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ANALISIS DE RENDIMIENTO DE MAQUINARIAS DE CONSTRUCCION
INTRODUCCION
El rendimiento de una máquina debe medirse como el costo por unidad de material
movido, una medida que incluye tanto producción como costo. Influyen directamente en la
productividad factores tales como la relación de peso a potencia, la capacidad, el tipo de
transmisión, las velocidades y los costos de operación. Hay otros factores menos directos
que influyen en el funcionamiento y productividad de las máquinas, pero no es posible
mostrarlos en tablas ni gráficas.
EFICIENCIA DEL EQUIPO
La eficiencia comprende el trabajo, la energía y/o la potencia . Las máquinas sencillas o
complejas que realizan trabajo tiene partes mecánicas que se mueven, de cómo que
siempre se pierde algo de energía debido a la fricción o alguna otra causa. Así, no toda la
energía absorbida realiza trabajo útil. La eficiencia mecánica es una medidade lo que se
obtiene a partir de lo que se invierte, esto es, el trabajo útil generado por la energía
suministrada.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS.
En cuanto al uso y eficiencia del equipo mecánico en obra, estos dependen de los
siguientes factores:
Factores primarios:
a) Factores humanos.-Destreza y pericia de los operadores
b) Factores geográficos.-Condiciones de trabajo y condiciones climáticas según su
ubicación y altitud media
c) Naturaleza del terreno. Para establecer el tipo o tipos de máquinas a
utilizarse de acuerdo al material que conforma el terreno, en el cual se va
trabajar (rocoso, arcilloso, pantanoso, etc.).
Factores secundarios:
a) Proporciones del equipo. Para determinar el volumen del equipo a emplear.
b) Metas por alcanzar.-Para establecer rendimientos aproximados y tipos de
máquinas a utilizar, de acuerdo a la misión y plazos.
c) Distancias a la que los materiales deben transportarse o moverse.-Para
establecer el tipo y cantidad de máquinas a utilizar, teniendo en cuenta:
longitud, pendiente, condiciones del camino de acarreo, superficie de las áreas
de carga.
d) Personal.-Para establecer de acuerdo a su capacidad de operación,
mantenimiento, control y supervisión, el tipo de máquina que ofrezca mayores
facilidades.
e) Uso adecuado del equipo.-Para determinar con exactitud la maquina a utilizar
para cada trabajo.
FACTORES PARA LA SELECCIÓN DE UNA MAQUIMNARIA
a) Tipos de materiales que se van a excavar.
b) Tipo y tamaño del equipo para el transporte.
c) Capacidad de soporte de carga del piso original.
d) Volumen del material excavado que se va a mover.
e) Volumen que se va a mover por unidad de tiempo.
f) Longitud del acarreo.
g) Tipo del camino del acarreo.
h) Maniobrabilidad
i) Compactación
j) Costo
CLASIFICACION DEL EQUIPO MECANICO
1. TRACTOR
2. MOTONIVELADORA
3. CARGADOR FRONTAL
4. VOLQUETE
5. EXCAVADORA
6. RODILLOS
7. CARGADOR FRONTAL
8. RODILLO COMPACTADOR
9. PAVIMENTADORA
1) TRACTOR:
Factores de conversión volumétrica:
Tipo de suelo Factor de conversión
Tierra suelta 1.10
Roca suelta 1.20
Roca dura 1.15
Es una mayoría muy generalizada esta diseñado para trabajos múltiples.
TRACTOR D-7
Largo(m) Ancho(m) Alto(m) Peso(Kg.)
Prof. Bajo el
agua (m)
4.12 2.46 2.3 11400 1.75
Tipos:
y Tractor sobre llantas: Trabajan mejor sobre superficies de grava tierra común y
de roca que están ligeramente nivelada.
y Tractor sobre oruga: Trabajan en tierra común grava arcilla y en suelos barrosos
en agua se recomienda que el agua no tiene que subir mas arriba que las orugas.
y Rendimiento: Cm
EFQ
R
60vvv
!
en (m3
/hr.)
Q = capacidad de la pala del empujador en material suelto
F = Factor de conversión
E = eficiencia
Cm = tiempo que dura el ciclo de trabajo en minutos
2) MOTONIVELADORA
y Longitud por perfilar en metros 312m.
y Ancho de la calzada mas bermas 6 m.
y Motoniveladora modelo 120 G
y Número de pasadas 6
y Velocidad en primera pasada 2 km/h
y Velocidad en segunda pasada 2 km/h
y Velocidad en tercera pasada 4 km/h
y Velocidad en cuarta pasada 4 km/h
y Velocidad en quinta pasada 5 km/h
y Velocidad en sexta pasada 5 km/h
y Eficiencia 0.75
CALCULO DEL TIEMPO TOTAL:
2x0.312 2x0.312 2x0.312
t = ------------- +-------------- + ---------------
0.75x2 0.75x4 0.75x5
t = 0.7904 h.
