1

UNIDAD I INTRODUCCIN1.1 INTRODUCCIN A LA RAMA DE LA CONSTRUCCIN La palabra CONSTRUCCIN desde el punto de vista ingenieril tiene dos significados, el primero define la accin de construir y el segundo implica las obras ya finalizadas. Al ingeniero civil le interesa la construccin desde ambos puntos de vista. En el primer caso el ingeniero juega el papel de ejecutor y en el segundo juega el papel desde el punto de vista del mantenimiento. Hay que dejar claro que para el ingeniero civil las estructuras construidas son inmviles. Independientemente del punto de vista que se tome, el ingeniero participa en los siguientes tipos de obras: edificios, tneles, tuberas de conduccin, presas, aeropuertos, plantas de energa, lneas frreas, puertos, puentes, caminos, plantas de tratamiento de aguas, fbricas, etc. 1.2 IMPORTANCIA EN LA FORMACIN PROFESIONAL En todos los tipos de obras que se mencionaron en el prrafo anterior, el ingeniero requiere del uso de equipos para poder construirlas. Pero el uso del equipo esta ligado directamente al mtodo constructivo que se desea llevar, lo cual implica que para poder ejecutar una obra determinada es conveniente conocer la ventaja de cada equipo de construccin para concretizar una actividad. Hay que sealar, adems, que la compra de un equipo representa una inversin importante para cualquier empresa constructora y se adquiere con el fin de ejecutar un trabajo y al mismo tiempo que produzca una utilidad. Para ello el dueo debe pagar el equipo, darle mantenimiento, repararlo, pagar intereses, seguros, impuestos, almacenamiento, combustibles, lubricantes, etc. De todo lo anterior se desprende la importancia que tiene para el ingeniero civil en su formacin profesional estudiar la asignatura de MTODOS Y EQUIPOS DE CONSTRUCCIN.

1.3 LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIN

2 La industria de la construccin tiene sus caractersticas propias que la distinguen de los otros tipos de industrias. En Nicaragua no existe informacin que permita conocer que tan grande ha sido o es la industria de la construccin. Para tener una idea de lo importante de este tipo de industria, tenemos que en los EE UU se gastan aproximadamente 400 mil millones de dlares por ao en solo nuevas construcciones, lo que constituye del 6 al 12 % del producto interno bruto. Se tiene que aproximadamente el 5 % de la fuerza de trabajo industrial esta empleada en la industria de la construccin y un 15 % esta directa o indirectamente involucrada con ella. Cuando se habla de involucramiento indirecto se refiere a la produccin, transportacin y distribucin de equipos y materiales de construccin. A pesar que la industria de la construccin es la actividad de produccin sencilla ms grande en nuestra economa, tiene una baja productividad cuando se le compara con otras industrias. Esto se debe en parte a la naturaleza conservadora de la industria, lo que no es tpico para Nicaragua nicamente, sino que es una situacin a nivel mundial. Por ejemplo en los EE UU se gasta en investigacin y desarrollo de la construccin menos del 0.4% del valor de la obra. De este porcentaje la mayor cantidad se gasta en el desarrollo de materiales mejorados mientras que la productividad recibe muy poca atencin. Las otras industrias gastan aproximadamente 1.8% de las ganancias anuales en investigacin y desarrollo. En pases como el Japn y la Antigua Alemania Federal el gasto en investigacin y desarrollo en la construccin se tiene en un 2.5% aproximadamente. Otra caracterstica de la industria de la construccin es que los proyectos son especficos para cada cliente, mientras que los mtodos estandarizados (Produccin en masa) son muy comunes en las fbricas. Esto implica que el control de calidad en estas fbricas se asegura ms fcilmente. Aunque podemos decir que la estandarizacin en la construccin se puede dar de alguna manera al prefabricar algunos elementos de un proyecto, ms sin embargo esto es limitado ya que cada proyecto cambia de ubicacin as como del gusto del cliente. Los productos elaborados en fbricas se producen en un solo lugar mientras que cada proyecto de construccin tiene una nica planta de localizacin.

Otro elemento tpico de la industria de la construccin es, que para cada proyecto en especfico se contrata al personal o sea no tienen un contrato permanente con la empresa constructora, as como tambin no tienen una

3 ubicacin fija de trabajo ya que cada proyecto tiene su propia localizacin. Tambin en la industria de la construccin podemos hablar de categoras de construccin: a) Construccin de viviendas donde el constructor se contrata directamente con el propietario. Este tipo de construccin es de tipo casi permanente, aunque en su mayora son obras de tipo pequeo e individual, por lo que la demanda de equipo es poca. b) Construccin de edificios no residenciales incluye proyecto recreacionales, edificios pblicos, comercio, religioso, etc. su construccin no es muy abundante en el pas por lo que la demanda de equipo para estos proyectos tambin es baja. c) Obras Civiles o de Ingeniera son aquellas estructuras diseadas y planeadas totalmente por Ingenieros. Este tipo de proyectos son principalmente de carcter pblico y normalmente requieren de grandes cantidades de tierra, rocas, asfalto y concreto. Dentro de ellos podemos mencionar tneles, presas, aeropuertos, ferrocarriles, puertos, caminos, plantas de tratamientos, etc. Debido a las cantidades y caractersticas de estos proyectos el uso de equipo de construccin se torna una necesidad para poder ejecutarlos. d) Por ltimo tenemos la construccin industrial que por su especialidad se construyen por firmas especializadas entre este tipo de proyectos tenemos refineras de petrleo, fundidoras de acero, plantas qumicas, estaciones de generacin elctrica, etc. Por las caractersticas de estos proyectos el uso de equipos de construccin tambin es indispensable. En Nicaragua las empresas existente cubren totalmente las categoras (a) y (b) y de manera parcial los proyectos de categoras (c). En los dems tipos de proyectos las empresas nacionales tienden a licitar las obras en consorcio con firmas internacionales de capacidad reconocida.

1.4

EL INGENIERO Y LA ECONOMA DE LA CONSTRUCCIN.

La economa de toda construccin se inicia desde su elaboracin, ya que aqu se definen claramente lo que se desea construir. La falta de detalles

4 (dibujos) y de especificaciones repercute posteriormente en la ejecucin de la obra. En la fase de ejecucin la economa en la construccin se ve desde el punto de vista del dueo de la constructora, o sea que cualquier economa que se logre beneficia directamente al ejecutor de la obra. Esta economa se logra con una adecuada planificacin y con la seleccin de mtodo ms apropiado. Dentro del mtodo tenemos que la seleccin del equipo de construccin es fundamental. Por ejemplo dependiendo del tipo de material que se tenga, la compactacin de l se puede lograr con diversos tipos de Compactadores, pero no todos tienen el mismo rendimiento para alcanzar el grado de compactacin que se demanda en las especificaciones. De todo lo sealado anteriormente de manera rpida, el Ingeniero tiene un papel principal, ya que la economa de la obra depende bsicamente del nivel de conocimiento que este profesional tenga del proyecto ya sea en la fase de diseo o de construccin.

UNIDAD 2. TPICOS FUNDAMENTALES EN INGENIERA.2.1 PROPIEDADES FSICAS DE LOS SUELOS Es conveniente describir algunas de las propiedades de los materiales ya que estas caractersticas afectan directamente el desempeo del equipo de construccin. Por ejemplo, un cargador frontal de ruedas es una buena eleccin para cargar material suelto, pero si el terreno es difcil, puede no tener suficiente fuerza de ataque, en este caso, un cargador de orugas es una mejor eleccin. El banco puede estar tan compacto que sea necesario usar un tractor de orugas para desgarrar el material y empujarlo con la hoja del cargador. El material tiene tres propiedades de inters para el contratista DENSIDAD, ABUNDAMIENTO Y ENJUTAMIENTO. La densidad es el peso del material por unidad de volumen. Se puede expresar en kilogramos por metro cbico o libras por yarda cbica. Metro cbico en el Banco (m3B) - 1 metro cbico de material en su estado natural. Metro cbico Suelto (m3S) - 1 metro cbico de material fuera de su estado natural.

5 Cuando se perturba el estado natural del material, esta abulta ms. Esta propiedad de ABULTAMIENTO o ABUNDAMIENTO es el aumento de volumen despus que se ha perturbado y se expresa como porcentaje del volumen del banco. Por ejemplo si el abundamiento de una capa es del 20 %, un metro cbico de material en banco es igual a 1.20 m3 de material suelto. es importante tomar en cuenta el abundamiento ya que normalmente los contratos se pagan en metros cbicos en el banco. El factor de conversin entre el material suelto y el de banco se determina con la siguiente relacin kg/m3B FVS = -----kg/m3S Si se va a edificar o construir algo sobre un material de relleno debe de cambiarse la densidad del material del estado en el banco a un estado ms compacto. La reduccin de volumen a partir del volumen medido en el banco se define como ENJUTAMIENTO. 2.2 COMPACTACION DE SUELOS Cuando se compacta un material se reduce su volumen. Aunque los materiales se compactan a diferentes valores segn sea el tamao de sus partculas, contenido de humedad, presin ejercida, etc. el ENJUTAMIENTO o contraccin o factor de contraccin se calcula dividiendo la densidad en el banco por la densidad por metro cbico compactado. kg/m3B Contraccin = -----kg/m3C El efecto de la compactacin (mayor densidad) en el suelo se manifiesta en una mayor estabilidad del material y al mismo tiempo le permite soportar cargas ms pesadas sin un exceso de asentamiento. Los valores de abundamiento y contraccin para un mismo tipo de suelo varan dependiendo de las condiciones a que haya estado sometido, por lo que siempre es conveniente hacer lo estudios necesarios para conocerlos.

A continuacin se da una tabla (2.1) donde se muestran algunos tipos de suelos con coeficientes aproximados de abundamiento y enjutamient o.

