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