gestión de equipo pesado_unidad ii - 1
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Carrera: Ingeniería de Minas
Ciclo: X
Docente: Ing. Alfonso Vergara Arzapalo
GESTIÓN DE
EQUIPO PESADO
UNIDAD 2
EQUIPOS
SUPERFICIALES
QUÉ SON MOVIMIENTOS DE TIERRAS?
o Son los
movimientos de una
parte de la
superficie de la
tierra, de un lugar a
otro, y en su nueva
posición, crear una
nueva forma y
condición física
deseada al menor
costo posible.
PROPIEDADES DE LOS SUELOS
o La principal propiedad que afecta el rendimiento de las máquinas en el movimiento de tierras es la:
DENSIDAD (se encuentran en el banco y suelo)
Banco
Suelo
Banco
Suelto
Compactado
DENSIDAD
Densidad = Peso (Kg) / volumen (m3)
Factor de carga = 0,578
1,2
m
1,2 m
Peso = 1.000 Kg
1m
1m
Peso = 1.000 Kg
•Densidad en el banco = 1.000 Kg/m3
•Densidad del material suelto = 578 Kg / m3
( Factor Volumétrico )
MEDICIÓN DE LA DENSIDAD
Los instrumentos nucleares para medir la compactación nos incluyen datos como: o % de Compactación o Contenido de
Humedad o Densidad o Estos instrumentos
miden profundidades hasta de 30 cm.
ABLUTAMIENTO
ES EL AUMENTO EN VOLÚMEN, DESPÚES QUE SE HA
PERTURBADO EL MATERIAL EN SU LECHO NATURAL Y SE
EXPRESA COMO PORCENTAJE DEL VOLÚMEN EN BANCO
V1 V2
FACTOR DE CONTRACCIÓN
SE CALCULA DIVIDIENDO LA DENSIDAD DEL MATERIAL
COMPACTADO, ENTRE LA DENSIDAD DEL METRO CUBICO
EN BANCO
GRANULOMETRIA DE LOS PRINCIPALES MATERIALES
En banco Suelto Compactado
(A) 1.00 1.11 0.95
(B) 0.90 1.00 0.86
( C) 1.05 1.17 1.00
(A) 1.00 1.25 0.90
(B) 0.80 1.00 0.72
( C) 1.11 1.39 1.00
(A) 1.00 1.25 0.90
(B) 0.70 1.00 0.63
( C) 1.11 1.59 1.00
(A) 1.00 1.18 1.08
(B) 0.85 1.00 0.91
( C) 0.93 1.09 1.00
(A) 1.00 1.13 1.03
(B) 0.88 1.00 0.91
( C) 0.97 1.10 1.00
(A) 1.00 1.42 1.29
(B) 0.70 1.00 0.91
( C) 0.77 1.10 1.00
(A) 1.00 1.65 1.22
(B) 0.61 1.00 0.74
( C) 0.82 1.35 1.00
(A) 1.00 1.70 1.31
(B) 0.59 1.00 0.77
( C) 0.76 1.30 1.00
(A) 1.00 1.75 1.40
(B) 0.57 1.00 0.80
( C) 0.71 1.24 1.00
(A) 1.00 1.80 1.30
(B) 0.56 1.00 0.72
( C) 0.77 1.38 1.00
Condiciones del material a ser
movido
Condición
inicial del
material
Tipo de Material
Grava
Grava sólida o
resistente
Caliza quebrada,
arena chancada y
rocas suaves
Granito chancado,
basalto y rocas
duras
Rocas chancadas
Rocas de
voladuras
Arena
Arcilla Arenosa
Arcilla
Suelo Cascajoso
TABLA 1: FACTOR DE
CONTRACCIÓN DEL
MATERIAL
(A)En Banco (B)Suelto (C)Compactado
Ejemplo 1.-
Se desea acarrear 1000 m3 de un determinado material en banco.
1.- ¿Cuál es el volumen del material excavado?
2.- ¿Cuál es el volumen del material compactado?
En Banco Suelto Compactado
Arcilla arenosa (Mat. Ordinario)
1000 m3 =1000*1.25 = 1250 m3
=1250*0.72 = 900 m3
Cascajoso, ripio 1000 m3 =1000*1.18 = 1180 m3
=1180*0.91 = 1074 m3
Roca suave 1000 m3 =1000*1.65= 1650 m3
=1650*0.74 m3= 1220 m3
Ejemplo 2.-
Se desea acarrear 2550 m3 de un determinado material en banco.