6SUELO COEFICIENTES ABUNDAMIENTO Arena, Grava Capa vegetal Marga Arcilla blanda Arcilla dura Roca muy partida Roca mal partida 1.07 1.11 1.15 1.35 1.40 1.40 1.50 1.17 1.20 1.60 1.65 1.70 1.85 2.00 ENJUTAMIENTO 0.93 0.90 0.85 0.75 0.75 0.70 0.85 0.87 0.84 0.65 0.65 0.60 0.55 0.65

TABLA 2.1 EJEMPLO: Un contratista tiene una mototrailla con capacidad de 8.4 m3 para cargar y acarrear la capa superior de un suelo con un abundamiento del 43 %. Se desean mover 765 m3B. Determine la diferencia en metros cbicos en el banco y metros cbicos sueltos y calcule cuantos ciclos son necesarios para mover el volumen antes sealado. VS = VB(1 + % de abundamiento) = 765(1 +0.43) = 1094 m3S = 1094 - 765 = 329 m3 VS 1094 Nmero de ciclos = ------ = ---- = 130 ciclos 8.4 m3S 8.4

2.3 RESISTENCIA AL RODAMIENTO Si se desea seleccionar el equipo para una obra cmo determinar si sastiface los requisitos de la obra? Por ejemplo, puede un cargador de

7 orugas sacar una carga de la excavacin de un stano si el terreno est mojado? Tiene la mquina la potencia necesaria? Sino la tiene, debe disminuir la carga, disminuir la pendiente o utilizar una mquina ms potente. Una de las primeras consideraciones para seleccionar la mquina es la POTENCIA necesaria para hacer el trabajo. La potencia necesaria es una medida importante al considerar la mquina porque mide la potencia que se necesita para vencer la resistencia total, la cual es la suma de la RESISTENCIA AL RODAMIENTO Y LA RESISTENCIA DE LA PENDIENTE. RT = RR + RP Resistencia al rodamiento es la fuerza que se debe de vencer para mover la mquina en el suelo horizontal. Las fuerzas ms importantes que intervienen en la resistencia al rodamiento son: FRICCIN INTERNA, FLEXIN DEL NEUMTICO Y PENETRACION DEL NEUMTICO para equipo con llantas de hule; para el equipo que se mueve sobre oruga la resistencia vara adems de la FRICCIN INTERNA con el TIPO Y CONDICIN DE LA SUPERFICIE DEL CAMINO. La friccin interna es la resistencia de los componentes del rbol motriz, desde el volante del motor hasta los mandos finales. La flexin del neumtico y su penetracin estn bsicamente relacionados con su presin de inflado. Si el camino est en buenas condiciones, la mquina se puede mover con mayor facilidad. En los caminos en mal estado los neumticos se hunden en el terreno. Si la presin de inflado disminuye en el caso del camino bueno se tiene mayor dificultad de movimiento, pero donde la llanta bien inflada se hunde, la menor presin aumentar la superficie de contacto distribuyendo por tanto el mismo peso en mayor rea, por lo que la resistencia al rodamiento disminuye debido al menor hundimiento de la llanta. Lo anterior implica que es conveniente en el equipo con neumticos, que este se seleccione conociendo las condiciones en que trabajar. Tambin se concluye que vale la pena mantener en buenas condiciones la superficie donde se movilizar el equipo.

No es posible dar valores precisos de la resistencia al rodamiento para todo tipo de equipo y de superficie, pero existen algunos valores razonables que se pueden tener como norma con fines de estimacin (TABLA 2.2)NATURALEZA DEL TERRENO RESISTENCIA AL RODAMIENTO

8ORUGAS 1. Camino duro, estabilizado, pavimentado, sin penetracin bajo la accin de las cargas. Humedecido y conservado. 2. Camino firme, uniforme, aplanado, afectado ligeramente bajo la accin de las cargas y regularmente conservado. 3. Camino de tierra, ondulado, que flexiona bajo la accin de cargas ligeras, con poco mantenimiento, sin humedad. 4. Camino en tierra con surcos y rodadas, mal conservado y sin ninguna estabilizacin. 5. Camino lodoso, blando, fangoso, sin mantenimiento. 28 kg/t NEUMTICOS A BAJA PRESIN 20 kg/t

40 kg/t

33 kg/t

70 kg/t

50 kg/t

90 kg/t 110 kg/t

75 kg/t 100 a 200 kg/t

TABLA 2.2 Ejemplo: Supongamos un tractor Caterpillar D7, sobre orugas, equipado con cuchilla regulable, con peso de 18.5 toneladas, que ha de trabajar sobre un suelo de tierra, ondulado, flexionable bajo la accin de cargas ligeras, con poco mantenimiento, sin humedad. Cul ser la fuerza tractiva necesaria para vencer la resistencia al rodamiento ? De acuerdo a la naturaleza del terreno, Tabla 2.2, la resistencia al rodamiento es de 70 kg/t; por lo que la resistencia total a vencer ser: 70 kg/t * 18.5 t = 1295 kg. 2.4 EFECTO DE LA PENDIENTE SOBRE EL ESFUERZO DE TRACCIN La resistencia a la pendiente es la accin de la gravedad que se debe de vencer al subir o bajar una pendiente. Cuando el vehculo se mueve hacia arriba se requiere incrementar la traccin para mantener el movimiento del vehculo. Si el vehculo se mueve hacia abajo, disminuye la traccin total que se requiere para mantener el vehculo en movimiento. El grfico 2.1 muestra esquematicamente la fuerza P necesaria para vencer la pendiente P = W * sen Recordemos que la pendiente se expresa en porcentaje y es el resultado de dividir la distancia que se sube (o baja) y la distancia horizontal recorrida

9 expresada en porcentaje S = (h/d)*100 La tabla 2.3 resume alguno valores de P para distintas pendientes De los datos listados en la tabla 2.3 podemos observar que se requiere una traccin de aproximadamente 10 kg por cada 1 % de pendiente. El valor dado es demandado al vehculo si este sube (pendiente positiva) y le es entregado si baja (pendiente negativa).

PENDIENTE(%) 2 4 6 8 10 15 20 25

NGULO 1 08' 7" 2 17' 4" 3 26' 4 34' 4" 542' 6" 8 31' 8" 11 18' 6" 14 02' 2"

FUERZA P (Kg/t) 20 40 60 80 99 148 196 242

TABLA 2.3 Ejemplo: Cul ser la fuerza tractiva necesaria para vencer la resistencia de una pendiente positiva del 15 %, si el peso del tractor es de 18.5 t ? De la tabla 2.3 tenemos que la resistencia en kg/t es de 148, por lo que la fuerza tractiva necesaria ser: = 148 kg/t * 18.5 t = 2738 kg. Tambin la fuerza tractiva necesaria se puede calcular por medio de la frmula dada al inicio del presente inciso. Una vez que se tiene calculada la resistencia total (RT), esta se utiliza para conocer la potencia necesaria (PN), la cual se determina multiplicando la resistencia total por el peso bruto (total) del vehculo (PBV)

10 PN = RT * PBV Si en los dos ejemplos anteriores determinamos para un tractor de 18.5 t. la resistencia total RT = RR + RP RT = 70 g/t + 148 Kg/t RT = 218 Kg/t PN = 218 Kg/t * 18.5 t = 4033 Kg Otra forma de solucin es sumando los resultados parciales obtenidos originalmente RR = 1295 Kg RP = 2738 Kg PN = RT = 4033 Kg 2.5 EFECTO DE LA ALTURA EN EL MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA RENDIMIENTO DE LOS

Los motores tradicionales de combustin interna funcionan combinando el are (oxgeno) con el combustible. Para obtener la mxima eficiencia del motor debe de existir una correcta relacin entre la cantidad de are y combustible. El are vara su densidad a medida que la elevacin sobre el nivel del mar se incrementa. Al no existir, con la altura, la suficiente cantidad de are (oxgeno) el motor reduce su potencia. Debido a que no existe una variacin perfecta de la densidad del are a medida que se incrementa la altura, no es posible expresar dicha variacin con una frmula matemtica, ms sin embargo, existe una regla lo suficientemente precisa con fines prcticos que permite conocer la prdida de potencia en funcin de la altura POR CADA 100 METROS DE ALTITUD, DISMINUIR EN 1 % LA POTENCIA AL NIVEL DEL MAR Lo anterior es vlido para los motores convencionales de gasolina de cuatro tiempo y los de diesel. Los motores actuales de tipo TURBO que usan los equipos modernos no sufren esta prdida de potencia hasta una altura aproximada de los 2300 metros. De lo anterior se desprende que este tipo de motores en Nicaragua no tendran ningn problema, ya que las alturas existentes en el pas no sobrepasan el valor antes mencionado. 2.6 EFECTO MOTOR DE DE LA PRESIN Y LA COMBUSTIN INTERNA TEMPERATURA SOBRE EL

11 La presin vara con la altura y la temperatura por lo que este efecto normalmente se considera al corregir los efectos de altura y temperatura. Normalmente cuando se prueban los motores de combustin interna se hace a una temperatura de 16 C y elevacin a nivel medio del mar. La temperatura como la elevacin, afecta la densidad del are y por lo tanto la potencia del motor. Como en el caso anterior se dan ciertas reglas que permiten conocer las prdidas de potencia con fines prcticos A PARTIR DE LOS 16 C Y PARA ELEVACIONES DE CINCO EN CINCO GRADOS, DEDUCIR 1% DE LA POTENCIA A NIVEL DEL MAR. PARA DISMINUCIONES DE TEMPERATURA, A PARTIR DE LOS 16 C, POR CADA 5 C MENOS, AUMENTAR EN 1% LA POTENCIA A NIVEL DEL MAR. En la tabla 2.4 se listan los porcentajes en funcin de la altitud y temperatura del lugar que modifican la potencia del motor.

Altitud (mt) 0 305 915 1525 2135 2745

Temperatura C 42 95.4 92.0 85.5 79.5 73.8 68.6 32 97.1 93.7 87.2 80.9 75.2 69.9 21 99.1 95.5 88.8 82.5 76.7 71.3 15 100.0 96.4 89.6 83.3 77.5 72.0 10 100.8 97.4 90.5 84.2 78.2 72.7 4 101.8 98.4 91.4 84.9 79.0 73.4 -7 103.9 100.3 93.3 86.7 80.6 74.8

TABLA 4 Ejemplo: Cul ser la potencia efectiva de un tractor que trabaja a 2135 m. de altura y a una temperatura de 21 C? De acuerdo a la tabla 4, el factor de influencia correctora es de 76.7%, por lo que, la potencia real ser F * 76.7 Pot. real = -------- = 0.767F 100 Resolvindolo con el uso de las reglas prcticas tenemos:

12 1.- Por efecto de la altura, 2135 ---- = 21.35% 100 2.- por efecto de la Temperatura, 21 - 16 = 5, deber descontarse el 1% Por tanto, la potencia real ser : (100% - 1% - 21.35%) P = 0.777P Valor que es muy prximo al que aparece en la tabla 4. Conocida la potencia necesaria, el paso que sigue es conocer la POTENCIA UTILIZABLE (PU). Este valor se encuentra en los Manuales de Rendimiento que distribuyen las casas vendedoras de equipos. Por ejemplo, del grfico 2.2 se puede determinar la Potencia Disponible, la velocidad de desplazamiento y la gamas de velocidades. En el grfico se muestran combinaciones para un tractor de orugas (cadenas) con servotransmicin. Cada velocidad de operacin dar cierta combinacin de velocidad y fuerza de tiro. Viendo el grfico se puede determinar lo siguiente: - Gamas de potencia disponible de 0 a 25 400 kg (0 a 56 000 lbs). - Gamas de velocidad de 0 a 10.5 km/h (0 a 6.5 mph) Suponiendo que la potencia necesaria es de 11 350 kg (D), este tractor se desplaza con mayor eficiencia en la 1a. velocidad (E) a 2.2 km/h (F). En el caso de vehculos de ruedas, la potencia disponible se mide entre el neumtico y el suelo, y se le llama FUERZA DE TRACCIN EN LA RUEDA. El grfico 2.3 es una tpica muestra de la fuerza de traccin en la rueda VS. velocidad de una mototralla. La fuerza de traccin en la rueda se indica en el eje vertical, la velocidad en el eje horizontal y el peso bruto del vehculo en la parte superior del grfico. Las lneas diagonales representan el porcentaje de la resistencia total. Ejemplo: Cul es la potencia disponible de un tralla con un peso bruto del vehculo de 54 450 kg y una resistencia total del 8 % ?

