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  • 8/18/2019 Informe Palas Mecanicas

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    I.  INTRODUCCIÓN.

    En las grandes obras de Ingeniería Civil, el hombre siempre ha necesitado de la ayuda de máquinasy equipo para poder realizarlas. En el pasado el hombre utilizó máquinas muy rudimentarias que lesirvieron para poder llevar a cabo la construcción de esas obras que en la actualidad admiramos por

    la majestuosidad que lograron sus constructores. En los tiempos actuales con la tecnología con laque se cuenta, es posible construir máquinas muy modernas que cuentan con los adelantos que lashacen muy versátiles, con el in de utilizarlas en dierentes tipos de trabajos, logrando con elloreducir los tiempos y costos de producción que son condicionantes tan importantes en !sta !pocade libre comercio y gran competitividad.

    En el presente trabajo dispondremos a analizar las uncionalidades de las máquinas y surendimiento el cual lo hace preerible de las demás máquinas para construcción de carreteras yotros."simismo mencionaremos los respectivos cálculos para determinar el rendimiento de las dierentesmaquinas a utilizar en lo antes mencionado.

    "ctualmente en el mercado se encuentran dierentes proveedores que distribuyen dierentes marcascomo son# Caterpillar, $omatsu, %hon &eere, de dierentes tipos y tama'os, que tienencaracterísticas especiales que los hacen populares entre el gremio de constructores, pero quizás losactores que más inluyen para la adquisición de uno de ellos son(a).*+a oportunidad de cr!dito.b).*+a eistenciac).* -acilidades de pagod).*recio y posible valor de rescatee).*/ervicio de reacciones y mantenimiento

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    II. OBJETIVOS.

      Conocer las características, uncionalidades y rendimientos de algunos tipos de palasmecánicas y maquinarias las cual se utilizan muy a menudo en la construcción de carreterasy otros

    III. MARCO TEÓRICO

    III.1. TIPOS DE MAQUINARIA.-

    &e los dierentes tipos de maquinaría que se utilizan para la realización de las obras deingeniería, la podemos clasiicar de la siguiente manera(¬ 0aquinaría 0ayor o esada¬ 0aquinaría 0enor¬ 1ehículos

    III.1.1. MAQUINARÍA MAYOR.-Es todo equipo que está ormado de gran tama'o ypeso, y debido a estas características se utiliza en la movilización de grandesvol2menes de materiales y grandes pesos, y cuya clasiicación es la siguiente(

    - 0aquinaría para 0ovimiento de tierras.- 0aquinaría para Elaboración de 0ateriales.- 0aquinaría de "poyo y 0aniobras.

    a. 0"34I5"67" "6" 081I0IE598 &E 9IE66"/.

    ¬  ara cortes y acarreos.*

    9ractores, 0otoescrepas, 9rac:drill, ;agondrill, Compresores, Camionesuera de carretera, Cortadoras de pavimento.

    ¬  ara Ecavación, Carga, Elevación.*

    Ecavadoras, Cargadores, alas uarnicioneras.

    b. 0"34I5"67" "6" E+"?86"[email protected] &E 0"9E6I"+.*

    9rituradoras, lantas de "salto, lantas de Concreto, Estabilizador de 0ezclas

    c. 0"34I5"67" &E "8A8 A 0"5I8?6"/.*

    >r2as r2as /obre 9orres, Equipos de Elevaciónde ?andas.

    III.1.2. MAQUINARIA MENOR.- Es todo aquel equipo que debido a su peque'o tama'o

    y peso lo hace maniobrable con gente, entre los cuales tenemos(

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    a) 0alacatesb) 6evolvedorasc) 1ibradoresd) Compactadores 0anualese) ?ombas

    III.1.3. VEHÍCULOS.- /on todos aquellos equipos que se utilizan para el transporte degente, equipos y materiales en las obras, entre los que contamos (

    a. Camión 6evolvedorb. Camión 1olteoc. Camión ipa o Cisternad. Camión >r2ae. Camión de 6edilas. Camioneta ic:*4p.

    III.2. ACTIVIDADES COMUNES EN LAS QUE SE UTILIZAN MAQUINARIA.-

    Entre las actividades que más comunes que se realizan en la construcción de las grandesobras de Ingeniería podemos enumerar las siguientes(

    III.2.1. DESMONTE.- Es el conjunto de actividades que se llevan a cabo, con el inlimpiar una supericie de toda materia vegetal. El cual debido al tama'o y tipo dela materia vegetal, se divide en(

    a. Des!"#e $%&e'!.-  Es aquel en donde predomina la maleza, arbustos yárboles de regular tama'o localizados en orma aislada.