1.- ¿Cuál es el volumen del material excavado?
2.- ¿Cuál es el volumen del material compactado?
En Banco Suelto Compactado
Grava 2550 m3
Roca dura 2550 m3
Roca de voladura 2550 m3
EJERCICIO
Un contratista está trabajando en excavación de zanjas en tierra
apisonada y seca (fc:1.09), la producción es de 300 metros por
día. La zanja tiene un ancho de 1,5 m por 2,5 m de profundidad.
El material es cargado en
camiones de 12m3.
¿Cuántos viajes serán necesarios
para acarrear el material de la
producción diaria?
Volumen de la zanja: 1.5m x 2.5m x 300m = 1125m3 1125m3 x 1.09 = 1226.25m3 Volumen suelto/Capacidad del camión: 1226.25m3/12m3 = 102.19=102 viajes
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Se refiere a los siguientes puntos:
• Adaptación de la máquina de acuerdo a la
topografía.
• Arreglo y combinación de máquinas.
• Condiciones del lugar de trabajo, como el
tamaño, tiempo y alumbrado.
• Métodos de operación y planificación
preparatoria.
• Experiencia del operador y del supervisor.
• Eficiencia del operador
CONDICIONES PARA SELECCIONAR EL NIVEL
DE MANTENIMIENTO DE LA MÁQUINA
oPeriodo de cambio de aceites y lubricantes. oCondiciones de los elementos o artículos
especiales. oStock de partes o repuestos consumibles. oEficiencia del mecánico
EFICIENCIAS
Minutos Efectivos trabajados por Hora
E =
60 minutos por Hora
Eficiencia en la Obra
Ejemplo : 50/60 = 0.83 = 83 %
Si tengo como minutos efectivos 50 hr en una determinada obra Cual seria la eficiencia en la obra?
Q = q x N x E
Q = q x 60 x E
Cm
Q : Producción horaria (m3/h)
q : Producción por ciclo (m3)
N : Número de ciclos por hora (N = 60/Cm)
E : Eficiencia de trabajo (Tabla 2)
Cm : Tiempo del ciclo (minutos)
PRODUCCIÓN
TABLA 2: EFICIENCIA DE TRABAJO (E)
Excelente Bueno Normal Regular Malo
Excelente 0.83 0.81 0.76 0.70 0.63
Bueno 0.78 0.75 0.71 0.65 0.60
Normal 0.72 0.69 0.65 0.60 0.54
Regular 0.63 0.61 0.57 0.52 0.45
Malo 0.52 0.50 0.47 0.42 0.32
Mantenimiento de la MáquinaCondiciones
de Operación
CICLO
Es un viaje completo de ida y vuelta para completar
un pase de trabajo.
NÚMERO DE CICLOS POR HORA
Tiempos Fijos y Variables
1.- Carga
2.- Acarreo
3.- Descarga
4.- Regreso
1
2
3
4
Otros Tiempos:
Espera
Maniobras
Demoras
ESPERA, MANIOBRAS, DEMORAS
CICLOS POR HORA
Ciclos/Hr.= 60 minutos / hr
Tiempo Promedio del ciclo ( .xx minutos / ciclo) (n)
NO son segundos
SON centésimas de Minuto
Segundos 1/100Min
60 1
59 0.98
58 0.97
57 0.95
56 0.93
55 0.92
54 0.90
53 0.88
52 0.87
51 0.85
50 0.83
CICLOS POR HORA
60 Segundos ……….. 1 Minuto
20 Segundos ……….. XXX Min
X = ----------------- = 0.33 Min
20 X 1
60
Ciclos por Hora = 60 Min/Hr. / 0.33 min/ciclo = 181 Ciclos/Hr.
Cuantos ciclos por hora se realizarían en 20 segundo?
Tiempo de Ciclo:
CÁLCULO DE LA PRODUCCIÓN DE
EQUIPOS
TRACTOR DE ORUGAS O BULLDOZER
PRODUCCIÓN DEL BULLDOZER
Q = q x 60 x E Cm q = L x H² x a Donde: L: Ancho de la hoja (m) H: Altura de la hoja (m) a: Factor de la hoja (Tabla 3)
TABLA 3: FACTOR DE LA HOJA
Factor de la hoja
Empuje
fácil
La hoja puede empujar llena de material como tierra vegetal. Arena no
compactada con bajo contenido de agua, tierras en general, materiales
apilables.