13 Encuentre primero los 54 450 kg en la escala del peso bruto del vehculo. Despus contine hacia abajo hasta el punto donde se unen la lnea del peso y la del 8 % de resistencia total (A). Contine horizontalmente hasta el punto de interseccin con la curva de velocidades (curva de lastre en los neumticos)(B). Para encontrar la potencia disponible, se mueve en la direccin horizontal al eje vertical (C). Para encontrar la velocidad, se sigue hacia abajo al eje de velocidad (D). En este ejemplo, la mquina tiene una potencia disponible de 4 300 kg a una velocidad de 16 km/h en la 5a. velocidad. La potencia necesaria permanece constante a cualquier altura y temperatura, pero la potencia disponible se ve afectada, por lo que hay que afectar esta potencia disponible con el factor calculado para cada caso. Este dato de afectacin tambin aparece en los manuales de rendimiento de equipos. 2.7 EFECTO DEL COEFICIENTE DE TRACCIN SOBRE LA POTENCIA Despus de encontrar la potencia disponible, se debe de determinar el porcentaje o POTENCIA UTILIZABLE. La potencia utilizable depende de las condiciones del terreno. Estas condiciones o traccin determinan cuanta de la potencia utilizable se puede transferir a la superficie. El efecto de un tipo especfico de superficie lo indica el COEFICIENTE DE TRACCIN, LA RELACIN DE PESO Y POTENCIA UTILIZABLE EN LAS RUEDAS IMPULSORAS. Ejemplo: Si una mquina tiene un peso de 36 300 kg en las ruedas impulsoras, y las ruedas comienzan a patinar cuando se les aplica 18 100 kg de tiro, el coeficiente de traccin de la superficie es de 0.5(36 300/18 000). Si la potencia excede los 18 000 kg, las ruedas patinarn pero la mquina no se mover. En la tabla 2.5 se muestran algunos coeficientes de traccin tpicos Conociendo el coeficiente de traccin y el peso de ruedas impulsoras, se puede determinar la potencia utilizable con la siguiente frmula: PU = t * wTIPO DE CAMINO COEFICIENTE DE EFICIENCIA A LA TRACCIN NEUMTICOS Concreto Arcilla seca 0.88-1.00 0.50-0.58 ORUGAS 0.45 0.90

14Arcilla mojada Arena disgregada Grava de cantera Tierra suelta Tierra compacta 0.40-0.49 0.20-0.35 0.60- 0.70 0.30-0.40 0.50-0.60 0.70 0.30 0.55 0.60 0.90

TABLA 2.5 PU t w : Potencia utilizable : Coeficiente de traccin : Peso en las ruedas impulsoras

Ejemplo: Cul es la potencia utilizable de un tractor de orugas de 22 700 kg en arcilla hmeda? PU = 070 * 22 700 kg = 15 700 kg

UNIDAD 3 FACTORES QUE AFECTAN LA SELECCION DEL EQUIPO DE CONSTRUCION 3.1 INTRODUCCION

Como se indic en la Unidad 1 la compra de un equipo es una inversin importante para cualquier contratista y su adquisicin es con el fin de ejecutar un trabajo con utilidad. Lo anterior conlleva que es necesario seleccionar el equipo ms adecuado, ya que se puede decir que el contratista no paga el equipo, sino que este debe de pagarse a si mismo, produciendo su valor ms la utilidad que desea el contratista. Lo anterior permite concluir que no se debe de comprar un equipo que no producir

15 ms de lo que cuesta. Se tiene que un buen porcentaje de empresarios de la construccin no pueden poseer todos los equipos necesarios para una determinada obra, ya que la inversin sera muy elevada o sea estara por encima de la capacidad econmica de la empresa. Esto quiere decir que todo contratista debe ser muy cuidadoso en la seleccin del equipo. Para ello debe de considerar si realmente en los proyectos que ejecute usar el equipo de forma que este pueda pagarse a si mismo y generar utilidades. 3.2 IDENTIFICACION DEL EQUIPO DE CONSTRUCCION Los equipos de construccin se pueden agrupar para su estudio de diversas maneras. Es conveniente conocer la dos formas ms comunes de agruparlos. La primera es considerando el trabajo que realiza y la segunda la operacin del proyecto en que interviene. En el primer caso una tralla o escrepa se clasificara como un equipo que transporta material suelto, o sea, corta, carga, acarrea y vaca dicho material suelto. En el segundo caso se ubicara en los equipos que trabajan en operaciones de terraceras. 3.2.1 IDENTIFICACION FUNCIONAL DEL EQUIPO En este caso el equipo se agrupa seleccionando primero las unidades motrices, siendo las principales los motores de combustin interna, ya sea de gasolina o diesel. Aunque tambin se tienen motores elctricos y muy raras veces se encuentran mquinas de vapor. Seleccionado el equipo por su unidad motriz se pasa a la unidades de traccin. Esto se refiere a la transformacin de la energa entregada por la unidades de potencia, en fuerza de trabajo. Un ejemplo de ello es el montaje del equipo en orugas o neumticos para unidades autopropulsadas. En el otro caso pueden ser cables o bandas en equipos estacionarios. Luego tendramos las excavadoras, equipos de acarreo y otros equipos para el manejo de materiales, junto con otros equipos para su procesamiento. En el grupo de excavadoras tenemos diversos tipos de tractores, moto conformadoras, dragas, cortadoras de trinchera, etc. En el equipo de acarreo podemos mencionar transportador de bandas, camiones de volteo, etc. En el ltimo grupo podemos mencionar cribas, trituradoras, y para el

16 procesamiento tolvas, dosificadoras, plantas mezcladoras de asfalto, etc. Existen otros tipos de equipos como son los usados para instalar en el terreno elementos de construccin como los hinchadores de pilotes, o equipos para colocar los materiales ya procesados como las mquinas pavimentadora de asfalto. 3.2.2 IDENTIFICACIN DE TRABAJO DEL EQUIPO Esta clasificacin se basa en los trabajos de construccin en que el equipo ha de utilizarse. En este caso se puede llegar a pensar que el equipo puede solamente utilizarse en esa actividad. Por ejemplo, un cargador frontal puede utilizarse en terracera pero tambin se le puede dar uso en una planta productora de agregados. En general, en este caso, podemos agrupar el equipo de la siguiente manera: 1. Compresores y bombas de are y fluidos. 2. Excavadoras y equipo para movimiento de tierra, para desplazar material. 3. Cortadoras de trincheras, dragas y equipos para perforacin de tneles. 4. Equipo de transporte y arrastre para mover el material suelto en su estado natural o procesado. 3.3 FACTORES PARA LA SELECCIN DEL EQUIPO Existen diversos factores que influyen en la seleccin del equipo para construccin, pero cualquiera que sea el equipo seleccionado se debe de revisar la potencia que este tiene para ejecutar el trabajo tal como seal en la segunda unidad Los principales factores para la seleccin primaria del equipo son: - Tipo estndar del equipo - Equipos Especiales - Vida econmica del equipo de construccin. - El costo de ser propietario y operar construccin. 3.3.1 TIPO ESTNDAR DEL EQUIPO Hay dos maneras para determinar si el equipo se considera estndar. La primera est en funcin del tiempo de trabajo que el contratista le dar al

el

equipo

de

17 equipo. La segunda est en funcin del nmero de unidades fabricadas y su disponibilidad a los posibles compradores. Lo anterior permite que la entrega de la mquina sea lo ms rpidamente posible, as como tambin, que dicha maquinaria se emplee en ms de una obra de manera econmica. Otra ventaja del equipo estndar es que los repuestos se pueden obtener ms rpida y econmicamente; adems, este tipo de equipo se puede vender ms fcilmente a un precio favorable. 3.3.2 EQUIPOS ESPECIALES La definicin de equipo especial es la del equipo que se fabrica especialmente para ser empleado en una sola obra o para un tipo de operacin especial. De aqu se desprende que este equipo puede no ser adecuado o econmico en otro tipo de obra. Su seleccin se debe justificar econmicamente hablando con el costo del proyecto donde se utilizar. Las ventajas sealadas para el equipo estndar en cuanto a costo, usos, repuestos y valor de recuperacin no se tienen en este caso. 3.4 VIDA ECONMICA DEL EQUIPO DE CONSTRUCCIN Un factor de gran importancia para la seleccin del equipo de construccin es su vida econmica. En este caso se tienen dos conceptos que se deben de conocer: 1. Vida til 2. Vida econmica

3.4.1 VIDA TIL DE LA MAQUINARIA Toda mquina, tanto durante los tiempos de su utilizacin, como durante los perodos en que se encuentra ociosa, sus diversas partes y mecanismos van sufriendo desgastes y demritos, por lo que con cierta frecuencia ms o menos determinada y predecible, dentro de ciertas limitaciones, las diversas partes de las mquinas deben ser reparadas o cambiadas para que la misma est constantemente habilitada para trabajar y producir con eficiencia y economa. Sin embargo, en el trascurso del tiempo, toda mquina llega a encontrarse en un estado tal de desgaste y deterioro, que su posesin y trabajo en vez de constituir un bien de produccin, significa una carga para su propietario, lo cual ocurre cuando los gastos que se requieren para que la mquina produzca, exceden los rendimientos

18 econmicos obtenidos con la misma; en otras palabras que la posesin y operacin de tal mquina reportan prdidas econmicas y/o riesgos irracionales. La vida til de una mquina depende de mltiples y complejos factores, como pueden ser: fallas de fabricacin, falta de proteccin contra los agentes atmosfricos, desgastes debido al uso normal, manejo de diferentes operadores e irresponsabilidad de los mismos, descuidos tcnicos, etc. 3.4.2 VIDA ECONMICA DEL EQUIPO Por vida econmica de una mquina, se entiende como el perodo de tiempo durante el cual, puede esta operar en forma eficiente, realizando un trabajo econmico, satisfactorio y oportuno, siempre y cuando la mquina sea correctamente conservada y mantenida. Se mencion anteriormente que toda mquina a partir del momento en que empieza a ser utilizada, en las labores de construccin, va sufriendo un constante deterioro, por lo que para conservarla y mantenerla en condiciones de satisfactorio funcionamiento, requiere de constante erogaciones y gastos derivados de la operacin y mantenimiento de la misma. A medida que aumenta la vida y el uso de la mquina, la productividad de la misma tiende a disminuir y sus costos de operacin van en constante aumento como consecuencia de los gastos cada vez mayores de su conservacin y mantenimiento; as como porque las averas cada vez ms frecuentes que la misma sufre, van aumentando los tiempos muertos o improductivos de la mquina, reduciendo por tanto su disponibilidad, llegando incluso la suspensin de la mquina a afectar la productividad de otras mquinas que se encuentran trabajando conjugadamente con la misma en la ejecucin de cierto trabajo. De la observacin de REGISTROS CUIDADOSOS Y DETALLADOS de los costos de operacin y mantenimiento de una mquina, fcilmente se determinar que, despus de un cierto perodo de uso, los costos por hora de operacin de la misma, en lo futuro, sern mayores que el promedio de los costos obtenido durante sus operaciones anteriores, la mquina habr llegado al fin de su perodo de vida econmica, a partir del cual su operacin resultara antieconmica. Al finalizar el perodo de vida econmica de una mquina, solamente presentarse cualquiera de los tres casos siguientes: 1) Que por su estado de deterioro, la mquina deba ser definitivamente

