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11

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Fundamentos de Movimiento de Tierras.

22

Objetivo• Después de haber estudiado esta

presentación Ud. será capaz de :– Demostrar sus conocimentos sobre como

ESTIMAR el rendimiento de una máquina o flota de máquinas.

– Conocer los factores que afectan al rendimiento de las máquinas.

33

Contenido

• Conceptos Básicos

• Características de los materiales

• Cálculos de Producción

• Costos de Posesión y Operación

• Cálculo de Rendimiento Óptimo de las máquinas.

44

Conceptos Básicos

¿QUÉ ES MOVIMIENTO DE TIERRAS...?

CONCEPTOS BÁSICOS

55

…..Movimiento de Tierras ?

• 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.

Conceptos Básicos

66

Preparación del Banco

Requiere Voladura ?

Ripeo o Carga con

Excavadoray/o

Cargador

Acarreo

Requiere Clasificació

n ?

Tendido Mezcla

Zarandeo y/o

Trituración

Compactación

PavimentaciónEdificación

Barrenadoexplosivos Voladura

Proyecto Típico de Movimiento de Tierras

Si

Si

No

No

Posición Original Nueva Posición

Distancia de Acarreo

77

100 mts.

150 mts.

1,500 mts.

1,600 mts

5,000. mts

Sistemas de Acarreo y sus distancias más economicas

88

Concepto -Rendimiento Óptimo

Menor Costo por Hora Posible .........

Máxima producciónpor Hora Posible .........

$/M3 = ----------------------------------Mínimo Costo / hr.

Máxima Producción / hr.

M3

99

Resúmen: Conceptos Básicos

1010

Características de los Materiales • Las características y

propiedades de los materiales afectan

directamente la producción y el

rendimiento de las máquinas.

1111

1212

Materiales • 1.- Rocas

– Igneas: Basaltos, Granito Andesita, etc.

– Metamórficas: Caliza Pizarra etc.

– Sedimentarias: Areniscas Calizas, Conglomerados

• 2.- Tierras– Suelos, Piedra disociada

Materia orgánica

• 3.- Mezclas– Rocas y Tierras

Igneas

Metamórficas

Sedimentarias

1313

Propiedades de los Suelos• 1.- Físicas : DENSIDAD, Gravedad específica Granulometría y Contenido de Humedad.

• 2.- Índices: Límite líquido, Límite Plástico y Límite de Contracción.

• 3.-Mecánicas: Resistencia, Deformación y Permeabilidad.

1414

Propiedades de los suelos relacionadas a la compactación

� Capilaridad� Compresibilidad� Elasticidad� Permeabilidad

� Plasticidad� Sedimentación� Resistencia al corte� Contracción/Esponjamiento

1515

Propiedades del suelo

1616

Propiedades del suelo

1717

Propiedades de los Suelos • La principal propiedad que afecta el rendimiento de

las máquinas en el movimiento de tierras es la:

–DENSIDAD• Densidad en Banco y Densidad Suelto.

1818

DENSIDAD

1919

Banco

Suelto

Compactado

2020

Densidad

• Densidad = Peso (Kg) / volumen (m3)

Factor de carga = Factor de carga = 0,5780,5781,

2 m

1,2 m

= 1.000 Kg

1,2 m

1m

1m

= 1.000 Kg

1 m

•Densidad en el banco = 1.000 Kg/m3

•Densidad del material suelto = 578 Kg / m3

( Factor Volumétrico )

2121

Medición de la densidadLos instrumentos

nucleares para medir la compactación nos

incluyen datos como: % de Compactación Contenido de Humedad Densidad

Estos instrumentos miden profundidades

hasta de 30 Cm.

2222

Factor de Carga

• Densidad en Banco x Factor de Carga =

Densidad del material suelto

1.000 Kg/m3 x 0.578 = 578 Kg/m3

• Volumen en Banco / Factor de Carga = Volumen del material suelto

1m3 / 0.578 = 1.73 m3


2323

2424

Abultamiento

1 + % AbultamientoO´

10.8 Factor de Carga

=1 + 25%


2525

2626

2727

2828

2929

URBANIZACIÓN

3030

M3 Banco y M3 Sueltos• La mayoría de las obras se:

-Licítan en M3 banco

-Se Pagan en M3 banco

-Se mueven en M3 Sueltos

3131

Cálculos de producción

• 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 ( Ton / Hr )

3232

Cálculos de producción• 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 Volúmen– ( M3B/Hr ) ( Ton / Hr.)

Ó

Ó

3333

3434

3535

Eficiencia de la transmisión

3636

Potencia necesaria

Potencia necesaria

Resistencia a la rodadura

Resistencia a la pendiente

=+

3737


La fuerza que opone el terreno al giro de las ruedas

3838


3939


Regla empírica: 2% del PBV ( Peso Bruto del Vehículo)

PBV = El peso de la máquina vacía + El peso de la carga útil

20 Kg. / Tn.

4040


4141

Flexión del camino

4242

Factores de Resistencia a la Rodadura

4343

Resistencia a las pendientes

Es la fuerza de gravedad que favorece ó se opone al movimiento de un vehículo

4444

% de pendiente

4545

Resistencia a las pendientes

4646

Tipos de pendientes

4747

Potencia necesaria

• Potencia necesaria ( Resistencia total )

= Resistencia a la rodadura (Kg.)