1.1 - 0.9
Empuje
promedio
Materiales sueltos, pero imposibles de empujar la hoja llena de este
material. Terrenos como grava, cascajo, arena, piedra chancada fina.0.9 - 0.7
Empuje
medio
dificultoso
Materiales con alto contenido de agua y arcilla pegagosa, arena de canto
rodado, arcilla seca y terrenos naturales.
0.7 - 0.6
Empuje
dificultoso Roca volada o grandes piezas de rocas0.6 - 0.4
Nivel de empuje
PRODUCCIÓN DEL BULLDOZER
Tiempo de Ciclo (Cm) en minutos
Cm = D+D+Z
F R
Donde: D: Distancia de acarreo (m)
F: Velocidad de marcha adelante (m/min)
R: Velocidad de marcha atrás (m/min)
Z: Tiempo requerido para realizar el cambio (min)
MARCHA ADELANTE Y MARCHA ATRÁS
Como regla general se debe escoger de 3 – 5 Km/h para marcha adelante y 5 – 7 Km/h para marcha atrás. Para máquinas con Power Shift la marcha adelante se toma como el 0.75 del máximo y la velocidad de marcha atrás como el 0.85 del máximo.
TIEMPO REQUERIDO PARA EL CAMBIO
Tiempo
requerido para
el cambio
Máquina de marcha directa
Con una palanca 0.10 minutos
Con dos palancas 0.20 minutos
Máquinas con Power Shift 0.05 minutos
CONDICIONES PARA LA PRODUCCIÓN ESTÁNDAR
Para cálculos de una producción estándar se pueden tomar las siguientes
condiciones:
Contracción del material Suelto
Factor de la hoja 1.00
Eficiencia del trabajo 0.83
Ejemplo:
¿Cuál es la producción horaria de un Bulldozer que opera bajo las siguientes
condiciones?
Distancia de acarreo: 40 m
Tipo de material: Arcilla arenosa
Eficiencia del Trabajo: 0.75
Eficiencia marcha: 0.75 (marcha delantera), 0.85 (marcha atrás)
Velocidad de marcha: F1 (0 – 3.7 Km/h)
R2 (0 - 8.2 Km/h)
Z=0.05 (Tiempo demora en cambio de marcha)
Tractor D6D CAT con Hoja Recta 6S
Dimensiones de la Hoja: L = 3200 mm.
H = 1130 mm.
a = 0,8 (empuje promedio)
PRODUCCIÓN DEL CARGADOR
FRONTAL Y DE LA PALA FRONTAL
EXCAVADORAS
Las Excavadoras y Retroexcavadoras son equipos que se utilizan
en una amplia variedad de trabajos de excavación, donde el
material a excavar se encuentra bajo el nivel del piso en el que se
apoya la máquina.
Las excavadoras y Retroexcavadoras hidráulicas pequeñas
además de trabajar en alcantarillados y líneas de agua como sus
antecesoras operadas con cable, hacen obras de excavaciones
para cimentaciones y urbanizaciones.
Las excavadoras y Retroexcavadoras más grandes de línea en el
mercado gracias a su alcance, profundidad y productividad se han
abierto paso a nuevas aplicaciones en excavaciones en general,
trabajos de canteras y manejo de materiales y han desplazado,
en algunos casos, a los cargadores sobre llantas, palas y dragas
que efectúan esos trabajos.
Una Retroexcavadora tiene un rango de acción bastante amplio en el cual se puede mover económica y eficientemente. La zona aproximada de operación de una Retroexcavadora hidráulica es la siguiente:
SE DIVIDEN EN DOS RANGOS DE TRABAJO
LOADING SHOVEL BACKHOE
CONSIDERACIONES OPERACIÓN
o Alcance
o Capacidad del equipo
o Profundidad de excavación
o Altura de descarga
o Giro
FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACIÓN (EXTERNOS)
o Tipo de material
o Peso del material
o Abundamiento del material
o Contenido del humedad
o Angulo de reposo.