19 desechada, debindose vender para obtener algn rescate por la misma (la mquina siempre tendr valor de rescate), por nfimo que este pueda ser. 2) Que por el cuidado y forma de operacin, la mquina se encuentre en condiciones aceptables y capaz de continuar trabajando, aunque sujeta a ciertas limitaciones, especialmente en lo que respecta a su eficiencia, potencia, y por tanto, productividad y operacin econmica; por lo que indudablemente se encontrar en condiciones desventajosas con respecto al equipo de los competidores, adems de correr con los riesgos de averas sbitas y el efecto que esto ocasionara en el trabajo en que se encuentra. 3) Que por razones de orden presupuestal o financiero, el poseedor de la mquina, independientemente del estado de la misma, se encuentre en la imposibilidad de sustituirla, por lo que an a costo de sus utilidades se vea en la necesidad de continuar empleando la mquina "obsoleta" en las operaciones de construccin. De proceder as, se estar "alargando" la vida til de la mquina ms del trmino de su vida econmica. En sntesis, las definiciones que giran en torno a la llamada vida econmica de las mquinas sealan que es un perodo durante el cual se deben de obtener los mximos beneficios durante su operacin, pues el equipo puede continuar trabajando por ms tiempo, pero las utilidades tendern a disminuir. A este nuevo plazo se le conoce como vida til, de modo que la fecha de terminacin de la vida econmica puede ser elstica en funcin de la poltica de ganancia que fije el dueo.

3.4.3 CRITERIO PARA LA DETERMINACIN DE LA VIDA ECONMICA. Huelga mencionar que existen numerosos criterios fundados en especulaciones ms o menos slidas destinadas a la determinacin de la vida econmica (vida efectiva) de una mquina. El criterio de determinacin ms empleado es el estadstico, siendo en nuestro medio las estadsticas norteamericanas las mas comnmente aceptadas, debido fundamentalmente a que la mayora de la maquinaria disponible en nuestro mercado es producida en el vecino pas; ms no debemos olvidar que en toda la Amrica Latina, se presentan factores de orden econmico, social y cultural, que influyen profundamente en la eficiencia, nmero y economa de los trabajos de construccin en general, condiciones que originan muchas veces, que los constructores tengan que seguir el criterio establecido en el punto 3 el inciso anterior.

20 En la Tabla 3.1 presentamos ejemplos de vida econmica, en aos y horas de algunos de los equipos ms usuales de la industria de la construccin. Se entiende que una mquina ya es econmicamente obsoleta, cuando ha alcanzado el trmino de su vida econmica, quedando adems totalmente amortizada la inversin del capital empleado en su adquisicin. Sin embargo, el concepto de obsolescencia es relativo, ya que puede suceder que mientras para un constructor cierto equipo resulta obsoleto, para otro, en distintas condiciones financieras, de trabajo, etc., no lo es.DESCRIPCIN DE EQUIPO VIDA ECONMICA En aos bombas autocebantes camiones volteo compresoras rotatorias excavadoras(dragas y palas) mezcladoras de concreto: 3 1/2 S 6 S 11 S 16 S motoconformadoras motor diesel motoescrepas perforadoras neumticas: de mano de columna montadas sobre ruedas montadas sobre orugas pisones neumticos plantas elctricas plantas trituradoras porttiles rodillos pata de cabra rodillos lisos (aplanadoras) tractores de oruga 3 5 5 5 2 2.5 2.5 3 5 5 3 4 5 5 3 7 5 4 7 5 en horas 3600 10 000 6 000 10 000 3 4 4 4 200 000 000 800

10000 10000 3 4 8 8 600 800 000 000

3 600 11 200 8 000 8 000 14 000 10 000

21palas cargadoras vibradores de gasolina malacates de gasolina TABLA 3.1 5 3 3 10 000 4 800 4 800

3.5.1 VALOR DE RESCATE. Se entiende por valor de rescate a una mquina el valor comercial que tiene la misma al final de su vida econmica. Toda mquina usada, an en el caso de que slo amerite considerrsele como chatarra, siempre tiene un cierto valor de rescate. Se acostumbra considerar el valor de rescate, como un porcentaje del precio de adquisicin de la mquina, que puede variar entre 5% y 20% ; como regla general se usa un 10%. Para efectos de obtencin del costo-horario de operacin de una mquina, existe tambin el criterio de considerar que, al finalizar el perodo de su vida econmica, el equipo est totalmente depreciado, considerndose entonces nulo su valor de rescate.

3.5.2 COSTO HORARIO DE OPERACIN DE MAQUINA. La prctica de muchos aos ha enseado la conveniencia de estructurar todos los anlisis de costos sobre la base del costo de operacin por hora de las mquinas y dems elementos que concurren a la ejecucin de un trabajo, ya que a su vez los rendimientos de las mquinas y de los restantes elementos, siempre conviene expresarlos en funcin de cada hora de trabajo. El costo horario por equipo es el que se deriva del uso correcto de las mquinas adecuadas y necesarias para la ejecucin de los conceptos de trabajo conforme a lo estipulado en las especificaciones y en el contrato. Se integra mediante los siguientes cargos:

22 - Cargos fijos - Cargos por consumo - Cargos de operacin calculados por hora efectiva de trabajo, y en su caso por el "cargo de transporte". 3.5.3 CARGOS FIJOS Son los que se derivan de los correspondientes a: a) Cargo por depreciacin b) Cargo por inversin c) Cargo por seguro d) Cargo por almacenaje e) Cargos por mantenimiento mayor y menor a) Cargo por Depreciacin Es el que resulta por la disminucin en el valor original de la maquinaria, como consecuencia de su uso durante el tiempo de su vida econmica. Existen muchas formas para valorar este concepto, pero el ms simple es el sistema lineal, es decir que la maquinaria se deprecia la misma cantidad por unidad de tiempo. Se representa por la siguiente ecuacin: Va - Vr D = ------Ve En donde D: depreciacin por hora efectiva de trabajo Va: representa el valor inicial de la mquina considerndose como tal el precio comercial de adquisicin de la mquina nueva en el mercado nacional, descontndose el valor de las llantas en su caso. Vr: representa el valor de rescate de la mquina. Ve: representa la vida econmica de la mquina expresada en horas de trabajo. b) Cargo por Inversin Cualquier organizacin, para comprar una mquina, adquiere los fondos necesarios en los bancos o mercados de capitales, pagando por ello los

23 intereses correspondientes; o bien, si el empresario dispone de fondos suficientes de capital propio, hace la inversin directamente, esperando que la mquina redite en cualquier momento en proporcin con la inversin no amortizada hasta ese momento. Es sntesis podemos decir que el "cargo por inversin" es el cargo equivalente a los intereses correspondientes al capital invertido en maquinaria. Est representado por la ecuacin : Va + Vr I = ---------- i 2 Ha En donde: I : cargo por inversin por hora efectiva de trabajo. Va : valor inicial de la mquina. Vr : valor de la rescate de la mquina. Ha : nmero de horas efectivas que el equipo trabaja durante el ao. i : tasa de intereses anuales en vigor. Podemos decir, que la tasa de inters (i) vara en funcin de las polticas econmicas vigentes.

c) Cargo por Seguros Se entiende como "cargo por seguros" el necesario para cubrir los riesgos a que est sujeta la maquinaria de construccin durante su vida econmica, por accidentes que sufra. Este cargo existe tanto en el caso de que la maquinaria se asegure con una Compaa de Seguros, como en el caso de que la empresa constructora decida hacer frente, con sus propios recursos, a los posibles riesgos (autoaseguramiento), de la maquinaria. Este cargo est representado por : Va + Vr S = ------------- s 2Ha

24 En la presente ecuacin: S : cargo por seguros por hora efectiva de trabajo. Va : valor inicial de la mquina. Vr : valor de rescate de la mquina. Ha : nmero de horas efectivas que el equipo trabaja durante el ao. s : prima anual promedio, expresada en por ciento anual del valor de la mquina (vara entre 2% y 4%). c) Cargo por almacenaje. Es el cargo derivado de las erogaciones para cubrir la guarda y vigilancia de la maquinaria durante los perodos de su vida econmica considerados como inactivos. Incluye todos los gastos que se realizan por este motivo, como son: La renta y mantenimiento de las bodegas o patios de guarda y la vigilancia necesaria para la maquinaria. Este cargo est representado por la ecuacin: A = KD En donde: A: representa el cargo por almacenaje por hora efectiva de trabajo. K: representa un coeficiente calculado en relacin con las rentas de los locales necesarios para guardar la maquinaria, las que a su vez estarn en funcin de las dimensiones de los mismos, de los salarios del personal de vigilancia, del tiempo de guarda considerado, o en base a experiencias anteriores. Este coeficiente "K" es muy variable y dependiente del equipo de que se trate; vara entre 0.05 y 0.10 aproximadamente. D: representa la depreciacin de la mquina calculada en el inciso (a). d) Cargos por mantenimiento. Son los originados por todas las erogaciones necesarias para conservar la maquinaria en buenas condiciones, a efecto de que trabaje con rendimiento normal durante su vida econmica. Se divide en mayor y menor. En el mantenimiento mayor se consideran todas las erogaciones necesarias para efectuar reparaciones a la maquinaria en talleres especializados, o aquellas que puedan realizarse en el campo, empleando personal especialista y que se requiera retirar la maquinaria de los frentes de trabajo por un tiempo considerable. Incluye: mano de obra, repuestos y renovaciones de partes de la maquinaria, as como otros materiales necesarios. En el mantenimiento menor se consideran todas las erogaciones necesarias para efectuar los ajustes rutinarios, reparaciones y cambios de repuestos que se efecten en

25 las propias obras; as como los cambios de lquidos hidrulicos, aceites de transmisin, filtros, grasas y estopas. Incluye el personal y equipo auxiliar que realizan estas operaciones de mantenimiento, los repuestos y otros materiales que sean necesarios. Esta representada por: M = QD En la presente ecuacin: M: Q: cargo por mantenimiento mayor y menor por hora efectiva de trabajo. representa un coeficiente que incluye tanto el mantenimiento mayor como el menor. Se calcular con base en experiencias estadsticas; vara para cada tipo de mquina y las distintas caractersticas del trabajo. representa la depreciacin de la mquina calculada en el inciso (a).