+

Resistencia a la pendiente ( Kg.)

4848

Pendiente compensada (%) ó

Pendiente efectiva

= R.R. (%) R.P. (%)±

El número de Toneladas : 10 se toma como 1 % de

pendiente

20 Kg/Ton Se considera como el 1 % de pendiente

(Ver tabla)

4949

Potencia disponible = Torque x Velocidad

5050

Variación del Torque y velocidad

5151

Ejercicio

• ¿Cuál es la fuerza de tracción necesaria y la velocidad máxima de una unidad de ruedas con peso bruto de 50,000 Kg.

subiendo una pendiente de 25:1

5252

Gráfico de carga

5353

5454

Potencia utilizable

La tracción varía con:

Peso sobre las ruedas

propulsadas

Tipo de superficie

5555

Agarre

5656

Coeficientes de tracción

5757

Efecto de la altura de trabajo

Factores de pérdida de potencia por altura:

Ver el libro de rendimientos

5858


Producción Teórica por Hora =

Capacidad de la MáquinaM3 / Ciclo

x Números de Ciclos / Hr.

3 M3/ciclo

X

100 Ciclos /Hr

= 300 m3/Hr.

En función de la capacidad de la máquina.

5959


Producción Real por Hora =

Capacidad de la Máquina M3/ciclo

X Números de Ciclos / Hr. X Factores de Corrección. * Factor de Llenado * Eficiencias * Disponibilidad Mecánica * Otros factores

X

X

6060

Factores de corrección.

Factor de Llenado

Es el porcentaje del volúmen disponible en una caja o cucharónque realmente se esta utilizando.

6161

Ejemplos de factores de llenado

6262

6363

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.

6464

Número de Ciclos por Hora Ciclo: Es un viaje completo de ida y regreso para completar un pase de trabajo. Ciclo: Es un viaje completo de ida y regreso para completar un pase de trabajo.

6565

Número de Ciclos por Hora Tiempos Fijos y Variables1.- Carga2.- Acarreo3.- Descarga4.- Regreso

1

2

3

4 Otros Tiempos:EsperaManiobrasDemoras

6666

Ciclos por Hora

Ciclos/Hr.= -------------------------------------------------60 minutos / hr

Tiempo Promedio del ciclo ( .xx minutos / ciclo)

NO son segundosSON centécimas de Minuto

6767

Segundos 1/100Min60 159 0.9858 0.9757 0.9556 0.9355 0.9254 0.9053 0.8852 0.8751 0.8550 0.83

Ciclos por Hora

60 Segundos ……….. 1 Minuto20 Segundos …….>> 0.XX Min

X = ----------------- = 0.33 Min20 X 1

60

Ciclos por Hora = 60 Min/Hr. / 0.33 min/ciclo = 181 Ciclos/Hr.

6868

Eficiencias

Minutos Efectivos trabajados por Hora

E = 60 minutos por Hora

Eficiencia en la Obra

Ejemplo : 50/60 = 0.83 = 83 %

6969

Horas Reales Trabajadas al añoDisponibilidad = ------------------------------------- X 100Mecánica Horas Programadas al año

Factores que afectan la Disponibilidad Mecánica¤Calidad del Equipo ¤Vida Economica / nº Horas de servicio¤Respaldo Técnico ( Partes y Servicio)¤Practicas de Mantenimiento / Herramientas¤Estandarización¤Relaciones Humanas

Disponibilidad Mecánica

7070

• Cual será la producción por hora de un cargador de ruedas con cucharón de:

3.1 m3– Factor de llenado promedio = . 90– Tiempo del ciclo = 30 Segundos– Eficiencia en la Obra = 50 min hr– Disponibilidad Mecánica = . 95

Ejemplo :

7171

• Cual será la producción por hora de un cargador de ruedas con cucharón de:

– 3.1 m3

– Factor de llenado promedio = . 90

– Tiempo del ciclo = 30 Segundos

– Eficiencia en la Obra = 50 min hr

– Disponibilidad Mecánica = . 95

Ejemplo :

Producción / Hr. = 3.1 x 0.90 x 120 x 0.83 x 0. 95 = 264 m3 / hr.

7272

7373

COSTOS DEPOSESIÓN

> Depreciación> Interés> Impuestos> Seguro

Son todos los costosRelacionados con laAdquisición de laMáquina.

7474

COSTOS DEOPERACIÓN

> Combustible> Mantenimiento> Neumáticos/Carriles> Reparaciones> Articulos de Desgaste> Salario de Operador

Son todos los costos relacionadosPara poner a trabajar la máquina

7575

Costo de Operacion Cat D8RII

Combustible44%

Mant. Preventivo

5%

Mto. Carriles18%

Hta. Corte16%

Rep Mayores9%

Operador8%

Analisís - Costos de Operación D8RII

7676

Concepto - Rendimiento Óptimo


Máxima producción por Hora Posible .........

