.320 kg

2.130 mm

150 hp / 112 kW

11.555 kg

2.134 mm

173 hp / 129 kW

16.800 kg

1.270 mm

83 hp / 62 kW

4.390 kg

1.700 mm

83 hp / 62 kW

6.745 kg

1.700 mm

100 hp / 75 kW

6.745 kg

2.134 mm

130 hp / 97 kW

10.485 kg

323C CP

-

433E CP

-

533E CP

-

563E CP

-

663E CS

-

323C CS

-

423E CS

-

433E CS

-

38

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

533E CS

2.130 mm

150 hp / 112 kW

11.120 kg

2.130 mm

150 hp / 112 kW

13.570 kg

2.130 mm

150 hp / 112 kW

15.100 kg

2.134 mm

173 hp / 129 kW

17.100 kg

2.134 mm

179 hp / 134 kW

18.500 kg

563E CS

-

573E CS

-

583E CS

-

663E CS

-

683E

COMPACTADORES VIBRATORIOS DE ASFALTO

39

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Ancho

del

Modelo

Peso

en

Potencia bruta tambor

orden de trabajo

CB - 113

880 mm

22 hp / 16.1 kW

1.500 kg

CB - 114

800 mm

22 hp / 16.1 kW

1.500 kg

CB - 214E

1.000 mm

32.7 hp / 24.4 kW

2.450 kg

CB - 224E

1.200 mm

32.7 hp / 24.4 kW

2.630 kg

CB - 225E

1.200 mm

32.7 hp / 24.4 kW

2.300 kg

CB - 334E

1.300 mm

46.0 hp / 34.1 kW

3.940 kg

CB - 335E

1.300 mm

50.0 hp / 37.3 kW

3.670 kg

CB - 434D

1.500 mm

63.0 hp / 62.0 kW

4.400 kg

CB - 534D

1.700 mm

130.0 hp / 97.0 kW

10.380 kg

2.000 mm

130.0 hp / 97.0 kW

11.300 kg

2.130 mm

145.0 hp / 108.0 kW

12.800 kg

CB - 534D XW CB - 634D

REDIMIENTO DE RODILLOS

-Con el Tipo tandem estático autopropulsado Potencia :

90HP

Peso

:

12,000 Kilos

La fórmula del rendimiento es: 40

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Material compactado

R =

Ex 60 xFxSxDxW N

m

3

/h

Donde:

E=Factor de eficiencia de la máquina = 0.8

F= Factor de conversión (material suelto a compactado) = 0.75

S= Velocidad de compactación = 3.98 km/h = 66.3 m/seg.

D= Espesor del material suelto = 0.15 mt.

W=Ancho efectivo del rodillo = 1.90 mt.

N=Número de pasadas = 4

Reemplazando:

41

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

0.8 x60 x 0.75 x66.3 x0.15 x 1.93 4 R =

R = 172 m

3

R = 1.382 m

/h

3

/día

Rendimiento en m2/h

R =

Ex 60 xSxW N

0.8 x60 x 66.3 x1.93 4 R =

R = 1,535 m

R = 12,284 m

2

/h

2

/día

42

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

43

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

EXCAVADORAS

44

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

-Se denomina pala excavadora a una máquina utilizada en construcción para excavar. -Aunque no es preceptivo, las excavadoras modernas tienden a ser del tipo retroexcavadora, las cuales son en esencia un tractor que en su parte delantera lleva una pala cargadora y en la trasera un brazo excavador, por lo cual excavan zanjas mientras avanzan. Esa disposición permite que la máquina se desplace por un terreno todavía no excavado, y permite que el brazo tenga buena movilidad hacia los costados. -Las excavadoras más potentes son las giratorias sobre ruedas. Las máquinas giratorias también se pueden desplazar sobre orugas, con lo cual pueden aumentar substancialmente su potencia, también se incrementa su versatilidad para desplazarse por terrenos abruptos.

45

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

DETALLES

GRAFICOS

DE

LA

PRESENTACION

DE

UNA

RETROEXCAVADORA

46

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

-El equipo retroexcavadora permite:

- La extracción del material bajo el nivel del suelo, pudiendo efectuarse el trabajo también bajo el agua.

- La excavación de zanjas estrechas.

- La excavación de canales (saneamiento, riego, etc.)

- La carga sobre medio de transporte, etc.

- Acarreo de material a distancias cortas.

- Carguío de material.