D:

En la tabla 3.2, se representa una relacin de valores del coeficiente "Q" para diferentes tipos de maquinaria y equipo considerando depreciacin lineal de los mismos. 3.5.4 CARGOS POR CONSUMOS. Las mquinas empleadas en la construccin de las obras, generalmente son accionadas por motores de combustin interna, bien sean de gasolina o diesel. Para que las mquinas puedan operar se requiere de un constante abastecimiento de los combustibles y lubricantes consumidos por las mismas. Sabido es que el consumo de combustible de una mquina de combustible interna es proporcional a la potencia desarrollada por la misma, la que generalmente siempre opera desarrollando solamente una fraccin de su nominal total, por ejemplo, un camin requerir del mximo de su potencia nominal nicamente cuando se est acelerando, pero una vez lograda su velocidad de rgimen o de trabajo, solo requerir de una fraccin de la potencia nominal de su motor. De igual forma, toda mquina al operar en condiciones normales, solamente, en promedio, necesita de un porcentaje de su potencia nominal total, lo cual se expresa aplicando a la potencia nominal, mxima o intermitente, un coeficiente llamado "factor de operacin", el cual vara entre 50% y 90% con respecto a la potencia nominal mxima o intermitente. La altura con respecto al nivel del mar, las variaciones de temperatura y

26 las diversas condiciones climticas, ejercen

"COSTO DE LAS REPARACIONES DE DIFERENTES TIPOS DE MAQUINARIA Y EQUIPO, EXPRESADOS EN PORCIENTO DE LOS COSTO DE DEPRECIACIN LINEAL DE LOS MISMOS". 100% Q = 1.0 Aplanadoras, arados, bombas de alta presin, de pistn o de sumidero, botes para concreto, calderas, equipo marino, escarificadores, escrepas, gras de patas fijas, maquinaria para trabajar madera, moldes de acero, motoconformadoras pequeas, motores de combustin interna y elctricos, palas mecnicas, retroexcavadoras, rodillos "pata de cabra", sierras para madera, soldadores de acetileno, tolvas para concreto, tractores con y sin cuchilla, transportadores porttiles. Agitadores para concreto, automviles, bombas para concreto con motor de gasolina, bombas centrfugas, botes de almeja, camiones de volteo, compresores, dosificadoras, dragas de arrastre. equipo bituminoso (exceptuando estufas), gatos hidrulicos, malacates elctricos y de vapor, martinetes para clavar pilotes, mezcladoras de concreto de 1.5 m3 o mayores, mezcladoras montadas en camin, mezcladoras de mortero de 400 litros, motoconformadoras, pavimentadoras, plantas trituradoras y clasificadoras pequeas, repartidoras de piedra triturada, soldadoras con motor de gasolina, tolvas para agregados, transportadores estacionarios, vagonetas a volteo, vibradores de concreto, zanjadoras. Aguzadoras, camiones (exceptuando los de volteo), caones neumticos para concreto, cargadoras de cangilones, elevadores de cangilones, gras mviles, malacates de gasolina, mezcladoras de concreto tamao mediano, mezcladoras pequeas para mortero, perforadora neumtica, plantas de concreto, quebradoras, remolques, rodillos, excepto los "pata de cabra". Herramienta elctrica de mano, herramienta neumtica, mezcladoras pequeas para concreto, tubera.

80% Q = 0.8

60% Q - 0.6

40% Q = 0.4

influencias adversas sobre el consumo de combustible en las mquinas de

27 combustin interna, ya que disminuyen la potencia del motor, pero esta disminucin se considera involucrada, para efecto de clculo, en el factor de operacin. Los cargos por consumo son los que se derivan del las erogaciones que resulten por el uso de: a) combustibles b) otras fuentes de energa c) lubricantes d) llantas a) Cargos por Consumo de Combustible Es el derivado de todas las erogaciones originadas por los consumos de gasolina o diesel para que los motores produzcan energa que utilizan al desarrollar trabajo. Est representado por: donde: E: e: E = ePc

Pc:

Cargo por consumo de combustibles, por hora efectiva de trabajo. Representa la cantidad de combustible necesaria, por hora efectiva de trabajo, para alimentar los motores de las mquinas a fin de que desarrollen su trabajo dentro de las condiciones medias de operacin de las mismas. Se determina en funcin de la potencia del motor, del factor de operacin de la mquina y de un coeficiente determinado por la experiencia, que variar de acuerdo con el combustible que se utilice. Representa el precio del combustible que consume la mquina.

Para maquinaria de construccin dotada de motores de combustin interna, por procedimientos esencialmente estadsticos, se ha determinado que tienen los siguientes consumos promedios de combustible, por cada hora de operacin y referidos al nivel del mar: Motores de gasolina: 0.24 lt. por hp op./hr. Motores diesel: 0.20 lt. por hp op./hr. Refirindose tales consumos a la potencia efectivamente desarrollada como promedio horario por los motores, lo que significa que para calcular los consumos reales de los mismos, deber multiplicarse el factor de consumo

28 correspondiente arriba sealado, por la potencia de operacin (hp op.). As por ejemplo, una mquina de motor diesel de 100 hp, cuyo factor de operacin sea de 0.70 (promedio), tendr un consumo de combustible de: 0.20 lt * 100 hp * 0.70 = 14.0 lt/hr b) Cargo por Consumo de Otras Fuentes de Energa Cuando se utilicen otras fuentes de energa diferentes de los combustibles sealados en el inciso anterior, la determinacin del cargo por la energa que se consuma requerir un estudio especial en cada caso. Hacemos mencin nicamente de estos consumos, por no disponer an de datos estadsticos que nos permitan valorar el cargo correspondiente a ellos, por estar originados por adelantos tcnicos an en proceso experimental. c) Cargo por Consumo de Lubricantes Es el derivado de las erogaciones originadas por los consumos y cambios peridicos de aceites; incluye las erogaciones necesarias para suministrarlos en la mquina. Este cargo est representado por: donde: L: a: representa el cargo por consumo de lubricantes por hora efectiva de trabajo. representa la cantidad de aceites necesarias por hora efectiva de trabajo, de acuerdo con las condiciones medias de operacin. Est determinada por la capacidad de los recipientes, los tiempos entre los cambios sucesivos de aceites, la potencia del motor, el factor de operacin de la mquina y un coeficiente determinado por la experiencia. representa el precio de los aceites, que consumen las mquinas. L = aPe

Pe:

Los consumos de aceite, incluyendo los cambios peridicos del mismo, se pueden determinar a partir de las siguientes frmulas obtenidas por medio de observaciones estadsticas: Para mquinas con potencia igual o menor a 100 hp

29 a = C/t + 0.0030 * hp op. Para maquinas con potencia mayor a 100 hp a = C/t + 0.0035 * hp op. donde: a: C: t: cantidad de aceite necesaria por hora efectiva de trabajo, en litros. capacidad del crter en litros. nmeros de horas trascurridas entre dos cambios de aceite (generalmente t = 100 hr. Cuando abunda el polvo, t = 70 hr) hp op.: potencia de operacin (potencia por el factor de operacin). d) Cargo por Consumo de Llantas Las llantas del equipo de construccin, al igual que el propio equipo, sufren demrito derivado del uso de las mismas, por los que es necesario, adems de repararlas peridicamente, reemplazarlas cuando han llegado al fin del perodo de vida econmica. La vida econmica de las llantas vara en funcin de las condiciones de uso a que sean sometidas, del cuidado y mantenimiento que se les imparta, de las cargas a que operen y de las condiciones de la superficies de rodamiento de los caminos en que trabajen. Para llantas de equipos de construccin, que generalmente trabajan en caminos que presentan condiciones muy severas y adversas, resulta prctico expresar su vida econmica en horas de trabajo. Se considerar este cargo solo para aquella maquinaria en la cual, al calcular su depreciacin, se haya reducido el valor de las llantas del valor inicial de las misma. Este cargo est representado por: L1 = --donde: L1: representa el cargo por consumo de llantas, por hora efectiva de trabajo. V11 Hv

30 V11: representa el valor de adquisicin de las llantas, considerando el precio para llantas nuevas de las caractersticas indicadas por el fabricante de la mquina. Hv: representa las horas de vida econmica de las llantas tomando en cuenta las condiciones de trabajo impuestas a las mismas. se determina de acuerdo a la experiencia, considerando los factores siguientes: velocidades mximas de trabajo, condiciones relativas al camino en que transiten, tales como pendientes, curvatura, rodamiento; posicin en la mquina, cargas que soporten y climas en que se operen. Estudios estadsticos sobre la observacin de equipo de construccin pesada en presas, carreteras, canteras y minas, han establecido que la vida econmica aproximada de una llanta es del orden de 80 000 km o 5 000 horas de operacin normal. Pero, por otra parte, solamente en condiciones de obra muy excepcionalmente se presentan los factores ms favorables a la vida ptima de las llantas, razn por la que, para determinar la vida econmica real, es necesario introducir los factores indicados en la tabla 3.3, los que estn en funcin de las condiciones que priven en las obras.

FACTORES PARA DETERMINAR LA VIDA ECONMICA DE LAS LLANTAS. CONDICIONES FACTOR 1. DE MANTENIMIENTO Excelentes................................... 1.00 Medias ................................... 0.90 Deficientes.................................. 0.70 2. VELOCIDAD DE TRNSITO: (MXIMA). 16 KM. por hora.............................. 1.00 32 KM. por hora.............................. 0.80 48 KM. por hora.............................. 0.60 CONDICIONES DE LA SUPERFICIE DE RODAMIENTO:

3.