CALCULO DEL RENDIMIENTO
R = ( D x a )
t
R = 0.312x6
0.709 h
R = 2368.42 m²/h
3) CARGADOR FRONTAL
y Cargador frontal modelo FR 140
y Eficiencia 50/60=0.83
y Factor de esponjamiento 1.10
y Eficiencia del cucharón 85%
y Distancia a transportar 50 m.
y Velocidad de vuelta 10 km/h
y Velocidad de ida 5 km/h
y El tiempo de ascenso-descarga-descenso 20 min
y Capacidad del cucharón en m³ 2.5m³
CALCULO DEL CICLO DE TRABAJO
Cm = tf + tv
tf = 20¶¶ / 60 = 0.333`
tv = 50 + 50
10000 5000
60 6000
tv = 0.9`
Cm = 0.9`+ 0.333` = 1.23`
CALCULO DEL RENDIMIENTO
Reemplazando valores:
R = ( 2.5x0.83x0.85x1.10x60 ) / 1.23`
R = 94.64 m³/h
4) VOLQUETE
y Factor de eficiencia E=50/60=0.83
y Capacidad QU= 10m³
y Distancia de transporte 1.00 km.
y Factor de esponjamiento 1.10
y Velocidad del recorrido cargado 10 km/h
y Velocidad del recorrido descargado 15 km/h
CALCULO DEL CICLO DE TRABAJO:
Cm = tf + tv
tf = tiempo de descarga + tiempo de carga
TG = 1 + 3 = 4`
tv = 1 km + 1 km
10 km/h 15km/h
tv = 6 +4
tv = 10
Cm = 4`+ 10` = 14`
CALCULO DEL RENDIMIENTO
R = Q x G x 60
Cm x F
R = 10m³ x 0.83 x 60
14` x 1.10
R = 32.33 m³/h
5) EXCAVADORAS
Maquina ingenieril usada primordialmente para realizar excavaciones y que excava
bajo el nivel donde se encuentra.
CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE UNA EXCAVADORA
Fórmula de Producción
vca
ciclo
cucharón
excavadora ffEf
T
V
P ™™™!
Dónde:
Vcucharón: volumen del cucharón
Tciclo : tiempo de ciclo
Ef : factor de eficiencia
fca : factor de ángulo y altura de corte
fv : factor de volumen
Volumen del cucharón: Se considera la capacidad colmada, afectada por los
factores de llenado.
llenadocolmadocucharón f™!
EFICIENCIA.- La eficiencia de una excavadora puede llegar a 50 min/hora
TIEMPO DEL CICLO.- Un ciclo se considera como el total de las operaciones de corte,
giro con carga, desplazamiento o viaje, descarga, giro vacío y regreso vacío.
volumen de cucharon tiempo de las fases de trabajo, en segundos
(m3) carga
giro con
carga descarga
giro
vacio total
0.76 5 4 2 3 14
0.76 - 1.15 6 4 2 3 15
1.5 - 1.9 6 4 3 4 17
2.3 7 5 4 4 20
2.7 7 6 4 5 22
3 7 6 4 5 22
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6) RODILLOS
R = V x E x D x A x 100
N
En la que:
D = Profundidad en metros, de la capa de material suelto 0.3 m.
A = Ancho efectivo del rodillo compactador , en metros 1.67
N Número de pasadas necesarias para compactar 4.
R = M³ de material suelto compactado en una hora.
V = Velocidad en km/h de la máquina que compacta 0.8 km/h.
E = Eficiencia de la preparación, aproximadamente 0.83
R = 0.8 x 0.83 x 0.3 x 1.67 x 100
4
R = 83.166 m³/h
R = 665.328 m³/día
CALCULO DEL NUMERO DE VOLQUETES QUE REQUIERE UN
CARGADOR FRONTAL
N = 1 + t2
t1
N : nº de volquetes.
t2 : Tiempo de transporte del volquete (minutos)
t1 : Tiempo necesario para llenar la tolva del volquete (minutos)
t1 = n Cm n = Qv
Qc Kc
y n = Número de paladas del cargador frontal.