Funciones De Rendimiento De Una Retroexcavadora 47

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Una retroexcavadora, tiene una capacidad teórica que varia con las clases de tierras y con el tamaño de sus aditamentos. Si se conoce la capacidad de sus aditamentos, puede determinar. El rendimiento aproximado de una maquina estimando el número de pasadas que pueda efectuar en una hora. Según el jefe de movimientos de tierras de la obra el rendimiento de la maquina es de unos 60 metros cúbicos por hora. La capacidad aprox. De del cargador de la retro puede determinarse a través de la carga que traslada este las mediciones reales de las cargas representativas darán mejores resultados que las estimaciones. El tiempo total de un equipo para la carga de tierra (TT) es, básicamente, la suma de cuatro componentes; tiempo de carga (TC); tiempo variable de movimiento con carga (TVC); tiempo variable de traslado del equipo vació (TVV); tiempo de vaciado. TT = TC + TVC + TV + TVV. Para

estimar

la

productividad

de

una

retroexcavadora

se

debe

descomponerse su ciclo de trabajo en partes significativas. La retroexcavadora estará cargada durante una parte de su recorrido, por lo que no es necesario separar el tiempo de carga de esta operación. Se tiene el tiempo variable (TVC`) que usa el empujador en su recorrido con la carga, y el tiempo (TVV`) que utiliza en regresar en reversa para tomar la siguiente carga, lo cual hace con el cargador levantado y vacío. Cada uno de estos tiempos variables puede 48

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

determinarse simplemente dividiendo la distancia recorrida entre la velocidad de marcha, en metros por minuto (m/min.) para el engranaje empleado. -Los tiempos variables determinados de esa manera, no toman en cuenta el tiempo que toma llegar del reposo hasta la velocidad regulada del trayecto, o viceversa. A este tiempo adicional se le conoce como tiempo de aceleración o de desaceleración, y se le considera como tiempo fijo (TF) a causa de su naturaleza constante. Si se hace el viaje en cualquier dirección en un engranaje que solo requiera el cambio de marcha hacia delante a reversa, se puede considerar que el tiempo fijo del empujador es de 0.10 a 0.15 minuto. Si es necesario un cambio adicional a una velocidad mas alta en cualquiera de las dos direcciones, el tiempo fijo podría estimarse en 0.20 a 0.30 minuto. El tiempo total de ciclo del empujador se determina por una modificación de la ecuación. TT = TF + TVC` + TVV`.

Cisterna

49

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

-Utilizado en la construcción principalmente en el traslado de agua para la complementación el la preparación del concreto y otros tipos de componentes empleados en una obra.

-los camiones cisternas son de diferentes capacidades y volúmenes, dependiendo de la magnitud y tamaño del proyecto y acorde con las utilidades de la empresa esta maquinaria cobrara mayor importancia.

RENDIMIENTO DE UN CAMION CISTERNA MARCA DODGE 1-500 50

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Potencia :

190HP

Capacidad

:

2,000 galones

Distancia media de transporte = 2.00 Km.

Cálculo del tiempo que dura un ciclo de trabajo

Tiempo de llenado de vaciado

= 30 mín.

Tiempo de recorrido cargado (V = 30 Km. / h)

= 4 mín.

Tiempo de recorrido descargado (V = 40 Km. / h)= 3 mín.

Tiempo total por ciclo

= 37 mín.

Tiempo por día de trabajo

= 480 mín. / día

Tiempo útil por día de trabajo

= 480 x 0.9

Número de viajes por día =

432 37

= 11.68 = 12 viajes / día

51

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Volumen transportado por día = 2,000 GAL x 12 = 24,000 GAL / día

Volumen en m

3

por día

=

24,000(3.875) 1,000

=93 m

3

/día

52

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

DATOS IMPORTANTES PARA MAQUINARIAS

FACTORES DE CONVERSION DE MATERIALES

CLASE DE MATERIAL CONVERTIDO A ESTADO ACTUAL NATURAL SUELTO ARENA NATURAL 1 1.11 SUELTO 0.9 1 COMPACTADO 1.05 1.17 TIERRA ARCILLOSA ARENOSA NATURAL 1 1.25 SUELTO 0.8 1 COMPACTADO 1.11 1.39 ARCILLAS NATURAL 1 1.43 SUELTO 0.7 1 COMPACTADO 1.11 1.39

COMPACTADO 0.95 0.86 1 0.9 0.72 1 0.5 0.63 1

FACTORES DE EFICIENCIA EN MAQUINARIAS

53

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

ESTADO

FACTOR

Excelente

83%

Buena

78%

Normal

72%

Pobre

63%

Muy pobre

52%

-Se considera excelente a una maquina nueva, a partir de buena hasta muy pobre la maquina tendrá. un uso mayor al año.