Tierra suave sin roca........................ 1.00 Tierra suave incluyendo roca................. 0.90 Caminos bien conservados con superficie de compactada............................. 0.70

grava

31 Caminos mal conservados con superficie de grava compactada............................. 0.70 4. POSICIN DE LAS LLANTAS: En los puntos traseros....................... 1.00 En los ejes delanteros....................... 0.90 En el eje de traccin Vehculos de descarga trasera........... 0.80 Vehculos de descarga de fondo.......... 0.70 Motoescrepas y similares................ 0.60 5. CARGAS DE OPERACIN: Dentro del lmite especificado por los fabricantes.................................. 1.00 Con 20% de sobrecarga........................ 0.80 Con 40% de sobrecarga........................ 0.50 6. DENSIDAD Y GRADO DE CURVAS EN EL CAMPO: No existen.................................. 1.00 Condiciones medias.......................... 0.90 Condiciones severas......................... 0.80 7. PENDIENTES DE LOS CAMINOS: (Aplicable a las llantas del eje tractor) A nivel..................................... 1.00 6% como mximo.............................. 0.90 10% como mximo............................. 0.80 15% como mximo............................. 0.70 8. OTRAS CONDICIONES DIVERSAS: Inexistentes................................ 1.00 Medias...................................... 0.90 Adversas.................................... 0.80 TABLA 3.3 En la prctica de la ejecucin de las obras, se presentan mltiples condiciones adversas como por ejemplo: Que en ciertos tramos de los

32 caminos abunden piedras cobre la superficie de rodamiento, que por las condiciones meteorolgicas los caminos sufran notorio demrito sin que ello amerite la suspensin de los trabajos, etc. Para cada caso especfico se debern estudiar cuidadosamente las condiciones de las obras, para poder aplicar en forma justa y racional los factores consignados en la tabla 3.4. En base a todo lo antes expuesto, se adjunta la tabla 3.4, en la que se consignan tabularmente los valores de los diversos factores (Tabla 3.3), aplicados para cada tipo de maquinaria de construccin, as como la vida econmica calculada para las llantas de la misma. En el subrengln superior correspondiente a cada tipo de maquinaria, se consignan los valores correspondientes a condiciones normales, en tanto que en el subrengln inferior, se consignan los valores correspondientes a condiciones adversas. Las vidas econmicas se obtuvieron multiplicando la vida ptima de las llantas, considerada del orden de 5,000 horas, por el factor total resultante de multiplicar entre s, todos y cada uno de los factores individuales correspondientes a cada una de las condiciones concurrentes. As por ejemplo: las horas de vida econmica de las llantas de un camin pesado de acarreo de terraceras, para las condiciones normales, es el producto de: Hv = 1.0 x 0.90 x 0.80 x 0.95 x 1.0 x 0.85 x 1.0 = 58.14% x 5000 hr. Hv = 2900 hrs., valor que esta consignado en la ltima columna de la tabla 3.4. 3.5.5 CARGOS POR OPERACIN. Es el que se deriva de las erogaciones que hace el contratista por concepto del pago de salarios del personal encargado de la operacin de la mquina, por hora efectiva de la misma. Este cargo est representado por: St O = ------H TABLA 3.4 FACTORES DE CONSERVACIN DE LAS LLANTAS DEL EQUIPO DE CONSTRUCCIN Y VIDA ECONMICA DE LAS MISMAS

33 CONDICIN: CAMIONES DE (*) CARRETERA (*) 1 1.0 0.9 2 3 4 5 6-7 8 TOTAL 1.0 1.0 FACTOR VIDA ECONMICA 0.90 0.70 1.0 0.90 65.407 38.783 3270 1940 58.14 1900

0.85 0.90 0.95 0.90 0.80 0.95

CAMIONES PESADOS 1.0 0.90 0.80 0.95 1.0 0.85 1.0 2900 DE TERRACERIAS 0.9 1.00 0.70 0.95 1.0 0.70 0.90 37.706 ESCREPAS Y MOTOESCREPAS

1.0 1.00 0.80 0.75 1.0 0.85 1.0 51.0 2550 0.9 1.00 0.70 0.75 1.0 0.70 1.0 33.07 1650 3060 1.0 45.36

MOTO 1.0 1.00 0.80 0.90 1.0 0.85 1.0 61.20 CONFORMADORAS 0.9 1.00 0.80 0.90 1.0 0.70 2270

PALAS 1.0 1.00 0.80 0.90 1.0 0.85 1.0 61.20 3060 CARGADORAS 0.9 1.00 0.80 0.90 1.0 0.85 0.90 49.57 2480 TRACTORES 1.0 1.00 0.80 0.80 1.0 0.85 1.0 54.40 2720 0.9 1.00 0.80 0.80 1.0 0.70 0.9 36.288 1815 3400 61.2 3060

1.0 1.00 0.80 1.00 1.0 0.85 1.0 68.0 APISONADORAS 0.9 1.00 0.80 1.00 1.0 0.85 1.0 (*)NOTA.-

En los subrenglones superiores se consignan los valores correspondientes a condiciones normales promedio. En los subrenglones inferiores se consignan correspondientes a condiciones adversas. los valores

En la presente ecuacin: O : cargo por operacin del equipo por hora efectiva de trabajo. St : representa los salarios por turno del personal necesario para operar la

34 mquina. Los salarios debern comprender: salario base, cuotas patronales por seguro social, impuesto sobre remuneraciones pagadas, das festivos, vacaciones y aguinaldo. H : representa las horas efectivas de trabajo que se consideren para la mquina, dentro del turno.

El salario base a que se refiere el factor "St", es aquel sealado en el tabulador vigente para operadores de maquinaria, atendiendo a la clase de mquina, capacidad y responsabilidad delegada al operador, condiciones generales del trabajo, etc., sin olvidar que dicho salario base estar indudablemente afectado por la Ley de "oferta y demanda". En la prctica puede darse el caso de que se fije al operador un salario base reducido, pero incrementndosele por medio de bonificaciones por hora efectiva de trabajo de la mquina, con lo que se lograr adems que el operador tenga inters en mantener constantemente su mquina en condiciones de trabajo. Lo anterior est basado en que la funcin y responsabilidad de los operadores de maquinaria de construccin, comprende tanto la operacin de las mquinas, como todos los cuidados que razonablemente se requieran para la conservacin y mantenimiento de las mismas; incluso, es prctica comnmente establecida por todas la empresas constructoras que, cuando las actividades directas de construccin decrecen, o que la maquinaria es retirada del servicio para concentrarla en los talleres de reparaciones mayores, sus operadores responsables auxilien en los trabajos; y an ms, los operadores los mejor avocados para vigilar que las reparaciones del equipo sean correctamente ejecutadas, puesto que ellos conocen ntimamente las deficiencias de la mquina a su cargo. En la ejecucin de cualquier trabajo, es prcticamente imposible que un operador o los operadores de una mquina, laboren en forma continua e ininterrumpida durante toda la jornada de trabajo, hora tras hora y minuto. Es lgico que existan interrupciones, unas veces debidas a factores humanos, como por ejemplo, la necesidad de que los trabajadores tomen pausas de descanso, refrigerios, etc., con la finalidad de recobrarse y serenarse; otras ocasiones debido a pequeas reparaciones, ajustes y lubricacin de las mquinas, puesto que sabido es que las mismas no pueden ni deben estar funcionando ininterrumpidamente durante un nmero indefinido de horas al da, ya que frecuentemente es necesario pararlas para fines de sus diversos servicios auxiliares de conservacin.

35 Debe tenerse en cuenta as mismo, que especialmente en obras que representan condiciones muy adversas, las prdidas de tiempo o interrupciones en las actividades de la maquinaria, se incrementan en forma notable, bien sea por condiciones topogrficas desfavorables, por fenmenos metereolgicos adversos, como es generalmente la precipitacin pluvial, o porque la maquinaria de que dispongan los contratistas no sea precisamente la ms adecuada para las condiciones imperantes en la obra.

As pues, por cada hora cronolgica, solamente se trabaja efectivamente un porcentaje de la misma, el que esta profundamente influido por las condiciones de la obra y por la calidad de la administracin o gestin de la empresa constructora. Por lo antes dicho, para obtener los tiempos reales o efectivos de trabajo, es necesario introducir en los clculos los factores correspondientes, que se sealan en la tabla 3.5

FACTORES DE RENDIMIENTO DE TRABAJO EN FUNCIN DE LAS CONDICIONES DE OBRA Y CALIDAD DE ADMINISTRACIN CONDICIONES DE LA OBRA EXCELENTES BUENAS REGULARES MALAS COEFICIENTE DE ADMINISTRACIN O GESTIN EXCELENTE 0.84 0.78 0.72 0.63 BUENA 0.81 0.75 0.69 0.61 REGULAR 0.76 0.71 0.65 0.57 MALA 0.70 0.65 0.60 0.52

3.5.6 CARGO POR TRANSPORTE. En trminos generales, el transporte de la maquinaria se considera como cargo indirecto, pero cuando sea conveniente a juicio del constructor, podr tomarse en cuenta dentro de los cargos directos, o como un concepto de trabajo especfico. 3.5.7 CARGO UNITARIO POR MAQUINARIA. Se expresa como el cociente del costo directo por hora - mquina entre el rendimiento horario de dicha mquina.

36 Este cargo est representado por: HMD CM = ---------RM En donde: CM : HMD : RM : UNIDAD IV 4.1 representa el cargo unitario por maquinaria. costo directo de hora-mquina. rendimiento horario, expresado en la unidad de que se trate. TRACTORES Y EQUIPOS RELACIONADOS

TRACTORES

Los tractores son mquinas que convierten la energa del motor en energa de traccin. Su principal objeto es el de jalar o empujar cargas, aunque a veces, pueden utilizarse con otros fines. Son mquinas tiles, eficaces y, generalmente, indispensables en todos los trabajos de construccin de grandes obras. 4.1.1 CLASIFICACIN Se clasifican, tanto por su rodamiento como por su potencia. a) Por su rodamiento, tenemos - Tractores sobre neumticos - Tractores sobre orugas b) Por su potencia, esta depende del fabricante, como ejemplo se presentan algunos casos en la tabla 4.1POTENCIA EN EL VOLANTE HOJAS TOPADORAS TIPO LONG. (M) 3.93 4.72 3.65 4.29 3.20 3.86 ALTO (M) 1.52 1.12 1.27 0.96 1.13 0.91 PESO EN TONELADAS TRACT SIN EQPO. 24.8 15.2 11.8 HOJA TOPADORA 5.3 5.3 3.2 3.1 2.1 2.3 RIPPER 4.8 3.0 1.5

MODELO

CAT D-8 CAT D-7 CAT D-6

300 HP 200 HP 140 HP

RECTA ANGULABLE RECTA ANGULABLE RECTA ANGULABLE

37KOMATSU D-155 KOMATSU D-85 320 HP 180 HP RECTA ANGULABLE RECTA ANGULABLE 4.13 4.85 3.62 4.26 1.59 1.14 1.28 1.06 27.3 18.2 5.7 5.5 3.7 3.6 5.9 3.8

TABLA 4.1

Un ejemplo de la potencia o fuerza en la barra de tiro se presenta en el grfico 2.2. Es conveniente recordar que la fuerza de traccin utilizable depende del peso de la mquina, de la velocidad desarrollada y de las condiciones del suelo. TRACTORES SOBRE NEUMTICOS: Este tipo de tractores permite obtener mayores velocidades en comparacin con los de oruga, desarrollando velocidades mximas promedio de unos 50 km/hr. Su alta velocidad le da la ventaja de poder trasladarse a distancias considerables de forma rpida por si mismos, sin embargo las altas velocidades se desarrollan a costa de perder capacidad de traccin. Otra consideracin que se tiene para este tipo de tractores es que existe mayor posibilidad de deslizamiento de las llantas y que en terreno suave se hundan a mayor profundidad. TRACTORES SOBRE ORUGAS: La utilidad que tiene es mltiple, por lo que lo convierte en la la mquina ms bsica y verstil de la industria de la construccin. La velocidad mximo promedio que desarrollan es de 12 km/hr; por lo que la fuerza de la traccin que desarrollan es mayor que los montados sobre neumticos. Las orugas que tienen se pueden definir como un riel que se tiende ante la rueda de la mquina a medida que esta avanza. El ancho de la oruga constituye una verdadera zapata de apoyo; por ello, entre ms ancha mayor estabilidad para la mquina, mejor reparto del peso y menos presin sobre el piso de rodamiento. A continuacin listamos las caractersticas de rea y presin derivadas del ancho de las zapatas de la oruga, para un tractor Caterpillar D-7.

