1 \ Fundamentos de Movimiento de Tierras. 2 Objetivo Después de haber estudiado esta presentación Ud. será capaz de : –Demostrar sus conocimentos sobre.

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2 1 \ Fundamentos de Movimiento de Tierras.

3 2 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.

4 3 Contenido Conceptos Básicos Características de los materiales Cálculos de Producción Costos de Posesión y Operación Cálculo de Rendimiento Óptimo de las máquinas.

5 4 Conceptos Básicos

6 5 …..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

7 6 Preparación del Banco Requiere Voladura ? Ripeo o Carga con Excavadora y/o Cargador Acarreo Requiere Clasificació n ? Tendido Mezcla Zarandeo y/o Trituración Compactación PavimentaciónEdificación Barrenado explosivos Voladura Proyecto Típico de Movimiento de Tierras Si No Posición Original Nueva Posición Distancia de Acarreo

8 7 100 mts. 150 mts. 1,500 mts. 1,600 mts 5,000. mts Sistemas de Acarreo y sus distancias más economicas

9 8 Concepto -Rendimiento Óptimo Menor Costo por Hora Posible......... Máxima producción por Hora Posible......... $/M3 = ---------------------------------- Mínimo Costo / hr. Máxima Producción / hr. M3

10 9 Resúmen: Conceptos Básicos

11 10 Características de los Materiales Las características y propiedades de los materiales afectan directamente la producción y el rendimiento de las máquinas.

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13 12 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

14 13 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.

15 14 Propiedades de los suelos relacionadas a la compactación n Capilaridad n Compresibilidad n Elasticidad n Permeabilidad n Plasticidad n Sedimentación n Resistencia al corte n Contracción/Esponjamiento

16 15 Propiedades del suelo

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18 17 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.

19 18 DENSIDAD

20 19 Banco Suelto Compactado

21 20 Densidad Densidad = Peso (Kg) / volumen (m 3 ) Factor de carga = 0,578 1,2 m = 1.000 Kg 1,2 m 1m = 1.000 Kg 1 m Densidad en el banco = 1.000 Kg/m 3 Densidad del material suelto = 578 Kg / m 3 ( Factor Volumétrico )

22 21 Medición de la densidad Los instrumentos nucleares para medir la compactación nos incluyen datos como:  % de Compactación  Contenido de Humedad  Densidad Estos instrumentos miden profundidades hasta de 30 Cm.

23 22 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 ( Factor Volumétrico )

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25 24 Abultamiento 1 + % Abultamiento O´ 1 0.8 Factor de Carga = 1 + 25% ( Factor Volumétrico )

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30 29 URBANIZACIÓN

31 30 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

32 31 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 )

33 32 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

34 33

35 34

36 35 Eficiencia de la transmisión

37 36 Potencia necesaria Resistencia a la rodadura Resistencia a la pendiente = +

38 37 Resistencia a la rodadura La fuerza que opone el terreno al giro de las ruedas

39 38 Resistencia a la rodadura

40 39 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.

41 40 Resistencia a la rodadura

42 41 Flexión del camino

43 42 Factores de Resistencia a la Rodadura

44 43 Resistencia a las pendientes Es la fuerza de gravedad que favorece ó se opone al movimiento de un vehículo

45 44 % de pendiente

46 45 Resistencia a las pendientes

47 46 Tipos de pendientes

48 47 Potencia necesaria Potencia necesaria ( Resistencia total ) = Resistencia a la rodadura (Kg.) + Resistencia a la pendiente ( Kg.)

49 48 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)

50 49 Potencia disponible = Torque x Velocidad

51 50 Variación del Torque y velocidad

52 51 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

53 52 Gráfico de carga

54 53

55 54 Potencia utilizable La tracción varía con:  Peso sobre las ruedas propulsadas  Tipo de superficie

56 55 Agarre

57 56 Coeficientes de tracción

58 57 Efecto de la altura de trabajo Factores de pérdida de potencia por altura: Ver el libro de rendimientos

59 58 Cálculos de producción Producción Teórica por Hora = Capacidad de la Máquina M3 / Ciclo x Números de Ciclos / Hr. 3 M3/ciclo X 100 Ciclos /Hr = 300 m3/Hr. En función de la capacidad de la máquina.

60 59 Cálculos de producción 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

61 60 Factores de corrección. Factor de Llenado Es el porcentaje del volúmen disponible en una caja o cucharón que realmente se esta utilizando.

62 61 Ejemplos de factores de llenado

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64 63 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.

65 64 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.

66 65 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

67 66 Ciclos por Hora Ciclos/Hr.= ------------------------------------------------- 60 minutos / hr Tiempo Promedio del ciclo (.xx minutos / ciclo) NO son segundos SON centécimas de Minuto

68 67 Ciclos por Hora 60 Segundos ……….. 1 Minuto 20 Segundos …….>> 0.XX Min X = ----------------- = 0.33 Min 20 X 1 60 Ciclos por Hora = 60 Min/Hr. / 0.33 min/ciclo = 181 Ciclos/Hr.

69 68 Eficiencias Minutos Efectivos trabajados por Hora E = 60 minutos por Hora Eficiencia en la Obra Ejemplo : 50/60 = 0.83 = 83 %

70 69 Horas Reales Trabajadas al año Disponibilidad = ------------------------------------- X 100 Mecánica 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

71 70 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 :

72 71 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.

73 72

74 73 COSTOS DE POSESIÓN > Depreciación > Interés > Impuestos > Seguro Son todos los costos Relacionados con la Adquisición de la Máquina.

75 74 COSTOS DE OPERACIÓN > Combustible > Mantenimiento > Neumáticos/Carriles > Reparaciones > Articulos de Desgaste > Salario de Operador Son todos los costos relacionados Para poner a trabajar la máquina

76 75 Analisís - Costos de Operación D8RII

77 76 Concepto - Rendimiento Óptimo Menor Costo por Hora Posible......... Máxima producción por Hora Posible......... $/M3 = ----------------------------------- Mínimo Costo / hr Máxima Producción / hr M3

78 77 Concepto -Rendimiento Óptimo Menor Costo por Hora Posible......... Máxima producción por Hora posible......... $/M3 = ------------------------------------ Mínimo Costo / hr. Máxima Producción / hr. M3

79 78 $ / hr. Horas de Operación

80 79 $ / hr. Horas de Operación 20 %30 % 70 %. 80 % 12 % 88 % 10 % 90 % Posesión Operación

81 80 Posesión Operación $ Utilidad

82 81 Análisis de la Sensibilidad en la Utilidad de los Negocios de Movimiento de Tierras Un Cambio de 1 % en : Resulta en un aumento de la Utildad en :

83 82 Ejemplo: Costos de Posesión Y Operación.

84 83

85 84 FIN