CONCLUSIONES

54

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

-La tendencia actual en el diseño de la maquinaria pesada en la construcción civil es:

-Aumento del rendimiento sin aumentar considerablemente el tamaño de la máquina, incidiendo en la mayor rapidez del trabajo.

-Ejecución de operaciones diversas con una misma máquina.

-Mandos reguladores en controles más precisos y fáciles de maniobrar.

-Aumento de la potencia de motores y de capacidades de las máquinas.

-Mejores materiales y detalles de construcción mejor concebidos y realizados.

55

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Algunos ejemplos de maquinaria pesada

56

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

-se ejecuta un trabajo de excavación con buldózer en un terreno arcillo – arenoso y cuya distancia de trabajo es de 30 metros con una capacidad de lampon de 2.5 m3 cuya maquina trabaja con una eficiencia

de 80% y la

velocidades de carga y vacío son de 2.4 y 4 k/h respectivamente, determinar el rendimiento de la maquina.

Solución

Formula de rendimiento

Q x E x F x 60

R= Cm Donde:

R = rendimiento de la maquina m3/h

Q = capacidad del lampon m3

F = factor de conversión de materiales (depende de la

naturaleza del

terreno)

57

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

E = eficiencia

Cm = tiempo que demora un ciclo de trabajo (min.)

60 = min. X hora de trabajo

En el problema tenemos

Q = 2.5 m3

E = 80%

De la distancia y velocidad sacamos el tiempo que demora un ciclo = 1.53 min.

F = 1.25 según cuadro de conversión

Reemplazando:

2.5 x 0.8 x 1.25 x 60 58

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

R= 1.53

R= 98 m3/h -Se ejecuta un trabajo con empujador angulable, un material que será compactado en un terreno constituido por arcilla. Se recorre una distancia de 40 metros. Determinar el rendimiento de la maquina que actúa con una eficiencia normal cuya capacidad del lampon es de 2.65 m3 , al trabajar sin carga esta maquina aplica una velocidad de 4.5 Km./h y con carga 2.4 Km./h.

Solución

De la formula Q x E x F x 60 R= Cm

Q = 2.65

59

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

E = eficiencia norma = 0.72 = 72%

F = 0.63

Cm = 1.86 min.

Reemplazando en la formula tenemos:

2.65 x 0.72 x 0.63 x 60 R= 1.86 R= 38.77 m3/h 3.3 UTILIZACION DE SOFWARE 1.2.3.1 Definiciones La producción o rendimiento de una maquina es el número de unidades de trabajo que realiza en la unidad de tiempo, generalmente una hora: Producción = unidades de trabajo / hora Las unidades de trabajo o de obra más comunes empleadas en el movimiento de tierras son

60

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

m 3 o la tonelada, pero en otras actividades de la construcción se usan otras más adecuadas. La unidad de tiempo más empleada es la hora, aunque a veces la producción se expresa por día. 27 Antes de conocer los diferentes rendimientos de máquinas es necesario familiarizarnos con algunos términos como son:  Factor de Abundamiento: es una propiedad física del terreno de expanderse cuando es removido de su estado natural, se puede calcular a traves de la siguiente formula: F.V= (B/L – 1) (1) donde: F.V= % de abundamiento B= peso de la tierra inalterada L= peso de la tierra suelta En la tabla 1 se puede observar algunos factores de expansión o abundamiento. Tabla 1: Factor de Abundamiento 61

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Clases de tierra Porcentaje de expansión Arena o Grava Limpia de 5 a 15% Suelo Artificial de 10 a 25% Tierra Lama de 10 a 35% Tierra Común de 20 a 45% Arcilla de 30 a 60% Roca Solida de 50 a 80% Fuente:Facultadecienciasmatematicasfisicasyquimicas/ingenieríacivil/07/con struccionescivilesII/Rendimientodemaquinas http://www.sisman.utm.edu.ec/libros.  Tiempo de un Ciclo (T): Este concepto está ligado a las diferentes operaciones que emplean algunas máquinas para completar correctamente un trabajo, el tiempo de un ciclo contempla maniobras, carga, descarga, espera, retorno, acarreo, etc.  Capacidad de los Receptaculos (Q): Se refiere a la capacidad que tienen los diferentes elementos de las maquinas como son cucharones de excavar y cargar,

