FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO

102/05/2015MTRO. JOSE DANIEL LUNA MACIASINSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE CINTALAPA - MAQUINARIA PESADA Y MOVIMIENTO DE TIERRAINTRODUCCINDentro del clculo de los costos del equipo de construccin, as como para la planificacin y programacin de las obras, es necesario calcular la capacidad productiva de las mquinas; para esto se dispone de informacin que proporcionan los fabricantes del equipo y usualmente se consignan los valores tericos para condiciones de mxima eficiencia; la mejor fuente de datos de los rendimientos es la estadstica de cada empresa, que, de haberla, es la que refleja las condiciones reales de operacin. INTRODUCCINHa sido una tradicin, el uso indiscriminado del factor de eficiencia igual a 0.75 en los rendimientos calculados por los analistas, lo cual puede ser vlido para perodos cortos de operacin; pero, en la realidad y a largo plazo, el factor de 50% se considera razonable y de ninguna manera como pesimista. Los rendimientos de la maquinaria pesada se calculan en tres principales funciones, como son las siguientes: GRAFICO

MEDIANTE FORMULAS

POR OBSERVACIN DIRECTAMTODO GRAFICO

CALCULO DE RENDIMIENTO MEDIANTE FORMULASLas premisas bsicas para el clculo de la capacidad de produccin se sustentan en una sencilla frmula:

R= 60min. x E x Vc/Tc

Donde: R = Rendimiento en m3/hora ( m3 suelto) E = Factor de eficiencia de 75-80%. Vc = Volumen movido por ciclo m3/ciclo. Tc =Tiempo del ciclo en min. o seg. La variable "E es un factor de eficiencia del equipo y se obtiene de la combinacin de 16 subfactores, algunos no aplicables, otros favorables (mayores que uno) y los ms de ellos desfavorables (menores que uno).

E = t x o x a x m x e x c x g x p x r x l x u x n x d x h x z x v Donde:

t = eficiencia en tiempo = 50 min./60 min.= 0 .83 o = operacin buena = 0 .90 a = administracin buena = 0 .90 ( bueno). m= tipo de material "2 (medio) = 0 .90. e = estado del material: banco tepetate = 0.90 c = carga o copeteo = 0 .90 g = maniobra y alcance =1.00 p = pendiente del terreno= 1.00 r = condiciones del camino= 1.00 l = clima= 0 .90 u = uso= 0 .85 n = efecto de altitud (msnm) = 1.00 d = desperdicio = 1.00 h = humedad =1.00 z = temperatura = 1.00 v = polvo. Este factor de eficiencia puede parecer extrao a un analista, aunque en el pasado se acostumbr utilizar el 75% como factor usual; todo depende de la situacin prevaleciente; en las tareas de demolicin posteriores al sismo de 1985, era comn observar eficiencias aproximadamente de 10%; debido, sobre todo a las maniobras de rescate, a lo inadecuado de las mquinas y a la escasez de vehculos de acarreo.

A continuacin se detallan 11 subfactores de eficiencia y se consignan algunos de sus valores mas normalmente aceptados. Cabe hacer hincapi en que el factor de eficiencia es uno de los valores ms importantes dentro de los rendimientos de la maquinaria pesada en movimiento de tierras. SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de eficiencia en tiempo "t". Consiste en el tiempo efectivo de trabajo durante el da o en cada hora y se acostumbra manejarlo en la cantidad de minutos efectivos cronometrados por cada hora. Factor de operacin "o". Consiste en la habilidad, experiencia y responsabilidad de los operadores, quienes constituyen un factor medular en los rendimientos horarios de la maquinaria. Un buen nmero de contratistas asigna a este factor el 80% como el equivalente a operadores promedio en Mxico, asignando un valor de 100%a aquellos con amplia experiencia y probada capacidad, digamos, calificados como operadores excelentesSUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de administracin de obra "a". La administracin en campo e incluso oficina central es un elemento de peso en los resultados que se obtienen de las mquinas. La adecuada planeacin, direccin, operacin y control de la obra redunda necesariamente en los volmenes obtenidos. Algunos aspectos que tienen que ver con la administracin de obra son: suministro oportuno y suficiente de combustible, frecuencia de lubricacin y engrase, relevo de operadores, rapidez de provisin de refacciones y su reemplazo, talleres mecnicos, balance de equipo, etc. SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de tipo de material "m". Los rendimientos generalmente consignados (m=100%), se refieren a material fcil de atacar y que corresponde al material clasificado como tipo I (tierra no compactada, arena y grava, suelo suave). Algunos le llaman a esto facilidad de carga; para el material medio puede utilizarse un factor de 90%, tierra compactada, arcilla seca y suelos con menos de 25% de contenido rocoso. La clasificacin del material medio difcil, corresponde a suelos duros con contenidos de roca hasta 50%y puede usarse como factor cercano a un 80%. El material difcil de atacar es la roca tronada o escarificada y los suelos con hasta 75% de contenido rocoso m=70%. Por ltimo, los materiales ms difciles son las rocas areniscas y caliche, en cuyo caso el factor aplicable es del orden de un 60%. SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de estado del material "e". Este factor se refiere a las condiciones del material y se maneja en estados: en banco, suelto y compactado. La condicin estndar que se maneja como 100% es para el material suelto, en seguida se muestra una relacin de estos factores para varios tipos de material.

SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de carga "c" Corresponde al denominado factor de llenado, ya sea de cuchilla en el caso de tractores empujadores o de cubeta para los cargadores y excavadores. El valor denominado estndar del 100% se maneja usualmente para la carga "copeteada" y es aplicable a materiales amontonados, previamente cortados por otro equipo y para los cuales no se requiere de fuerza adicional para excavar. Un valor promedio oscila entre el 85 y 55% para suelos con grava, arena, triturados, finos, arcillas secas. Se utilizan factores bajos de 55 a 40%, en caso de rocas tronadas y otros materiales que por diversos motivos no pueden ser cuchareados con facilidad. SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de maniobra y alcance "g". En este factor se toma en cuenta el giro que requiere una draga u otro equipo de excavadoras para depositar el material producto de excavacin. En este caso tambin se aplica para las excavadoras el porcentaje de alcance requerido respecto al alcance mximo de los brazos o plumas; ejemplo de ello es la realizacin de sepas con profundidad de 3 metros; utilizando un retroexcavador con una capacidad de cavar a una profundidad de hasta 5.6 metros, situacin que permitir mejorar el factor de carga de cierta medida. SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor por pendiente de terreno "p". Este elemento es aplicable cuando se calcula la produccin de tractores, vehculos, niveladoras y en general a equipos y operaciones en los que afecta de manera sustancial la pendiente del terreno. Es importante no olvidar este aspecto en particular cuando se acarrean materiales a distancia y en volmenes considerables o cuando se contrata un tramo con pendiente adversa o favorable continua.

SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de camino. Para el caso de camiones de volteo, se acostumbra combinar el efecto de pendiente de terreno con el de resistencia al rodamiento; este subfactor r tiene los siguientes valores usualmente manejados.

SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de clima-lluvia l" Considerando bsicamente los das de lluvia y sus efectos secundarios como el anegamiento del terreno, el cociente de los das como buen tiempo entre los hbiles proporciona el factor de clima. Es importante sealar este aspecto, el cual puede estar incluido en el rubro "horas-ao" (ha), que se maneja en costo horario del equipo, en cuyo caso no debe ser duplicado.