FACTORES QUE INTERVIENEN DIRECTAMENTE EN LA OPERACIÓN
o Tamaño del cucharón
o Rendimiento horario aproximado
o Factor de eficiencia u operación
o Factor de profundidad de corte
o Factor de giro
o Factor por facilidad de carga
o Acarreo.
CALCULO DE RENDIMIENTOS
EXCAVACIÓN:
El rendimiento real se obtiene con la siguiente formula:
Rendimiento Real= (R.T. x Fg x Fc x Fop.)
A
Siendo: R.T : Rendimiento teórico (m3/hr abundados) Fg : Factor de ángulo de giro Fc : Factor de corte Fop : Factor de operación Ffc : Factor de factibilidad de carga A : Coeficiente de abundamiento.
CARGA DE MATERIAL SUELTO El rendimiento real se obtiene con la Fórmula:
Rendimiento Real= (R.T. x Fg x Ffc x Fop.)
A
Datos:
El coeficiente de abundamiento es 1.30
Producción mensual : 15,000 m3
Factor de giro (90°): 0.86
Factor de Profundidad corte (9m): 0.75
Factor de operación : 0.83
Horas trabajadas al mes : 200 hr.
Costo horaria: 236.25 $/hr
Se requiere una producción mensual de excavación de
15, 000 m3 en un terreno arcilloso, el equipo descarga
a 90°y a una profundidad de 9m. Se pide la capacidad
del equipo apropiado y su C.U: por m3.
PROBLEMA
PRODUCCIÓN DEL CARGADOR
FRONTAL Y DE LA PALA FRONTAL
Q = q x 60 x E Cm q = q1 x K (Producción por ciclo)
Donde: q1: Capacidad colmada dada en las hojas de especificaciones de la máquina K: Factor de llenado del cucharón (tabla 4)
FACTORES QUE AFECTAN EL FACTOR
DE LLENADO
• Características de los materiales
• Diseño del Cucharón
• Habilidades del Operador
• Diseño del Banco
• Fuerza de Desprendimiento
de la máquina.
TABLA 4: FACTOR K DEL CUCHARÓN
Factor
Carga Fácil Material en pila o material chancado por otras excavadoras como arena,
suelos arenosos o contenido moderado de humedad, arcilla arenosa.1.0 - 0.8
Carga
Promedio
Material en pila o materiales dificultosos de penetrar y cargar pero que
pueden llegar a colmar el cucharón. Arena seca, suelos arenosos, suelos
barrosos o arcillosos, grava, arena dura, materiales de banco. Caliza
quebrada.
0.8 - 0.6
Carga
Medio
Dificultosa
Roca fina chancada, arcilla dura, arena gravosa, suelo arenoso. Suelos
pegajosos con alta humedad apilados por excavadoras o materiales que
dificultan llenar el cucharón.
0.6 - 0.5
Carga
Dificultosa
Rocas de formas irregulares. Rocas de voladuras, canto rodado, arena con
canto rodado, suelos arenosos, arcilla. Materiales que no pueden ser
llevados dentro del cucharón.
0.5 - 0.4
Condiciones de Carga
Tiempos de ciclo Cm
En carga transversal: Cm = D + D + Z
F R
En carga en «V»: Cm = D x 2 + D x 2 + Z
F R
En carga y traslado: Cm = D x 2 + Z
F
PRODUCCIÓN DEL
CARGADOR
FRONTAL Y DE LA
PALA
Velocidad de marcha Adelante/Atrás (F/R) Segunda y tercera marcha son usadas para F y R. Para power shift, la velocidad dada en las especificaciones multiplicar por 0.8 para los cálculos.
Carga en "V"
Carga
transversal
Carga y
traslado
Marcha directa 0.25 0.35 ---
Marcha automática 0.20 0.30 ---
Power Shift 0.20 0.30 0.35
Tiempo Fijo (minutos)
EJEMPLO:
Máquina elegida:
•C.F. 963B CATERPILLAR sobre orugas
•Capacidad colmada del cucharón = 2,45 m3
Producción por ciclo
•q = q1 x k = 2,45 x 0,8 = 1,96 m3
•F = 5,8 x 0,8 = 4,6 km/h (77,3m/min.)
•R = 6,0 x 0,8 = 4,8 km/h (80,0 m/min.)
•Z = 0,2 min.
GRACIAS