62

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

cuchillas de bulldozer, cuchillas de motoniveladoras, etc. Esta viene dada por el fabricante. 28  Factor de Eficiencia del Cucharon (K): es la relación que existe entre la cantidad de material que hay en el receptáculo y la capacidad real del mismo. K= material cargado por el receptáculo/capacidad nominal del receptáculo.  Factor de eficiencia de la maquina (E): también conocido como factor de rendimiento de trabajo o eficiencia, básicamente este factor representa las pérdidas de rendimiento del equipo las cuales están en función directa con las condiciones de la máquina, de la adaptación que se tenga para cierto trabajo y las condiciones de la obra. El factor de eficiencia depende de: las condiciones de administración y las condiciones de la obra Las condiciones de la obra son: superficie del terreno, topografía, condiciones climáticas, 63

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

adaptabilidad de la máquina. Las condiciones de administración son: estado de la máquina, coordinación del trabajo entre equipos. En la tabla 2 se dan los factores de eficiencia en función de estas condiciones. Tabla 2: Factores de Rendimiento de Trabajo en Función de las Condiciones de la Obra y de la Calidad de la Administración Condiciones de la obra Coeficiente de administración o gestión EXCELENTE BUENA REGULAR MALA EXCELENTES 1.00 0.84 0.81 0.76 0.70 BUENAS 0.95 0.78 0.75 0.71 0.65 REGULAR 0.85 0.72 0.69 0.65 0.60 MALAS 0.75 0.72 0.69 0.65 0.60 Fuente:Facultadecienciasmatematicasfisicasyquimicas/ingenieríacivil/07/con struccionescivilesII/Rendimientodemaquinas http://www.sisman.utm.edu.ec/libros. A continuación los rendimientos de algunas máquinas: 29

64

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

 Rendimiento de bulldozer: básicamente el rendimiento de estas máquinas depende del tipo de hoja y su capacidad, así como de la eficiencia del operador y de la clase de material en que trabaja. Su cálculo se hace de la siguiente ecuación : R = 60*E*Q*K/T*F.V (2) Donde: R = rendimiento en m3 / hora E = eficiencia general Q = capacidad de carga de la cuchilla en m3 K = coeficiente de carga T = tiempo de un ciclo F.V = factor de abundamiento  Rendimiento de cargadores : en función de la siguiente formula, el rendimiento de los diferentes tipos de cargadores es : R = 60*Q*K*E(0.764)/T*F.V (3) Dónde: R= rendimiento en m3 / hora Q= capacidad nominal del cucharon K= factor de llenado del cucharon 65

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

E = factor de rendimiento de trabajo T = tiempo de un ciclo (minutos) F.V = factor de abundamiento  Rendimiento de excavadoras : los factores que deben tomarse para el cálculo del rendimiento son :  Tipo de material  Profundidad real del corte  Angulo de giro 30  Dimensión del equipo frontal  Eficiencia del operador  Condiciones del equipo y obra  Capacidad del vehículo Por lo tanto la formula con que se calcula el rendimiento para estas máquinas es: R = 3600*Q*E*K(0.764)/T*F.V (4) Dónde: R = rendimiento en m3 / hora medidos en el banco Q = capacidad o volumen del cucharon E = factor de rendimiento de la maquina 66

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

K = factor de llenado del cucharon (depende de las dimensiones y capacidad del cucharon. F.V = factor de abundamiento T = tiempo del ciclo en segundos  Rendimiento de motoniveladoras: la forma general de calcular el rendimiento de esta máquina es teniendo en cuenta el tiempo de trabajo y la siguiente formula: T = D*N/V*E (5) Dónde: T = tiempo requerido para efectuar el trabajo D = distancia recorrida en cada pasada N = número de pasadas que se requiere para realizar el trabajo V = velocidad de operación (km/hr) E = factor de rendimiento de trabajo  Rendimiento de compactadores: la obtención del rendimiento de estas máquinas en general, se mide a través de un promedio en el que se considera el número de pasadas que necesita hacer una máquina, para obtener la compactación deseada. La fórmula es la siguiente: 67