y Cm : Capacidad del volquete 10 m³
y Qc : Capacidad del cucharón 2.5 m³
y Kc : Eficiencia del cucharón 85%
y t2 : t3 + t4 + t5 11`
y t3 : Tiempo de ida del volquete 6`
y t4 : Tiempo de descarga 1`
y t5 : Tiempo de regreso 4`
n = 10 m³
2.5m³ * 0.85
n = 4.70 $ 5
t1 = 4.70 x 1.23 ` = 5.781
N = 1 + 11`
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N = 2.90 $ 3 Volquetes

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  • 1. ANALISIS DE RENDIMIENTO DE MAQUINARIAS DE CONSTRUCCION INTRODUCCION El rendimiento de una máquina debe medirse como el costo por unidad de material movido, una medida que incluye tanto producción como costo. Influyen directamente en la productividad factores tales como la relación de peso a potencia, la capacidad, el tipo de transmisión, las velocidades y los costos de operación. Hay otros factores menos directos que influyen en el funcionamiento y productividad de las máquinas, pero no es posible mostrarlos en tablas ni gráficas. EFICIENCIA DEL EQUIPO La eficiencia comprende el trabajo, la energía y/o la potencia . Las máquinas sencillas o complejas que realizan trabajo tiene partes mecánicas que se mueven, de cómo que siempre se pierde algo de energía debido a la fricción o alguna otra causa. Así, no toda la energía absorbida realiza trabajo útil. La eficiencia mecánica es una medidade lo que se obtiene a partir de lo que se invierte, esto es, el trabajo útil generado por la energía suministrada. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS. En cuanto al uso y eficiencia del equipo mecánico en obra, estos dependen de los siguientes factores: Factores primarios: a) Factores humanos.-Destreza y pericia de los operadores b) Factores geográficos.-Condiciones de trabajo y condiciones climáticas según su ubicación y altitud media c) Naturaleza del terreno. Para establecer el tipo o tipos de máquinas a utilizarse de acuerdo al material que conforma el terreno, en el cual se va trabajar (rocoso, arcilloso, pantanoso, etc.). Factores secundarios: a) Proporciones del equipo. Para determinar el volumen del equipo a emplear. b) Metas por alcanzar.-Para establecer rendimientos aproximados y tipos de máquinas a utilizar, de acuerdo a la misión y plazos. c) Distancias a la que los materiales deben transportarse o moverse.-Para establecer el tipo y cantidad de máquinas a utilizar, teniendo en cuenta: longitud, pendiente, condiciones del camino de acarreo, superficie de las áreas de carga. d) Personal.-Para establecer de acuerdo a su capacidad de operación, mantenimiento, control y supervisión, el tipo de máquina que ofrezca mayores facilidades. e) Uso adecuado del equipo.-Para determinar con exactitud la maquina a utilizar para cada trabajo. FACTORES PARA LA SELECCIÓN DE UNA MAQUIMNARIA a) Tipos de materiales que se van a excavar. b) Tipo y tamaño del equipo para el transporte. c) Capacidad de soporte de carga del piso original. d) Volumen del material excavado que se va a mover.
  • 2. e) Volumen que se va a mover por unidad de tiempo. f) Longitud del acarreo. g) Tipo del camino del acarreo. h) Maniobrabilidad i) Compactación j) Costo CLASIFICACION DEL EQUIPO MECANICO 1. TRACTOR 2. MOTONIVELADORA 3. CARGADOR FRONTAL 4. VOLQUETE 5. EXCAVADORA 6. RODILLOS 7. CARGADOR FRONTAL 8. RODILLO COMPACTADOR 9. PAVIMENTADORA 1) TRACTOR: Factores de conversión volumétrica: Tipo de suelo Factor de conversión Tierra suelta 1.10 Roca suelta 1.20 Roca dura 1.15 Es una mayoría muy generalizada esta diseñado para trabajos múltiples. TRACTOR D-7 Largo(m) Ancho(m) Alto(m) Peso(Kg.) Prof. Bajo el agua (m) 4.12 2.46 2.3 11400 1.75 Tipos: y Tractor sobre llantas: Trabajan mejor sobre superficies de grava tierra común y de roca que están ligeramente nivelada. y Tractor sobre oruga: Trabajan en tierra común grava arcilla y en suelos barrosos en agua se recomienda que el agua no tiene que subir mas arriba que las orugas. y Rendimiento: Cm EFQ R 60vvv ! en (m3 /hr.)