38

ANCHO DE LA ZAPATA 0.508 METROS 0.559 METROS 0.61 METROS 20 PULGADAS 22 PULGADAS 24 PULGADAS

REA DE CONTACTO (M 2) 2.76 3.03 3.31

PRESIN (KG/CM 2) 0.54 0.50 0.45

Puede afirmarse, en forma general, que las zapatas anchas son deseables; pero, para condiciones de trabajo en las que el tractor deba de pivotear frecuentemente, las garras de las zapatas deben de ser pequeas, aunque con ello se obtenga una fuerza tractiva menor. 4.1.2 ACCESORIOS Al tractor se le pueden adaptar diversos accesorios, en forma rpida, para transformarlo en un equipo mecnico para diversos trabajos especficos. Entre los diversos accesorios tenemos: pequeas torres elevadoras, plumas laterales, cuchillas y desgarradores (escarificadores), siendo estos dos ltimos accesorios los ms comunes. CUCHILLAS: Se les denominan tambin hojas topadoras y se distinguen: a) Hoja "U", Universal b) Hoja "S", Recta c) Hoja "A", angulable o de giro a) HOJA "U", UNIVERSAL: Las grandes alas de esta hoja empujadora frontal, que forma un ngulo recto con el eje longitudinal del tractor, facilitan el empuje de grandes cargas a grandes distancias en todo trabajo de habilitacin de tierras, amontonamiento, alimentacin de tolvas, etc. b)HOJA "S", RECTA: Por su diseo en "U"modificada es muy til, ya que por ser ms pequea que la hoja "U" es ms fcil de maniobrar y puede empujar una gran variedad de materiales. Esta hoja proporciona una relacin ms alta de "hp" por metro de cuchilla que la hoja "U"; por ello, su penetracin es mejor y se obtienen buenas cargas. Por esta mejor relacin de hp/m3, puede mover con facilidad materiales ms densos. Como plancha de empuje se usa tambin para ayudar a las tralla en su carga. Con la cuchilla "U" o con la "S", el tractor se convierte en la mquina

39 denominada "BULLDOZER" o Empujadora. c) HOJA "A" ANGULABLE O DE GIRO: Esta hoja puede emplearse en posicin recta o puede girar para formar hasta un ngulo de 65 con el eje longitudinal del tractor. Se ha diseado para empuje lateral, corte inicial para caminos, rellenos, aberturas de zanjas y otras labores similares (Fig. 4.1). POSICIN DE LAS CUCHILLAS: Tantos las hojas rectas como las angulables o de giro, pueden levantarse o bajarse para empuje alto o bajo, y al mismo tiempo inclinarse alrededor de un plano horizontal. Estos movimientos pueden realizarse hidrulica o mecnicamente. En la figura 4.2b se aprecia un accionamiento vertical de la cuchilla en posicin de excavar. 4.1.3 RENDIMIENTO DE TRACTORES CON CUCHILLA En excavaciones y rellenos se emplea la frmula que se indica a continuacin para calcular el rendimiento en metros cbicos por hora, pero antes debe seleccionarse la cuchilla ms eficaz, segn la clase de trabajo por efectuar. C*E*60 V = ------T*F donde: V: C: F: E: T: 60: Rendimiento en m3/hr de suelo en banco. Capacidad de la cuchilla en m3 suelto. Coeficiente de abundamiento del suelo. Coeficiente de eficacia del "dozer". Duracin del ciclo en minutos. Nmeros de minutos en una hora.

EJEMPLO: Dados los siguientes datos, calcular el rendimiento del tractor. C = 6 m3 E = 0.8 F = 1.25

Distancia media de transporte = 50.0 metros Velocidad de recorrido = 3 km/hr. Velocidad de regreso = 6 km/hr.

40 Solucin: Para calcular el tiempo T, hay que tener presente que este est integrado por los tiempos fijos y los variables. Los tiempos fijos incluyen los cambios de velocidad, los cuales se estiman en 10 segundos. Los tiempos variables dependen de las velocidades; por lo tanto

2 * 10 s 50 m * 60 min. 50 * 60 min T = -------- + -------------- + ----------60 s 3 000 m 6 000 m T = 0.33 + 1.0 + 0.5 = 1.83 min. 6 * 0.80 * 60 V = ------------- = 125.9 m3/hr. 1.83 * 1.25 Parte de este volumen se pierde a travs de la distancia de acarreo; por ello conviene colmar la cuchilla para compensar esta prdida que se calcula en 5 % por cada 25 o 30 metros de recorrido. Como una norma se puede establecer que una cuchilla empuja 1.30 m3/m2 de su propia superficie, en material cuyo peso volumtrico sea 1 600 kg/m 3 y con una eficacia de 100 % del equipo. Se sobreentiende que el material est suelto y que la operacin se lleva a cabo sobre un terreno plano y slido. Si el tractor trabaja cuesta arriba, el volumen, comparado con el rendimiento trabajando a nivel, disminuye en 3 % por cada grado que aumente la pendiente, o aumenta en 6 % por cada grado que disminuya. 4.1.4 UTILIZACION DE LOS DOZERS En la tabla 4.2 se describe de forma resumida la utilizacin de tractores y cuchillas.DESCRIPCION DEL TRABAJO Caminos de acceso Desmonte SU EMPLEO Desviaciones y pasos provisionales Remocin de pasto, yerbas, arbustos y VENTAJAS LIMITACIONES Rocas expuestas no dinamitadas Arboles grandes

41rboles Limpia superficial Despalme de la capa superficial para almacen o desperdicio Sistema de drenaje: abierta de cortes, principiosde rellenos Rellenos, zapatas cortes, principios de relleno en obras de arte Rendimiento elevado en cortes ligeros Acarreo deficiente en distancias largas

Trabajos preliminares

Puede trabajar en reas restringidas Movilidad y gran volumen de produccin Slo como emergencia Equipo adecuado

Rocasexpuestas, acarreo deficiente en distancias largas Rocas

Excavaciones con acarreo corto

Excavaciones con acarreo largo Taludes Extendido Material en montones proveniente de acarreos de camiones Reposicin de material en zanjas o alrededor de estructuras Compactacin ligera del material de relleno. Su es especificado en materiales no cohesivos Afinamiento de la rasante

Empuje de material en cualquier direccin hacia el lugar de destino Fcil de maniobrar

Inapropiado para el acabado final

Rellenos

Compactacin

Gran ayuda obtenida al extender capas delgadas ientras se aplana

Acabado

Maniobra rpida, tanto hacia los costados como hacia adelante

No se puede hacer el acabado final

TABLA 4.2 4.1.4 DESGARRADOR O ESCARIFICADOR Otro de los accesorios que se acoplan al tractor y le dan versatilidad son los desgarradores que, montados en su parte trasera, han sustituido muy ventajosamente a los arados remolcados. Estos desgarradores pueden ser de uno o varios vstagos, ajustables manual o hidrulicamente, y estn destinados principalmente a arrancar races, roturar suelos compactos y desarticular rocas en formacin o terrenos con rocas y roturar tambin

42 suelos, antes de ser excavados con traillas o "dozer". El desgarramiento, sustitucin de una voladura, puede resultar oneroso; por ello debe tomarse con cautela y analizar, en cada caso, hasta donde puede ser costeable.

Los desgarramientos pesados elevan los costos normales de posesin y operacin del tractor; por esta razn, cuando se trata de fragmentacin de rocas, debe aumentarse en 30 o 40% el costo obtenido en fragmentaciones normales. Aunque no hay frmulas precisas en reglas empricas para estimar la produccin con este equipo; para obtener el mximo rendimiento han de observars las siguientes normas de trabajo: - Controlar la penetracin de los dientes en el terreno, para evitar que el tractor frene o que se rompan los dientes si stos tropiezan con un obstculo importante. - Si se quiere el mximo rendimiento, es necesario que los dientes del desgarrador o escarificador se utilicen con la mxima penetracin, segn la dureza del material. Podr utilizarse el diente central, los laterales o los tres dientes, segn lo permita la potencia del motor y la naturaleza del suelo. - En las vueltas deben levantarse los dientes, pues si no se procede as pueden torcerse. - Cuando el desgarrador va seguido de una trailla, resulta preferible emplear los dos dientes laterales, en vez de los tres. La experiencia ensea que de esta forma se obtiene un llenado ms perfecto de la trailla. - Para condiciones fciles de rotura sense los tres dientes. Cuando se dificulte el cavar debe quitarse el diente o punta central, para reducir as la resistencia de penetracin. En condiciones difciles, slo deber usarse el diente central. PUNTAS DE LOS DESGARRADORES. Estos se fabrican de tres tipos: para condiciones fciles, para condiciones moderadas y para condiciones extremas; adems se ofrecen en dos o tres longitudes para la mejor seleccin de acuerdo con el trabajo. La punta o diente corto tiene menos posibilidades de fracturarse pero cuenta con menos material para desgaste. La punta mediana posee gran

43 resistecia al desgaste, y soporta bien las cargas de choque.

La punta larga es la que tiene ms resistencia al desgaste; pero, por su longitud, tiene mayores posibilidades de fracturarse. Para determinar cul de las puntas es la ms econmica para un trabajo determinado, lo mejor es someter a pruebas los diferentes tipos de ellas. 4.2 MOTOESCREPAS O MOTOTRAILLAS Las motoescrepas o mototrallas son mquinas motorizadas para el movimiento de tierra y realizan las actividades de EXCAVACION, CARGA, TRANSPORTE, VERTIDO Y EXTENDIDO del material excavado. Originalmente se producan de manera independiente las escrepas las cuales requeran de un tractor para poder trabajar; por lo que a las motoescrepas se le considera una combinacin de los equipos antes mensionados. Su movilidad y su gran rapidez en el desplazamiento se deben a que estn montadas sobre neumticos, lo que las convierte en productoras de grandes rendimientos. Sus velocidades mximas de desplazamiento vara entre 50 y 70 km/hr. Estas velocidades obligan necesariamente a tener superficies de rodamiento en buenas condiciones. Debido a su sistema de rodaje, la motoescrepa normal es prcticamente incapaz de autocargarse en condiciones de pendientes adversas o material muy denso, por lo que requiere de un tractor empujador. Como se seal anteriormente las mototraillas realizan una serie de actividades, siendo las operaciones bsicas para el movimiento de tierra las siguientes: CARGA, ACARREO O TRANSPORTE Y EXTENDIDO. 4.2.1 CONDICIONES DE CARGA Para obtener un ptimo rendimiento se debe de procurar: Cargar a la capacidad mxima tolerable. Efectuar la carga en la distancia ms corta y en el menor tiempo posible.