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

31 R = A*V*e*C*10/N (6) Dónde: R = rendimiento en M3/hr A = ancho compactado por la maquina en m V = velocidad en km/hr e = espesor de la capa a compactar en cms C = coeficiente de reducción (0.6-0.8) N = número de pasadas para obtener la compactación requerida 1.2.3.2 Factores que afectan el rendimiento de maquinaria pesada en los movimientos de tierras Se Tendrá en consideración:  Características del terreno, tales como: cohesión, densidad, compacidad; son factores que influyen en el rendimiento de la maquinaria.  El tipo de terreno, que condiciona el rendimiento de los equipos empleados, ya que determina variaciones en los costos que dependen de la dureza o grado de compactación. A mayor dureza y compactación menor será el rendimiento de la excavación. 68

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

 Factores intrínsecos del terreno, tales como: asentamientos, niveles freáticos, zonas plásticas, que pueden incrementar la medición.  Tiempo (CICLO, PRODUCCIÓN HORA), costo y eficiencia en condiciones óptimas de la maquina dependen directamente del operador.  Formas de ejecutar las excavaciones, teniendo en cuenta profundidad, sección, altura, etc.; orientará hacia el tipo de maquinaria más adecuada a emplear. 32  Factores externos, tales como factores climáticos, tendidos aéreos o subterráneos, edificaciones vecinas, tráfico, que pueden hacer que se paralice la excavación  Topografía del terreno, pendiente  Volúmenes a remover.  Áreas.  Distancias a recorrer por máquinas y equipos. Para carga y transporte de tierras se especifican unidades de obra en función a la distancia a vertedero. A mayor distancia, menor rendimiento de la unidad de obra. 69

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Las unidades de obra se clasifican en función de la distancia (km). 1.2.4 Fundamentos de estadística 1.2.4.1 Concepto de población y muestra El concepto de población en estadística va más allá de lo que comúnmente se conoce como tal. Una población se precisa como un conjunto finito o infinito de personas u objetos que presentan características comunes. Algunas definiciones de población: "Una población es un conjunto de todos los elementos que estamos estudiando, acerca de los cuales intentamos sacar conclusiones" (Levin & Rubin, 1996). "Una población es un conjunto de elementos que presentan una característica común". (Cadenas, 1974). El tamaño que tiene una población es un factor de suma importancia en el proceso de investigación estadística y en este caso aplica a las mediciones que se realizaron en la investigación de campo. Este tamaño viene dado por el número de elementos que 70

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

33 constituyen la población. Según el número de elementos la población puede ser finita o infinita. Cuando el número de elementos que integra la población es muy grande, se puede considerar a esta como una población infinita, por ejemplo; el conjunto de todos los números positivos. Una población finita es aquella que está formada por un limitado número de elementos, por ejemplo; el número de habitantes de una comarca. Cuando la población es muy grande, es obvio que la observación y/o medición de todos los elementos se multiplica dada la complejidad en cuanto al trabajo, tiempo y costos necesarios para hacerlo. Para solucionar este inconveniente se utiliza una muestra estadística. Es a menudo imposible o poco práctico observar la totalidad de los individuos, sobre todos

71

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

si estos son muchos. En lugar de examinar el grupo entero llamado población o universo, se examina una pequeña parte del grupo denominada muestra. 1.2.4.2 Muestra La muestra es una representación significativa de las características de una población, que bajo, la asunción de un error (generalmente no superior al 5%) estudia las características de un conjunto poblacional mucho menor que la población global. "Se llama muestra a una parte de la población a estudiar que sirve para representarla" (Murria R. Spiegel, 1991). "Una muestra es una colección de algunos elementos de la población, pero no de todos" (Levin & Rubin, 1996). "Una muestra debe ser definida en base de la población determinada, y las conclusiones que se obtengan de dicha muestra solo podrán referirse a la población en referencia", (Cadenas, 1974).