Factor de uso "u" Aunque sea considerado tradicionalmente como parte del costo horario, puede aplicarse como un factor ms de eficiencia al uso efectivo del equipo, considerando sus tiempos muertos por reparaciones y falta de trabajo. Se aplica cuando el nmero de horas-ao consideradas en costo horario estndar sea menor en la aplicacin especfica. SUBFACTORES DE EFICIENCIAFactor de altitud sobre el nivel del mar n". En este caso se presenta una reduccin casi proporcional de la eficiencia de un motor al incrementarse la altura sobre el nivel del mar (asnm), puesto que se disminuye la presin atmosfrica. Es obvio que los motores turbocargados conservan su potencia, independientemente de la asnm, pero en los normalmente cargados de combustible, la fuerza de traccin disponible se reduce. CAT y Fiat-Allis coinciden en recomendar una reduccin del 1% por cada 100 metros adicionales de asnm, a partir de 100 metros el primero y de 300 metros el segundo. Lo anterior resultara, para el caso de la ciudad de Mxico, en un factor de eficiencia igual a n =0 .87 SUBFACTORES DE EFICIENCIADesperdicio o merma "d". En cualquier operacin en donde se mide el material colocado tanto compactado como no compactado, el volumen por mover o de prstamo, tendr una merma en su manejo, se recomienda usar entre 4 y 8% de metro, esto es, un factor de entre 1.04 y 1.08. Factor de humedad "h". En condiciones de igualdad de temperatura, digamos 30 grados cent., a menor humedad, mejor rendimiento de la mquina y viceversa. En terrenos por ejemplo como los desiertos de Sonora, con la humedad al 50%, podra asignarse un factor de 1.03, a 60% de humedad h = 1.00 y para un sitio extremadamente hmedo con 100%h = 0 .98 TRACTORESLa palabra desbancar no es muy usual, pero es quiz la ms adecuada para describir la operacin propia del tractor y que consiste en raspar la superficie y cargar por amontonamiento con su cuchilla, acarrear a una distancia de acopio y regresar para repetir la operacin con ms material. En general, se toma como base un anlisis terico de la produccin, que habr de afectarse con los factores de eficiencia, los cuales son de carcter emprico y hasta subjetivoTRACTORESLa frmula general de produccin horaria expresada, para el caso de esta operacin es: PH= PXE/((2XD/FV(Vl+V2)/(2+TF)) En donde: P= Capacidad del cucharn segn norma SAE= 0 .8 X largo X alto. E= Factor de eficiencia =0 .5. D= Distancia de acarreo en un sentido. FV= Factor de velocidadVI = Veloc. mx. hacia adelante. V2= Veloc. mx. en reversa. TF= Tiempos fijos.

COMPACTADORESEn este aspecto, la frmula general que ha de emplearse es:

PH= V X A X C X E X (K/N)

En donde:

V= Velocidad. A= Ancho del cilindro. C= Espesor de capa. E= Eficiencia. K= Traslape. N= Nmero de pasadas.COMPACTADORESSi la velocidad de compactacin en rodillos vibratorios es de entre 3 y 6 kph, para rellenos de suelo y grava, se alcanza el 95% proctor con 4 y 6 pasadas respectivamente; el rendimiento es para una capa de 20 cm. Con un Dynapac CA5 por ejemplo:

PH= 3 000m/h X 1.68 m X 0 .20m X 0 .9 X 0 .5/4 pas.= 113.4m 3/hr.

O bien a mayor velocidad:

PH = 6000 m/h X 1.68 X 0.9 X 0.20 X 0.5/6 pas. = 151.2 m3/hr. CARGADORESEl clculo de su rendimiento horario es muy similar al de las excavadoras por la naturaleza de su aplicacin, por lo que el segundo mtodo de obtencin de produccin puede hacer uso de los mismos criterios y correcciones (en segundos) a sus ciclos bases. El tiempo ciclo para cargar, descargar y maniobrar, oscila para los cargadores sobre neumticos:

CARGADORESLos cuales se afectaran en mas o menos de acuerdo a lo siguiente:

CARGADORESEsto puede ejemplificarse, con un CAT 966E, equipado con un cucharn de 2.62 m3, con un ciclo base de 32 seg. operando en forma continua, fcil y sin interrupciones con una arena de 3mm. Aplicada en un montn con altura mayor de 3m. Y usando volteos propiedad del contratista.

PH= 0 .5X 2 .62/ (32-2-2+1+0-2)/ 3 600= 174.7m 3/hr. CARGADORESEsto puede ejemplificarse, con un CAT 966E, equipado con un cucharn de 2.62 m3, con un ciclo base de 32 seg. operando en forma continua, fcil y sin interrupciones con una arena de 3mm. Aplicada en un montn con altura mayor de 3m. Y usando volteos propiedad del contratista.