    (. Des!"#e Me)%*"!.- Este está ormado por arbustos y árboles de regulartama'o y cuya separación es discontinua.

    +. Des!"#e ,es*)!.- Es aquel donde predominan los árboles de gran tama'oy sembrados de una orma continua.

    III.2.2. DESPALME.-Es la actividad de remover o etraer la capa vegetal, cuyo espesores de B cm. en promedio.

    III.2.3. ECAVACIÓN.-Es la actividad de remover un suelo de su estado natural a partirde la supericie o cota del terreno natural con el in de alojar una estructura oparte de ella o uncionar como tal. +as ecavaciones en unción de la diicultadque presentan los materiales para ser removidos se dividen en(

    *. E+*/*+%0" e" M*#e'%*$ #%,! I ! A.-Es aquella donde predomina lossuelos que pueden ser atacados por medios manuales con el auilio de unapala. &entro de !sta clasiicación se encuentran los limos, arenas ycualquier otro material suelto.

    (. E+*/*+%0" e" M*#e'%*$ #%,! II ! B.-Es donde predominan los suelos quepara ser atacados con medios manuales se requiere la ayuda del pico ypala, y cuando se emplee maquinaría !sta debe ser de una potenciamáima de DF

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    de DF

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    IV.1.1. "+"/ 0EC5IC"/ C"6>"&86"/.*Este es un equipo de ataque rontal al material, con el in de cargarlo ytransportarlo a una distancia relativamente corta para su transporte. El equipo ensí se distingue por(

    a) 9ipo JCuna basculante con o sin vertido a transportador incorporado,cargadora rontal).b) 0otor J&iesel, el!ctrico, aire comprimido).c) "ccionamiento del sistema de carga J

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    ¬ "ltura de descarga desde el punto más bajo del balde en posición dedescarga al piso D,DF*D,HF m

    ¬ "ltura máima en el recorrido del balde ,D*,L m¬ "ncho de barrido ,G*G,G m¬ /emi ancho menor de la pala ,BB*,MF m¬ /emi ancho mayor de la pala Jincluye espacio del operador) ,LMF*D,DD m¬ "ltura de la pala D,GL*D,HF m¬ otencia disponible para la tracción L,F*DG,F ?*+#!'es @8e I"$8>e" e" s8Re")%%e"#!.

    ara un adecuado dise'o de una pala debemos considerar lo siguiente(a) Capacidad en relación al tama'o de la máquina Jbalde).b) +ogro de eiciencia máima en su operación.

    c) /implicidad en la mantención.d) 8peración completa con poco movimiento.e) Compatibilidad de repuestos entre modelos de la misma marca.) Compatibilidad de la máquina respecto a la sección de la galería

    Jminimizar desarrollos).g) Capacidad de operar en sectores coninados.

    &entro de los actores inluyentes en el rendimiento de este equipo debemosdestacar los siguientes(¬ 9iempo necesario para instalar y retirar la pala de la posición de trabajo.¬ 9iempo por espera de carros.

    ¬ Capacidad de los carros y su compatibilidad con la pala.¬ &istancia al lugar de descarga Jcarros u otro punto de descarga).¬ +impieza del lugar al inalizar la etracción de material en la rente.¬ Capacidad del balde de la pala.¬ Estado mecánico de la pala.¬ Condiciones ambientales de operación en la rente.¬

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    C. Re")%%e"#! )e $* P*$* Me+"%+*.

    &ebemos deinir los tiempos elementales, los cuales son(

    9iempo real de carguío R 9rc R 9D O $d SsegundosT

    9D( 9iempo de ecavación en la rente con saca ina y homog!nea en segundos.$d( Coeiciente de diicultad de carga J, a D).

    El n2mero de ciclos que se necesita para llenar el carro queda deinido de lasiguiente manera(

    5C R 1c O J 1b N $D )

    9iempo para llenar el carro R 9C R 5C N 9D O $d SsegundosT

    1b( 1olumen del balde de la pala.

    1c( 1olumen 2til del carro.$D( Coeiciente de relleno de la cuchara o balde de la pala J,F a D).