72

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Por ejemplo estudiar los valores sociales de una población de 5000 habitantes aproximadamente, sería de gran dificultad poder analizar los valores sociales de todos ellos, por ello, la estadística dota de una herramienta que es la muestra para extraer un conjunto 34 de población que represente a la globalidad y sobre la muestra realizar el estudio. Una muestra representativa contiene las características relevantes de la población en las mismas proporciones que están incluidas en tal población. Los expertos en estadística recogen datos de una muestra. Utilizan esta información para hacer referencias sobre la población que está representada por la muestra. En consecuencia muestra y población son conceptos relativos. Una población es un todo y una muestra es una fracción o segmento de ese todo. 1.2.4.3 Técnicas de Muestreo

73

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Esto no es más que el procedimiento empleado para obtener una o más muestras de una población. Este se realiza una vez que se ha establecido un marco muestral representativo de la población, se procede a la selección de los elementos de la muestra aunque hay muchas formas de diseñar la muestra. Al tomar varias muestras de una población, las estadísticas que se calculan para cada muestra no necesariamente serían iguales, y lo más probable es que variaran de una muestra a otra. Existen dos métodos para seleccionar muestras de poblaciones; el muestreo no aleatorio o de juicio y el muestreo aleatorio o de probabilidad. En este último todos los elementos de la población tienen la oportunidad de ser escogidos en la muestra. Una muestra seleccionada por muestreo de juicio se basa en la experiencia de alguien con la población. Algunas veces 74

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

una muestra de juicio se usa como guía o muestra tentativa para decidir como tomar una muestra aleatoria más adelante. Las muestras de juicio evitan el análisis estadístico necesario para hacer muestras de probabilidad. (freund & simon, 1994) 1.2.4.3.1 Muestreo aleatorio simple Forman parte de este tipo de muestreo todos aquellos métodos para los que se puede calcular la probabilidad de extracción de cualquiera de las muestras posibles. Este conjunto de técnicas de muestreo es el más aconsejable, aunque en ocasiones no es posible optar por él. En este caso se habla de muestras probabilistas, pues no es correcto hablar en rigor 35 de muestras representativas dado que, al no conocer las características de la población, no es posible tener certeza de que tal característica se haya conseguido. Dentro de estos están:  Muestreo sistemático

75

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Se utiliza cuando el universo o población es de gran tamaño, o ha de extenderse en el tiempo. Primero hay que identificar las unidades y relacionarlas con el calendario (cuando proceda). Luego hay que calcular una constante, que se denomina coeficiente de elevación: K=N/n Donde N es el tamaño del universo y n el tamaño de la muestra.  Muestreo estratificado Consiste en la división previa de la población de estudio en grupos o clases que se suponen homogéneos con respecto a alguna característica de las que se van a estudiar. A cada uno de estos estratos se le asignaría una cuota que determinaría el número de miembros del mismo que compondrán la muestra. Dentro de cada estrato se suele usar la técnica de muestreo sistemático, una de las técnicas de selección más usadas en la práctica. Según la cantidad de elementos de la muestra que se han de elegir de cada uno de los 76

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

estratos, existen dos técnicas de muestreo estratificado:  Asignación proporcional: el tamaño de la muestra dentro de cada estrato es proporcional al tamaño del estrato dentro de la población.  Asignación óptima: la muestra recogerá más individuos de aquellos estratos que tengan más variabilidad. Para ello es necesario un conocimiento previo de la población.  Muestreo por etapas múltiples Esta técnica es la única opción cuando no se dispone de lista completa de la población de referencia o bien cuando por medio de la técnica de muestreo simple o estratificado se obtiene una muestra con unidades distribuidas de tal forma que resultan de difícil acceso. En el muestreo a estadios múltiples se subdivide la población en varios niveles ordenados que se extraen sucesivamente por medio de un procedimiento de embudo. El muestreo se desarrolla en varias fases o extracciones sucesivas para cada nivel.  Muestreo por conglomerados 77

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Se utiliza cuando la población se encuentra dividida, de manera natural, en grupos que se supone que contienen toda la variabilidad de la población, es decir, la representan fielmente 36 respecto a la característica a elegir, pueden seleccionarse sólo algunos de estos grupos o conglomerados para la realización del estudio. Dentro de los grupos seleccionados se ubicarán las unidades elementales, por ejemplo, las personas a encuestar, y podría aplicársele el instrumento de medición a todas las unidades, es decir, los miembros del grupo, o sólo se le podría aplicar a algunos de ellos, seleccionados al azar. Este método tiene la ventaja de simplificar la recogida de información muestral. Cuando, dentro de cada conglomerado seleccionado, se extraen algunos individuos para integrar la muestra, el diseño se llama muestreo bietápico.