PH= 0 .5X 2 .62/ (32-2-2+1+0-2)/ 3 600= 174.7m 3/hr. MOTONIVELADORASPara obtener la produccin horaria, se puede aplicar una frmula parecida a la de los compactadores. PH= EFIC X VEL X ANCHO X NGULO DE HOJA X 0 .9 X ESPESOR/PAS. Esto puede ejemplificarse, con una moto con hoja de 3.66 m., con una velocidad de 4400m /hr en primera, una eficiencia del 50%, una inclinacin de hoja de 45 grados, para un espesor final de capa de 0.20 m. y 4 pasadas en un sentido, 8 en ambos, la produccin sera: PH= 0.5 X 4400 X 3.66 X 0.9 X 0.6 X 0.20/8= 108.7m 3/hr. MOTONIVELADORASSe muestran a continuacin las velocidades de trabajo promedio dadas por los fabricantes y contratistas dentro de la prctica.

DRAGAS DE ARRASTRETomando en cuenta los parmetros ms relevantes para el clculo de rendimientos horarios, se emplea la frmula siguiente: PH= P x E /T

DONDE: P= Es la produccin por ciclo( suelto). E= Es la eficiencia que se usa en un 50% T= Es el tiempo de ciclo (en horas). CAMION DE VOLTEOPara acarreos a distancias mayores, es lgico que el camin de volteo sea lo ms adecuado. Se distinguen dos clases: Los volteos estndar y los de fuera de carretera. En el clculo del rendimiento de una unidad, se emplea la frmula general: R= PxE/T(hrs.) Y la particular: R= PxE/(D/V) = VxPxE/D DONDE: D= Es la distancia total de acarreo en ambos sentidos de ida y vuelta. V= Es la velocidad promedio. P= Es la produccin por ciclo. CAMION DE VOLTEOEjemplo: Supngase un volteo Famsa de 7m3 (con motor mercedes Benz), a una distancia de 19 km. (en un sentido) con una velocidad en la ida de 40 km/hr. y de 60 km/hr. En el regreso.

R= 50 km/hr. x 7m3 x 0.50/38 km.= 4.6m3/hr. CALCULO DEL RENDIMIENTO POR OBSERVACIN DIRECTA. Este clculo, como su nombre lo dice, es por medio de observacin directa en el campo o lugar de trabajo, esto es una combinacin entre el mtodo grfico y el mtodo mediante frmulas, en este clculo influyen varios factores que deben tomarse en cuenta:

Superficie del terreno. Tipo de material que va a moverse. Grado de dificultad del material que ha de moverse. Distancia del movimiento de tierras. Volumen del material.Peso especfico del material. Dependiendo de estos factores tomaremos una solucin para ver qu tipo de maquinaria se emplea, su tamao y capacidad para ejecutar el movimiento de tierra. Para el clculo del rendimiento, debe tomarse la velocidad del equipo al atacar sobre el terreno tanto en la ida como en el regreso, as como las maniobras necesarias para su ejecucin, el tiempo de carga y descarga, ste es tomado por medio de un cronmetro. Esto es ms que nada para sacar un rendimiento promedio dentro del campo y a que sirve para retroalimentarse y obtener informacin ms confiable para el futuro. CONCLUSIONESCon base a lo anterior, en los ltimos 30 aos se ha efectuado una revolucin total en la maquinaria, los mtodos y volmenes, la rapidez y desarrollo as como la variedad de mquinas aumenta constantemente, por consiguiente las tcnicas para su uso provechoso se hacen ms complicadas cada da.

Hay que estar en una constante actualizacin de toda esta modernidad, para evitar perdidas por una mala seleccin del equipo, daos a la maquinaria debido a la ignorancia de sus funciones y de sus puntos dbiles, a la perdida de tiempo, material y dinero. Una contabilidad adecuada es una necesidad bsica, tanto para presupuestar inteligentemente, como para efectuar una operacin provechosa; as pues esta herramienta es importante para conocer si se han hecho las cosas convenientemente, ya que la mayora de los contratistas saben hacer el trabajo, pero muy pocos saben llevar la cuenta de lo que se esta haciendo.Otro punto importante es saber si conviene comprar una mquina nueva o usada, esto debe hacerse con base al tipo y cantidad de trabajo del que se dispone y el que se espera, el precio y disponibilidad de los modelos adecuados, as como la experiencia de los operadores, hbitos en el trabajo y preferencias personales. Con todo esto urge una adecuada formacin de profesionales en todos los mbitos de la construccin, as como de tcnicos de nivel medio, siendo esto uno de los problemas ms crticos a los que se enfrenta hoy en da la industria de la construccin, lo que requiere de una adecuada planeacin y racionalizacin de los recursos humanos.