  • 3. Q = capacidad de la pala del empujador en material suelto F = Factor de conversión E = eficiencia Cm = tiempo que dura el ciclo de trabajo en minutos 2) MOTONIVELADORA y Longitud por perfilar en metros 312m. y Ancho de la calzada mas bermas 6 m. y Motoniveladora modelo 120 G y Número de pasadas 6 y Velocidad en primera pasada 2 km/h y Velocidad en segunda pasada 2 km/h y Velocidad en tercera pasada 4 km/h y Velocidad en cuarta pasada 4 km/h y Velocidad en quinta pasada 5 km/h y Velocidad en sexta pasada 5 km/h y Eficiencia 0.75 CALCULO DEL TIEMPO TOTAL: 2x0.312 2x0.312 2x0.312 t = ------------- +-------------- + --------------- 0.75x2 0.75x4 0.75x5 t = 0.7904 h. CALCULO DEL RENDIMIENTO R = ( D x a ) t R = 0.312x6 0.709 h R = 2368.42 m²/h 3) CARGADOR FRONTAL y Cargador frontal modelo FR 140 y Eficiencia 50/60=0.83 y Factor de esponjamiento 1.10 y Eficiencia del cucharón 85% y Distancia a transportar 50 m. y Velocidad de vuelta 10 km/h y Velocidad de ida 5 km/h y El tiempo de ascenso-descarga-descenso 20 min y Capacidad del cucharón en m³ 2.5m³
  • 4. CALCULO DEL CICLO DE TRABAJO Cm = tf + tv tf = 20¶¶ / 60 = 0.333` tv = 50 + 50 10000 5000 60 6000 tv = 0.9` Cm = 0.9`+ 0.333` = 1.23` CALCULO DEL RENDIMIENTO Reemplazando valores: R = ( 2.5x0.83x0.85x1.10x60 ) / 1.23` R = 94.64 m³/h 4) VOLQUETE y Factor de eficiencia E=50/60=0.83 y Capacidad QU= 10m³ y Distancia de transporte 1.00 km. y Factor de esponjamiento 1.10 y Velocidad del recorrido cargado 10 km/h y Velocidad del recorrido descargado 15 km/h CALCULO DEL CICLO DE TRABAJO: Cm = tf + tv tf = tiempo de descarga + tiempo de carga TG = 1 + 3 = 4` tv = 1 km + 1 km 10 km/h 15km/h tv = 6 +4 tv = 10 Cm = 4`+ 10` = 14` CALCULO DEL RENDIMIENTO R = Q x G x 60 Cm x F
  • 5. R = 10m³ x 0.83 x 60 14` x 1.10 R = 32.33 m³/h 5) EXCAVADORAS Maquina ingenieril usada primordialmente para realizar excavaciones y que excava bajo el nivel donde se encuentra. CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE UNA EXCAVADORA Fórmula de Producción vca ciclo cucharón excavadora ffEf T V P ™™™! Dónde: Vcucharón: volumen del cucharón Tciclo : tiempo de ciclo Ef : factor de eficiencia fca : factor de ángulo y altura de corte fv : factor de volumen Volumen del cucharón: Se considera la capacidad colmada, afectada por los factores de llenado. llenadocolmadocucharón f™! EFICIENCIA.- La eficiencia de una excavadora puede llegar a 50 min/hora TIEMPO DEL CICLO.- Un ciclo se considera como el total de las operaciones de corte, giro con carga, desplazamiento o viaje, descarga, giro vacío y regreso vacío. volumen de cucharon tiempo de las fases de trabajo, en segundos (m3) carga giro con carga descarga giro vacio total 0.76 5 4 2 3 14 0.76 - 1.15 6 4 2 3 15 1.5 - 1.9 6 4 3 4 17 2.3 7 5 4 4 20 2.7 7 6 4 5 22 3 7 6 4 5 22 3.8 78 7 4 6 24 6) RODILLOS R = V x E x D x A x 100 N
  • 6. En la que: D = Profundidad en metros, de la capa de material suelto 0.3 m. A = Ancho efectivo del rodillo compactador , en metros 1.67 N Número de pasadas necesarias para compactar 4. R = M³ de material suelto compactado en una hora. V = Velocidad en km/h de la máquina que compacta 0.8 km/h. E = Eficiencia de la preparación, aproximadamente 0.83 R = 0.8 x 0.83 x 0.3 x 1.67 x 100 4 R = 83.166 m³/h R = 665.328 m³/día CALCULO DEL NUMERO DE VOLQUETES QUE REQUIERE UN CARGADOR FRONTAL N = 1 + t2 t1 N : nº de volquetes. t2 : Tiempo de transporte del volquete (minutos) t1 : Tiempo necesario para llenar la tolva del volquete (minutos) t1 = n Cm n = Qv Qc Kc y n = Número de paladas del cargador frontal. y Cm : Capacidad del volquete 10 m³ y Qc : Capacidad del cucharón 2.5 m³ y Kc : Eficiencia del cucharón 85% y t2 : t3 + t4 + t5 11` y t3 : Tiempo de ida del volquete 6` y t4 : Tiempo de descarga 1` y t5 : Tiempo de regreso 4` n = 10 m³ 2.5m³ * 0.85 n = 4.70 $ 5 t1 = 4.70 x 1.23 ` = 5.781 N = 1 + 11` 5.781 N = 2.90 $ 3 Volquetes