78

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

Las ideas de estratos y conglomerados son, en cierto sentido, opuestas. El primer método funciona mejor cuanto más homogénea es la población respecto del estrato, aunque más diferentes son éstos entre sí. En el segundo, ocurre lo contrario. Los conglomerados deben presentar toda la variabilidad, aunque deben ser muy parecidos entre sí. 1.2.4.3.2 Muestreo no probabilístico Es aquél para el que no se puede calcular la probabilidad de extracción de una determinada muestra. Por tal motivo, se busca seleccionar a individuos que tienen un conocimiento profundo del tema bajo estudio y se considera que la información aportada por esas personas es vital para la toma de decisiones.  Muestreo por cuotas Es la técnica más difundida sobre todo en estudios de mercado y sondeos de opinión. En primer lugar es necesario dividir la población de referencia en varios estratos definidos por

79

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

algunas variables de distribución conocida (como el género o la edad). Posteriormente se calcula el peso proporcional de cada estrato, es decir, la parte proporcional de población que representan. Finalmente se multiplica cada peso por el tamaño de n de la muestra para determinar la cuota precisa en cada estrato. Se diferencia del muestreo estratificado en que una vez determinada la cuota, el investigador es libre de elegir a los sujetos de la muestra dentro de cada estrato.  Muestreo de bola de nieve Indicado para estudios de poblaciones clandestinas, minoritarias o muy dispersas pero en contacto entre sí. Consiste en identificar sujetos que se incluirán en la muestra a partir de los propios entrevistados. Partiendo de una pequeña cantidad de individuos que cumplen los requisitos necesarios, servirán como localizadores de otros con características análogas.  Muestreo subjetivo por decisión razonada 80

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

37 En este caso las unidades de la muestra se eligen en función de algunas de sus características de manera racional y no casual. Una variante de esta técnica es el muestreo compensado o equilibrado, en el que se seleccionan las unidades de tal forma que la media de la muestra para determinadas variables se acerque a la media de la población. La cual funciona en base a referencias o por recomendación después se reconoce por medio de la estadística. 1.2.4.4 Importancia de determinar el tamaño de una muestra El determinar el tamaño de una muestra representa una parte esencial del método científico para poder llevar a cabo una investigación. Al muestreo se le define como el conjunto de observaciones necesarias para estudiar la distribución de determinadas características en la totalidad de una población, a partir de la observación de una parte o subconjunto de una 81

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

población, denominada muestra. El muestreo debe procurar ser representativo, ya que proporciona ventajas de índole económicas y prácticas, brindando la alternativa de optar por otra alternativa, ya que en lugar de investigar el total de la población, se investiga tan sólo una parte de ella, proporcionando con esto la información en forma más oportuna, eficiente y exacta, eliminando con ello recurrir a encuestar a toda la población. 1.2.4.5Definir el Tamaño de una Muestra Al definir el tamaño de la muestra, se debe procurar que ésta información sea representativa, válida y confiable y al mismo tiempo represente un mínimo costo. Por lo tanto, el tamaño de la muestra estará delimitado por los objetivos del estudio y las características de la población, además de los recursos y el tiempo de que se dispone. 1.2.4.6 Etapas para determinar el Tamaño de laMuestra

82

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

 Determinar el nivel de confianza con que se desea trabajar. (Z ), donde z = 1.96 para un 95% de confianza o z= 1.65 para el 90% de confianza 38 Tabla 3: Tabla de Apoyo al Cálculo del Tamaño de una Muestra por Niveles de Confianza. TABLA DE APOYO AL CALCULO DEL TAMAÑO DE UNA MUESTRAPOR NIVELES DE CONFIANZA Certeza 95% 94% 93% 92% 91% 90% 80% 62.27% 50% Z 1.96 1.88 1.81 1.75 1.69 1.65 1.28 1 0.6745 3.84 3.53 3.28 3.06 2.86 2.72 1.64 1.00 0.45 e 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.20 0.37 0.50 0.0025 0.0036 0.0049 0.0064 0.0081 0.01 0.04 0.1369 0.25 Fuente: Mendenhall, W. y Reinmuth, J. (1986). Para ver como se distribuye algunas de las características de la muestra con respecto a la variable que se está midiendo, se puede recurrir a la famosa campana de Gauss o Student, que refleja la curva normal de distribución cuya característica principal es la de ser unimodal donde la media, mediana y la moda siempre coinciden. 83