    El ciclo completo por carro queda dado por(

    " R 9C U 9G O = U 9

    9( 9iempo para cambiar el carro en segundos.9G( 9iempo de duración del cambio de convoy en segundos Jla locomotora selleva el grupo de carros y la misma u otra trae el recambio).=( 52mero de carros.

    Coeiciente de utilización de la pala R $u R 9C O "6endimiento horario de la pala R 6p R M N 1c N $D N $d N $u O 9D

    /e puede observar que hay muchas variables en la operación que no dependendirectamente de la pala, por lo que es diícil precisar un rendimiento, a menos que secuente con una uente de inormación iel de la realidad de cada aena, en que cada uno deestas variables tenga un comportamiento deinido en la operación Jmetodología y tiempo).

    IV.1.3. "+"/ 0EC5IC"/ /8?6E 864>"/ &E &E/C"6>" "VI"+.(E+WC96IC"/ A 5E409IC"/)

    A. C*'*+#e's#%+*s.- 0ayor versatilidad que las palas sobre rieles. "lgunosdatos t!cnicos son(¬ Capacidad L*G litros¬ 1elocidad D,M*,F $m.Ohora¬ otencia de tracción NP

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    ¬ "ncho de balde D,*D,G m¬ "ncho total D,PM*D,HG m¬ +argo total de la pala ,HF*,HH m¬ "ltura de descarga D,F*D,BL m¬ "ltura máima ,M*,FHF m

    IV.1.. "+"/ 0EC5IC"/ * 5E409IC"/ &E &E/C"6>" "VI"+ /8?6E 64E&"/

    A. C*'*+#e's#%+*s.- +as características son similares, solo se distingue por elpivote de la pala, sus dos ruedas motrices, sus dos ruedas direccionales, ladistancia entre ejes y los neumáticos.+a ventaja es su mayor versatilidad respecto a las palas sobre rieles yorugas.

    "lgunos valores(¬ Capacidad G*M litros

    ¬ 1elocidad D*D,B mOsegundo¬ eso G,F toneladas¬ +argo total G,F m¬ "ltura D,MM m¬ "ltura máima ,MH m¬ "ltura de descarga D,ML m¬ "ncho del balde D,G m¬ "ncho total D,PM m¬ 6endimiento FF*LF mGOhora

    IV.1.. "+"/ 0EC5IC"/ * 5E409IC"/ /8?6E 864>"/ &E &E/C"6>"+"9E6"+

    ¬ Capacidad M litros¬ 1elocidad ,F $m.Ohora¬ otencia de tracción NP

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    ¬ Capacidad D,P mG, F toneladas¬ resión

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    IV.1.:. "+"/ "498 C"6>"&86"/ * 5E409IC"/ /8?6E 864>"/

    Este equipo tiene la particularidad que agrega a su estructura un peque'o baldeque le permite además de cargarlo transportarlo a una cierta distancia una vezlleno, esto introduce el concepto de cargar * transportar y descargar, ayudando

    así en alg2n modo a la independencia del equipo de carguío de los carritos detransporte, mejorando así en parte el rendimiento general el cual dependerá dela distancia a que deba ser transportado el balde. /us características son(

    ¬ Capacidad de carguío por palada L litros¬ Capacidad de balde de transporte LF litros, descarga por el ondo¬ 1elocidad ,F $m.Ohora¬ otencia de tracción NP

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    IV.2.2. -"C986E/ 34E I5-+4AE5 E5 E+ 6E5&I0IE598 &E +8/ E34I8/A. ?*+#!'es P'%*'%!s.-

      -actores eológicos.* Condiciones de trabajo y condiciones climáticas

    seg2n su ubicación y altitud media.  5aturaleza del 9erreno.* ara establecer el tipo de máquinas a utilizarse

    de acuerdo al material que conorma el terreno, en el cual se va atrabajar Jrocoso arcilloso pantanoso etc.)

    B. ?*+#!'es Se+8")*'%!s

      roporciones del equipo.* ara determinar el volumen del equipo aemplear.

      0etas por alcanzar.* ara establecer rendimientos aproimados y tiposde maquinarias a utilizar, de acuerdo a la misión y plazos.

