M01 01 Fundamentos de movimientos de Tierra - Parte 2 ... · El abultamiento y el Factor de Carga...

Diplomatura de Especialización enGestión de Maquinaria Pesada

Módulo 1: Aplicación y Rendimiento de Maquinaria Pesada

Fundamentos de Movimiento de Tierras

Análisis de la Aplicación y Selección de Equipos – Parte 1

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Agenda

1. Conceptos básicos.2. Características de los materiales.3. Cálculos de producción y optimización.4. Revisión de costos de posesión y operación.5. Cálculo de rendimiento óptimo de las máquinas.

Diplomatura de Especialización en Gestión de Maquinaria Pesada

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© Pontificia Universidad Católica del Perú

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Propiedades de los Suelos

1. Físicas : Densidad, Gravedad específica, Granulometría y Contenido de Humedad.

2. Índices: Límite liquido, Límite Plástico y Límite de Contracción.3. Mecánicas: Resistencia, Deformación y Permeabilidad.

Características del material

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Cantos Rodados : 76 mm y más ( 3 " )

Grava : de 3 mm a 76 mm ( 1/8 " a 3 " )

Arena : de 0,05 mm a 3 mm ( 0,002 " a 1/8 " )

Limo : de 0,005 mm a 0,05 mm ( 0,002 " a 0,0002 " )

Arcilla : menos de 0,005 mm ( menos de 0,0002 " )

Clasificación y granulometría de los principales materiales

Granularno-cohesiva

Cohesiva

Absorbe hasta 100% de agua


Afecta el rendimiento de las máquinas (factor de llenado en cucharones).

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Es el porcentaje del volumen disponible en una caja o cucharón que realmente se esta utilizando.

El factor de llenado


CAPACIDAD RAS

Es el volumen contenido en un cucharon o en una caja, después de nivelar la carga pasando un rasero sobre sus

extremos.

CAPACIDAD COLMADA

Es la capacidad al RAS, mas la cantidad adicional que se acumula sobre la carga al ras del material manteniendo un

angulo de reposo de:

2:1 según SAE-J742 PARA CARGADORES

1:1 según SAE-J296 PARA EXCAVADORAS

Con la línea de capacidad ras paralela al piso


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El facto

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Densidad • La principal propiedad que afecta el rendimiento de las máquinas es la

DENSIDAD• Densidad en Banco y Densidad Suelto.


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• Densidad en Banco. Es la densidad del material en su estado natural sobre el terreno.

• Densidad Suelto. Es el material fuera de su estado material, el cual ya ha sido removido.

• La densidad la podemos medir en distintas unidades, siendo utilizada principalmente en S.I. los kg/m3, aunque en la industria utilizamos normalmente las TM/m3.

• Se calcula dividiendo el peso entre el volumen que ocupa.• Si el material se encuentra en banco se le llamará BCM (bank cubic

meters) y si el material se encuentra suelto se le llamará LCM (loose cubic meters).

Densidad

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Peso: Densidad banco x Factor de Carga = Densidad suelto

1900 kg/m3b x .80 = 1520 kg/m3s

Volumen:Vol suelto (M3S) x Factor de Carga = Volumen banco (M3B)

1.25 m3s x .80 = 1.00 m3b


El abultamiento y el Factor de Carga

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El abultamiento y el Factor de Carga

• Esponjamiento (SWELL).Capacidad del material para expandirse producto de la aparición de vacíos internos. Se da cuando un material de estar en banco pasa a estar suelto después de un proceso de movimiento de tierra.SWELL = 1/LOAD FACTOR – 1

• Vacíos (VOIDS). Vacíos internos que aparecen producto de remover el material que está en banco y dejarlo suelto.VOIDS = 1- LOAD FACTOR


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Banco

Suelto

Compactado


Volumen del material

1 m3 1.2 m3

ABULTAMIENTO

FACTOR DE CARGA

• M3 Banco (BCM o M3B).• M3 Suelto (LCM o M3S).• M3 Compactado (CCM o M3C).

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¿Cual la densidad de arcilla en su lecho natural?


Pregunta

• Suelto = 1660 kg./m3s• En Banco = 2020 kg./m3b

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Un contratista necesita excavar 250.000 metros cúbicos de material. El factor de carga es de .84. ¿Cuántos metros cúbicos serán movidos?