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

FIGURA 1 CAMPANA DE GAUSS O STUDENT FUENTE: MENDENHALL, W. Y REINMUTH, J., 1986 39 Esta distribución normal, permite representar en la estadística muchos fenómenos físicos, biológicos, psicológicos o sociológicos. Ahora bien, se hace necesario el definir los términos Media, Moda y Mediana: Media: Es el conjunto de n observaciones sumadas y divididas entre n. Moda: Se define como el valor que más ocurre en un conjunto de observaciones. Mediana: Es el centro de un conjunto de observaciones ordenadas en forma creciente. Esta curva esta detallada en todos los libros de estadística y se puede recurrir a ella cuando se desee obtener otros valores de certeza como por ejemplo el 99% de estimación y que da por resultado z=3.00 o z=1.65 para el 90%.  Estimar las características del fenómeno investigado. Donde se considera la

84

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

probabilidad de que ocurra el evento (p) y la de que no se realice (q); siempre tomando en consideración que la suma de ambos valores p + q será invariablemente siempre igual a 1, cuando no se cuente con suficiente información, le asignaremos p = .50 q = . 50.  Determinar el grado de error máximo aceptable en los resultados de la investigación. Éste puede ser hasta del 10%; ya que variaciones superiores al 10% reducen la validez de la información.  Se aplica la fórmula del tamaño de la muestra de acuerdo con el tipo de población. Tabla 4: Estimación de la Muestra según el Tipo de Población Población infinita Población Finita Cuando no se sabe el número exacto de unidades del que está compuesta la población. Cuando se conoce cuántos elementos tiene la población En donde: Z = nivel de confianza. 85

RENDIMIENTO DE LA MAQUINARIA PESADA

p = Probabilidad a favor. q = Probabilidad en contra. N = Universo e = error de estimación. n = tamaño de la muestra Fuente: Mendenhall, W. y Reinmuth, J. (1986). 40 2. OBJETIVOS Y ALCANCE 2.1 OBJETIVO GENERAL Se determino el rendimiento de los equipos de maquinaria pesada utilizados en movimientos de tierra en la ciudad de Cartagena, por medio de mediciones directas en obra para así establecer una base de datos de rendimientos plasmados en una tabla que sirva de utilidad a constructores y a la comunidad en general. 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.  Se determinó el rendimiento para una motoniveladora, mediante medición directa en obra para los ítems de extendida y perfilación de material, céreo de vías, céreo de 86

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terrazas.  Se determinó el rendimiento para una excavadora, mediante medición directa en obra para los ítems de excavación de cajas, conformación de talud, cargue de volquetas en canteras, cargue de volquetas en obra, excavación de zanjas, excavación de lagos artificiales.  Se determinó el rendimiento para un bulldozer, mediante medición directa en obra para los ítems de desmonte, descapote, extendida de material de relleno.  Se determinó el rendimiento para un cargador de pala frontal, mediante medición directa en obra para el ítem de cargue de volquetas en obra.  Se determinó el rendimiento para un vibro-compactador, mediante medición directa en obra para los ítems de compactación de subrasante, compactación de bases y compactación de terrazas.  Se analizaron los datos tomados en obra y compararon con la información recolectada en las encuestas y la revisión de los manuales de los fabricantes, para 87

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elaborar una base de datos de rendimientos de maquinaria pesada. 41 2.3 ALCANCE El proyecto se limitó única y exclusivamente a obtener los rendimientos de maquinaria pesada en la ciudad de Cartagena tomando como caso de estudio: las obras de urbanismo Coral Lakes en el km 13 vía Barranquilla y Zona Franca Parque Central ubicado en la variante Cartagena, sector aguas prietas. Calle 1 Cra 2-5, con la utilización de maquinarias tales como excavadoras en los ítems: excavación de cajas, conformación de talud, cargue de volquetas en canteras, cargue de volquetas en obra, excavación de zanjas, excavación de lagos artificiales; para bulldozers en los ítems: desmonte, descapote, extendida de material de relleno; para motoniveladoras: en los ítems extendida y perfilacion de material, céreo de vías, céreo de terrazas; para cargadores en el ítem: cargue de volquetas en obra y para 88

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compactadores en los ítems: compactación de subrasante, compactación de bases y compactación de terrazas. Esta medición facilitó el análisis y la obtención de los rendimientos, valiéndose de unas mediciones directas en obra y trabajando en condiciones ideales, es decir, sin tener en cuenta tiempos muertos, daños de los equipos, condiciones climáticas con el fin de que las muestras no se vean afectadas o se sesguen por estos factores. Todos los datos tomados se registraron y tabularon, para realizar finalmente el cálculo de los rendimientos de cada equipo.

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