      &istancia a la que los materiales deben transportarse o moverse.* ara

    establecer el tipo y cantidad de maquinaria a utilizar, teniendo encuenta(+ongitud, pendientes, condiciones del camino de acarreo, supericie delas áreas de carga.

      ersonal.* ara establecer de acuerdo a su capacidad de operación,mantenimiento, control y supervisión, el tipo de máquina que orezcamayores acilidades.

      4so adecuado del equipo.* ara determinar con eactitud la maquina autilizar para cada trabajo.

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    IV.2.3. -"C986E/ "6" 45" /[email protected] &E 0"34I5"6I".

    ¬ 9ipos de materiales que se van a escavar.¬ 9ipo y tama'o del equipo para el transporte.¬ Capacidad de soporte de carga del piso original.¬ 1olumen del material ecavado que se ha a mover.¬ 1olumen que se va a mover por unidad de tiempo.¬ +ongitud del acarreo.¬ 0aniobrabilidad.¬ Compactación.

    ¬ Costo.

    IV.2.. C+"/I-IC"[email protected] &E+ E34I8 0EC5IC8.

    ¬ 9ractor.¬ 0otoniveladora¬ Cargador rontal¬ 1olquete

    ¬ Ecavadora¬ 6odillos¬ 6odillo compactador¬ avimentadora

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    ¬

    ¬

    IV.3. CALCULO DE RENDIMIENTO DE MAQUINARIAS DE CONSTRUCCIÓN DE

    CARRETERAS¬

    IV.3.1. TRACTOR.- -actores de conversión volum!trica.¬

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

      RENDIMIENTO<  R=Q xF x 60 x E

    Cm

    en JmGOh)

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    ¬

    ¬   &onde(

    ¬ 3 R Capacidad de la pala del empujador en material suelto.

    ¬ - R -actor de conversión.

    ¬ E R Eiciencia.

    ¬ Cm R 9iempo que dura un ciclo de trabajo en minutos.

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

      EJEMPLO N 1< /ea un trabajo tractor d*H en tierra com2n, distanciade transporte Gm. con empujador angular.

    ¬

     

    QF2.M3EF9G?F1.2

     

    ¬ &E9E60I5"6 E+ 540E68 &E 0E968/ CY?IC8/ 081I&8/ 86

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    ¬ RENDIMIENTO<  R=

    2.5 x1.25 x60 x 0.8

    1.53

     

    ¬ 6 R PLmGOh¬

    ¬

    IV.3.2. MOTONIVELADORA¬

    ¬

    ¬TiempoTotal=

     P∗ DS∗ E

     +  P∗ DS1∗ E

    ¬ &85&E(

    ¬ ( 5umero de pasadas 6equerido.

    ¬ &( &istancia recorrida en cada pasada.

    ¬ E( -actor de eiciencia de la niveladora.

    ¬ /( 1elocidad del tractor o de la motoniveladora.

    ¬

    ¬ RENDIMIENTO R=

     D x a

    ¬ &85&E(

    ¬ & R &istancia recorrida en cada pasada.

    ¬  a R "ncho de la calzada más bermas.

    ¬ t R 9iempo total

      EJEMPLO N 2<

      L!"&%#8) ,!' ,e'%$*' e" e#'!s 312   A"+! )e $* +*$*)* s (e'* 5

    M!#!"%/e$*)!'* !)e$! 12

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      N8e'! )e ,*s*)*s 5  Ve$!+%)*) e" ,'%e'* ,*s*)* 2 K  Ve$!+%)*) se&8")* ,*s*)* 2 K  Ve$!+%)*) #e'+e'* ,*s*)* K 

    Ve$!+%)*) +8*'#* ,*s*)* K  Ve$!+%)*) @8%"#* ,*s*)* K  Ve$!+%)*) se#* ,*s*)* K  E%+%e"+%* .6 6G

    ¬

      CALCULO DEL TIEMPO TOTAL¬

    ¬Tt =

    2∗0.3120.75∗2

    +2∗0.3120.75∗4

    +2∗0.3120.75∗5

    ¬

    ¬

    ¬  Tiempo Total=0.7904 h

    ¬

      CALCULAMOS EL RENDIMIENTO¬

    ¬ R=

    312 x6

    0.7904

    ¬

    ¬ 6 R GML.BG mOhIV.3.3. CARADOR ?RONTAL

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

      EJEMPLO N 3¬

      C*'&*)!' '!"#*$ !)e$! ?R 1  E%+%e"+%* 5 F .93 

    ?*+#!' )e es,!"7*%e"#! 1.1 

    D%s#*"+%* * #'*"s,!'#*'