$/M3 = ----------------------------------- Mínimo Costo / hr

Máxima Producción / hr

M3

7777

Concepto -Rendimiento Óptimo


Máxima producción por Hora posible .........

$/M3 = ------------------------------------Mínimo Costo / hr.

Máxima Producción / hr.

M3

7878

P o s e s i ó n( F i j o )

O p e r a c i ó n( V a r i a b l e )

C o s t o s T o t a l e sD i r e c t o s

$ / hr.

Horas de Operación

7979

P o s e s i ó n( F i j o )

O p e r a c i ó n( V a r i a b l e )

C o s t o s T o t a l e sD i r e c t o s

$ / hr.

Horas de Operación

20 % 30 %

70 %.

80 %

12 %

88 %

10 %

90 %

Posesión

Operación

8080

Posesión

Operación

$

Utilidad

8181

Análisis de la Sensibilidad en la Utilidad de losNegocios de Movimiento de Tierras

Precio

Tasa de Interés

Valor de Reventa

Costos de Oper.

Disp. Mecánica

Producción

0% 1% 2% 3% 4% 5%

Un Cambio de 1% en

Resulta en un Aumento de Rentabilidad de

Un Cambio de 1 % en :

Resulta en un aumento de la Utildad en :

8282

HOURLY OWNING AND OPERATING COST ESTIMATE FOR: DATE: 12-Jun-04

Cat Wheel Loaders last update Jan. 00

CONSTANTS:

SIMPLE INTEREST RATE % 9.0 9.0 9.0 9.0INSURANCE RATE % 1.0 1.0 1.0 1.0PROPERTY TAX RATE % 1.0 1.0 1.0 1.0

MACHINE DESIGNATION: 988F 990 992G 994

ESTIMATED OWNERSHIP PERIOD (YRS) 9 9 9 9SCHEDULED USAGE (HR/YR) 5,000 5,000 5,000 5,000MECHANICAL AVAILABILITY & UTILIZATION 90.0% 90.0% 90.0% 90.0%ACTUAL USAGE (HR/YR) 4,500 4,500 4,500 4,500OWNERSHIP USAGE (TOTAL HR) 40,500 40,500 40,500 40,500RESIDUAL VALUE % 15% 15% 15% 15%

OWNING COST:

Delivered Price, including attachments & tires ($) 400,000 700,000 900,000 2,200,000Less tire or U/C replacement cost ($) 0 0 0 0Delivered price less tires ($) 400,000 700,000 900,000 2,200,000

Less residual value at replacement ($) 60,000 105,000 135,000 330,000

Value to be recovered over ownership period ($) 340,000 595,000 765,000 1,870,000Capital recovery (value/total hours) ($/hr) 8.40 14.69 18.89 46.17

Interest (cost of funds) ($/hr) 4.44 7.78 10.00 24.44

Insurance ($/hr) 0.49 0.86 1.11 2.72

Property tax ($/hr) 0.49 0.86 1.11 2.72

HOURLY OWNING COST ($/HR) 13.83 24.20 31.11 76.05

OPERATING COST:

Fuel: consumption (gal/hr) 15.00 21.00 27.00 46.00unit price ($/gal) 0.80 0.80 0.80 0.80cost ($/hr) 12.00 16.80 21.60 36.80

Lube, oils, filters, grease ($/hr) 2.00 2.90 3.50 6.20

Tires: replacement cost ($) 15,000 28,000 40,000 140,000life (hr) 4,000 4,000 4,000 4,000cost ($/hr) 3.75 7.00 10.00 35.00

Repairs ($/hr) 11.00 14.50 18.00 38.00

Minor Repairs, Liners, GET ($/hr) 5.00 10.00 15.00 20.00

Operator Cost, including fringes ($/hr) 25.00 25.00 25.00 25.00

TOTAL HOURLY OPERATING COST ($/HR) 58.75 76.20 93.10 161.00

TOTAL OWNING & OPERATING COST ($/HR) 72.58 100.40 124.21 237.05

LOADERS.WK4

Ejemplo:

Costos de PosesiónY

Operación.

8383

Resumen: Costos de Posesión y Operación

COSTOS

COSTOS DE POSESIÓN COSTOS DE OPERACIÓN COSTOS DE ADMINISTRACIÓN

DEPRECIACIÓN

INTERESES

SEGUROS

IMPUESTOS

COMBUSTIBLES

MANT. PREVENTIVO

RESERVA PARA REPARACIÓN

ARTICULOS DE DESGASTE

NEUMATICOS

CARRILES

SALARIO DEL OPERADOR

OFICINA

PERSONAL

EQUIPO DE MANTENIMIENTO

EQUIPO DE TRANSPORTE

8484

FIN

Documents

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