250,000 m3b / .84 = 297,619 m3s


Pregunta

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Factor de Contracción

• FACTOR DE CONTRACCIÓN: Se Calcula dividiendo la densidad del material compactado, entre la densidad del metro cúbico banco.

• = ( kg / m3 COMPACTADO ) / ( kg / m3 BANCO)


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Agenda

1. Conceptos básicos.2. Características de los materiales.3. Cálculos de producción y optimización.

1. Consideraciones Básicas2. Principales unidades3. Cálculos de producción4. “m3 banco” y “m3 suelto”

4. Revisión de costos de posesión y operación.5. Cálculo de rendimiento óptimo de las máquinas.

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• Mover el material la menor distanciaposible.

• Manipular el material el menor número de veces posible

• Utilizar la menor cantidad de energía para mover una mayor cantidad de material

• Usar equipos que generen un mayor índice de utilización y rendimiento de la inversión

Consideraciones Básicas

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Producción = Carga/ciclo x ciclos/hora

Consideraciones Básicas

Producción = Carga/ciclo / tiempo de ciclo

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• La producción de las máquinas se puede expresar en:

– Metros Cúbicos en Banco por Hora (M3B/Hr)

– Metros Cúbicos Sueltos por Hora (M3S/Hr)

– Metros Cúbicos Compactados por Hora (M3C/Hr)

– Toneladas Métricas por Hora (TM/Hr)

Principales unidades

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Volumen de la zanja = 1.5m x 2.5m x 300m = 1,125 m3bVolumen en banco / factor de carga = volumen suelto1,125 m3b / .80 = 1,406 m3sVolumen suelto / Capac. camión = numero de viajes1,406 m3s / 12 m3s = 117 viajes

Un contratista esta trabajando en excavación de zanjas y la producción es de 300 metros por día.La zanja tiene un ancho de 1,5m por 2,5m de profundidad.El material es cargado en camiones de 12m3.Cuantos viajes serán necesarios para acarrear el material de la producción diaria?

Cálculos de producción

Pregunta

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• La mayoría de las obras se ...

Licitan en m3 banco

Se pagan en m3 banco

Se mueven en m3 sueltos

“m3 Banco” y “m3 Sueltos”

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La CARGA y Producción de las máquinas se puede medir de las siguientes formas:

1. Pesándola

2. Calculándola en función de la máquina

3. Midiendo el Volumen



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Producción Teórica por Hora= Capacidad Máquina (m3/Ciclo) x Ciclos por hora

3 m3/ciclo x 100 Ciclos/Hr= 300 m3/Hr.

En función de la capacidad de la máquina.


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Producción Real por Hora= Capacidad Máquina (m3/Ciclo) x Ciclos por hora x Factores de Corrección*

Algunos factores de corrección:1. Factor de Llenado2. Eficiencia del operador3. Eficiencia del proceso4. Disponibilidad Mecánica5. Otros factores ...

3 m3/ciclo x 100 Ciclos/Hr x Factores de Corrección= 300 m3/Hr.

En función de la capacidad de la máquina.


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Factores de corrección.


1. Factor de Llenado2. Eficiencia del operador3. Eficiencia del proceso4. Disponibilidad Mecánica5. Otros factores ...

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Un 770 con caja plana y refuerzos esta cargado a 110% de su capacidad nominal colmada (en volumen). El material es roca descompuesta, 50% roca y 50% tierra. Que peso de carga tiene el camión?El camión esta con sobrecarga? Cuánto?

Pregunta


770 capacidad colmada = 25.1 m3s25.1 m3 x 110% FLL = 27.61 m3s27.61 m3s x 1720 kg/m3s = 47,489.2 kg o 47.5 TM770 carga nominal = 36,572 kg47,489 kg - 36,572 kg = 10,917 kg sobrecarga (30%)

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Un 769D con caja plana y refuerzos esta cargado a 110% de su capacidad nominal colmada. El material es roca descompuesta, 50% roca y 50% tierra. Que peso de carga tiene el camión?El camión esta con sobrecarga? Cuánto?

Pregunta – Tabla de Materiales


769D capacidad colmada = 16.5 m3s16.5 m3 x 110% FLL = 18.15 m3s18.15 m3s x 1720 kg/m3s = 31,218 kg o 31.22 toneladas769D carga nominal = 35,980 kg35,980 kg - 31,218 kg = 4,762 kg bajocarga (13.24%)


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