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      Ve$!+%)*) )e /8e$#* 1 K  Ve$!+%)*) )e %)* K  T%e,! )e *s+e"s!-)es+*'&*-)es+e"s! 2 %"  C*,*+%)*) )e$ +8++*'!" e" 3 2.3

    ¬

      CALCULO DEL TIEMPO DE TRABAJO¬

    ¬  Cm=tf +tv

    ¬

    ¬tf =20 seg.x

     1mim

    60 seg

    ¬

    ¬tf =0.33min

    ¬

    ¬  t v=

    (50 x60)5 x1000

    + (50 x60)10 x1000

    ¬

    ¬  t v=0. 9min

    ¬

    ¬  Cm=0.33min+0.9min

    ¬Cm=1.23min

    ¬   CALCULO DEL RENDIMIENTO.- 6emplazamos valores(

    ¬

    ¬ R=

    Q x F x E x 60

    Cm

    ¬

    ¬ R=

    2.5 x0.83 x1.10 x 60

    1.23

    ¬

    ¬  R=111.34m3/h

    ¬

    IV.3.. VOLQUETE¬

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    ¬

    ¬

     

    EJEMPLO N ¬

      ?*+#!' )e e%+%e"+%* EF5F.93  C*,*+%)*) QF1 3  D%s#*"+%* )e #'*"s,!'#e 1. K  ?*+#!' )e es,!"7*%e"#! 1.1  Ve$!+%)*) )e 'e+!''%)! +*'&*)! 1 K 

    Ve$!+%)*) )e 'e+!''%)! )es+*'&*)! 1K¬

      CALCULO DEL CICLO DE TRABAJO¬

    ¬Cm=tf +tv

    ¬

    ¬ 9 R tiempo de descarga U tiempo de carga

    ¬

    ¬tf =1min+3min t R Bmin

    ¬  tv=

    (1 x 60)10

    +(1 x60)

    15tv R D min

    Cm=14 min

      RENDIMIENTO

    ¬

    ¬ R=

    Q xG x60

    C m x F     R=

    10 x0.83 x60

    14 x1.10

    ¬

    ¬  R=32.34 m3 Oh

    ¬

    ¬

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    IV.3.. CALCULO DEL NUMERO DE VOLQUETES QUE REQUIERE UN CARADOR?RONTAL¬

    ¬  N =

    Y (T + D+ L)60 x C x E

    ¬

    ¬ En la que(¬

    ¬ & R tiempo de descarga en minutos JG min.)¬ A R coeiciente del material de carga JGF para arcillas)¬ C R capacidad de carga del volquete JDF mG)¬ 5 R n2mero de volquetes¬ + R tiempo de carga en minutos JD min.)¬ 9 R tiempo de viaje en minutos JM min.)¬ E R eiciencia aproimadamente J.H)¬

    ¬

    ¬ N =

    35 (60+10+3 )60 x 15 x0.7

     N =3.48aprox .=4 volqetes

    ¬

    IV.3.5. "+"/ 0EC5IC"/( C"+C4+8 &E+ 6E5&I0IE598 &E +"/ "+"/0EC5IC"/.

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬ R=

    3600 x Q x f x E x ! 

    Cm

    ¬

    ¬ GM( 5umero de segundos en una hora.¬ 3 R Es la capacidad indicada del cucharon de la pala.¬ R -actor de conversión de los suelos.¬ E R -actor de eiciencia de la pala.

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    ¬ $R -actor de eiciencia del cucharon.¬ Cm R 9iempo que dura un ciclo de trabajo.

    ¬

      EJEMPLO N ¬

    ¬ ala con cucharon de punta¬ Capacidad del cucharon.FHmG¬  0aterial que se ecava( arcilla suelta.¬ 9ipo de ecavación( +iviana¬ - R D.BG -actor de conversión¬ E R .L -actor de eiciencia¬  $ R .P -actor de eiciencia $¬  CicloR DL segundos.

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬ R en"imiento=

    3600 x Q x f x E x ! 

    Cm

    ¬

    ¬ Ren"imiento=

    3600 x 0.57 x1.43 x0.80 x 0.90

    18

    ¬

    ¬  Ren"imiento=117.4m3

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

    ¬

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    ¬

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    ¬

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    ¬

    ¬

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    ¬

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    ¬

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    ¬