Para cumplir con estas condiciones, la profundidad de corte, en tierra comn, debe de ser de 15 a 20 cm., pues la experiencia demuestra que una profundidad menor aumenta el tiempo de carga y tambin la distancia para efectuarla, y una profundidad mayor produce atorones, patinamientos y prdidas de eficiencia. A mayor potencia del tractor de empuje mayor

44 incremento en la profundidad de corte.

Cuando el material es duro, conviene ararlo o desgarrarlo previamente para facilitar la carga; tal es el caso de las arcillas duras y compactas. RECOMENDACIONES PARA CARGAR Para mayor facilida de carga, se recomienda que: Se realice hacia abajo, ya que la accin de la gravedad ayuda y se dispone de mayor potencia (fig. 4.3.a). Cuando se cargue en laderas, el corte debe de hacerse en forma tal que permita el escurrimiento del agua; para ello debe de comenzarse el corte en la parte superior del talud, continuando hacia abajo. El corte queda escalonado, y cada escaln debe de hacerse de altura tal que vaya fijndose la lnea del talud, sobre todo para el caso que se requiera afinar este talud (fig. 4.3.c). Cuando se trabaja en cortes, debe comenzarse por los lados, dejando el centro del corte ms alto. La mquina debe de operar del centro hacia el talud (fig. 4.3.e). Para descargar, en rellenos o terraplenes, el centro deber quedar ms bajo que las orillas y, en este caso, la mquina debe de operar de la orilla hacia el centro (fig. 4.3.g). En los dos casos anteriores, se facilita ms la formacin de taludes y se evitan deslizamiento perjudiciales; tanto para la mquina como para el afine.

-

4.2.2 TRANSPORTE DEL MATERIAL Para que el transporte resulte ms fcil y ms gil, deben tenerse en cuenta las siguientes recomendaciones: El estado del camino permitir las mximas velocidades; para ello debe de arreglarse la superficie de rodamiento. Emplear la potencia total del motor; pues de existir superficie mal niveladas se incrementa la resistencia al rodamiento, se originan vibraciones y golpes en el equipo que, adems, fatigan al operador. Todo ello disminuye el rendimiento. Las pendientes desfavorables deben, en principio, evitarse, combinando distancias y movimientos. Las vueltas deben de llevarse a cabo lo ms rpido posible y consumiendo mnima distancia. Cuide la presin ptima de los neumticos para que la fuerza de

-

45 traccin de su mximo rendimiento; pues cada centmetro de penetracin suplementaria de los neumticos en el suelo, exige un esfuerzo adicional por cada tonelada bruta de peso de la escrepa. 4.2.3 DESCARGA DEL MATERIAL Para obtener un rendimiento mximo, debe de procurarse: Que se haga en capas de igual espesor, de 15 a 20 cm., segn el tipo de material y de acuerdo al tipo al equipo de compactacin que se disponga. Que se efecte a velocidad mxima posible, empleando mnima distancia, pero para suelos arcillosos mojados, por la resistencia al rodamiento, la descarga debe ser ms lenta.

4.2.4 CAPACIDAD Esta se mide de dos formas: En metros cbicos a ras (Figura 4.4.a) En metros cbicos colmadas (Figura 4.4.b)

Del anlisis de la tabla 4.2, se puede concluir que las traillas o motoescrepas se clasifican, por su carga, en tres tipos: a) Las autocargadoras, cuya capacidad se mide colmada (No requieren de ayuda). Ejemplo la 613, 623B. b) Las estndar que, para carga eficiente y estar dentro de los tiempos fijados en la tabla, requieren de tractores empujadores. Ejemplo la 621B, 627B. c) Las autocargadoras de empuje y tiro con dos motores. Ejemplo la 627B E y T, 637 E y T. 4.2.5 CALCULO DE PRODUCCION Se tiene una motoescrepa modelo 613C, la cual requiere de un tractor de empuje D9H. (ver tabla 4.2) DATOS Material: Arcilla arenosa Densidad del material en banco = 1975 kg/m3 Factor volumtrico de conversin (FVC) = 1.40 Factor de compresibilidad = 0.85

46

Condiciones de trabajo: Factor de traccin 0.50 Altitud = 2 600 m Ciclo de trabajo, acarreo y retorno (fig. 4.6) FIGURA 4.6 Los valores de resistencia al rodamiento (RR), se toman de la tabla 2.2. El valor de porcentaje es la relacin kg/kg. Por ejemplo: 100 kg/ 1 000 kg = 0.10 o sea el 10 %. La suma algebraica de la resistencia al rodamiento con la pendiente es la resistencia total; as: Seccin Seccin Seccin Seccin A: Pendiente total = 10 % + 0 % = 10 % B: Pendiente total = 4 % + 0 % = 4 % C: Pendiente total = 4 % + 4 % = 8 % D: Pendiente total = 10 % + 0 % = 10 %

Estimacin de la carga til (CV): La carga til es el peso del material que puede llevar la mquina CV = (23 m3/1.4)* 1 975kg/m3 = 32 446 kg. Peso de la mquina: Peso de la mquina vaca = 35 200 kg Peso de la carga clculada = 32 446 kg Peso total (PBT) = 67 646 kg Fuerza de traccin utilizable (PU): Esta depende del peso de la mquina, de la velocidad desarrollada y de las condiciones del suelo. El peso en las ruedad motrices cuando el vehculo est totalmente cargado es igual al 53 % del peso total (PBT) y del 68 % vaco. Por lo tanto: PU(cargado) = Factor de traccin * 0.53 * PBT = 0.50 * 0.53 * 67 646 = 17 926 kg PU(vaco) = 0.50 * 0.68 * 35 200 = 11 968 kg

47 Prdida de potencia por altitud: En nuestro caso por contar con turbocargadores y de acuerdo a las indicaciones del fabricante, la potencia disponible es de: 100 % para la motoescrepa, y de 95 % para el tractor D9H De acuerdo a lo anterior, el tiempo de viaje de la motoescrepa 613C, no cambia; pero el tiempo de carga aumenta en 5 %, por ser el porcentaje en que se reduce la potencia del tractor. Comparacin entre la resistencia total y el esfuerzo de traccin de acarreo: La resistencia total es la suma de resistencia por pendiente (RP) ms la resistencia al rodamiento (RR). a) Resistencia al rodamiento (RR) Seccin A: 100 kg/t * 67.646 t = 6 764.6 kg Seccin B: 40 kg/t * 67.646 t = 2 705.8 kg Seccin C: 40 kg/t * 67.646 t = 2 705.8 kg Seccin D: 100 kg/t * 67.646 t = 6 764.6 kg b) Resistencia por pendiente (RP) Seccin C: 40 kg/t * 67.646 t = 2 705.8 kg(tabla 2.3) c) Resistencia total (RT) Seccin Seccin Seccin Seccin A: = 6 764.6 kg B: = 2 705.8 kg C: = 2 705.8 + 2 705.8 = 5 411.6 kg D: = 6 764.6 kg

La traccin mxima que se requiere para mover la 613C es de 6 764.6 kg (resistencia total mxima) y se dispone de una fuerza de traccin til de 17 926 kg (OK). Determinacin del tiempo de viaje para el acarreo: Esto depende de la distancia y la pendiente compensada. Cada equipo tiene su grfico correspondiente (ver un ejemplo en el grfico 2.3) Seccin A: 0.75 min. Seccin B: 1.10 min. Seccin C: 0.70 min. Seccin D: 0.80 min Total : 3.35 min.

48 Nota: Tiempo aproximado, ya que no se considera el tiempo de aceleracin ni desaceleracin. Comparacin de la resistencia total con la fuerza de traccin en el retorno: Cuando el equipo retorna, la pendiente ayuda; por lo tanto: Ayuda de pendiente(AP) = 10 kg/t * PBT De ah que la resistencia al rodamiento para el equipo en viaje vaco, para cada seccin, vale: RR = Factor de RR * peso del vehculo vaco Seccin D: 100 kg/t * 35.2 t = 3 520 kg Seccin C: 40 kg/t * 35.2 t = 1 408 kg Seccin B: 40 kg/t * 35.2 t = 1 408 kg Seccin A: 100 kg/t * 35.2 t = 3 520 kg Por tanto la resistencia total: Seccin Seccin Seccin Seccin D: = 3 520 kg C: = 1 408 - 1 408 = 0 kg B: = 1 408 kg A: = 3 520 kg

La fuerza de traccin que se requiere para mover la motoescrepa en su viaje de regreso, es de 3 520 kg y se dispone de 11 968 kg. Tiempo de viaje de retorno: Siempre de las grficas del manual del equipo, se tiene: Seccin D: 0.42 min. Seccin C: 0.43 min. Seccin B: 0.78 min. Seccin A: 0.42 min. Total : 2.05 min. Tiempo total del ciclo: Este tiempo ser igual a la suma de los tiempos de acarreo y retorno, ms los derivados del ajuste por altitud y tiempo de carga y maniobra, es decir: Tiempo de acarreo = 3.35 min. Tiempo de retorno = 2.05 min. Ajuste por altitud = 0.05 * 5.4 = 0.27 min 5.40 min.

49 Tiempo de carga = Maniobra y esparcimiento = Tiempo total del ciclo = 0.60 min. (tabla 4.2) 0.70 min. (tabla 4.2) 7.02 min.

Para obtener el nmero de metros cbicos en banco, que pueden obtenerse, se procede de la manera siguiente: ciclos/hora = 60 min. / 7.02 min. = 8.54 ciclos/hora carga esimada = cap. colmada/FVC = 23 m3 / 1.4 = 16.4 m3 (banco) rendimiento en banco/hr = 16.4 m3 * 8.54 ciclos/hr = 140.1 m3 Relacin tiempos de tractor y motoescrepa: Esta relacin es importantsima puesto que nos determina la ptima utilizacin del tractor para ayudar a otras trallas o motoescrepas. El tiempo del ciclo del empujador consta de los tiempos parciales de carga, impulso, retorno y maniobras: Tiempo en el impulso: = Tiempo empleado para carga y retorno (140 % del tiempo de carga): = 0.84 min. Tiempo de maniobra: = 0.15 min. Tiempo total del empujador: = 1.09 min. 0.10 min.

Por lo tanto, un tractor podr atender seis motoescrepas, puesto que: 7.02 min./1.09 min. = 6.44 4.3 MOTOCONFORMADORAS o MOTONIVELADORAS. 4.3.1 DEFINICION. Son mquinas de aplicaciones mltiples, destinadas a mover, nivelar y afinar suelos; utilizadas en la construccin y en la conservacin de caminos. 4.3.2 DISPOSITIVO PRINCIPAL La importanciade estas mquinas se debe tanto a su potencia como al dispositivo para mover la cuchilla o elemento principal. Esta hoja o cuchilla de perfil curvo (Fig. 4.7), cuya longitud determina el modelo y potencia de la mquina, est localizado abajo del chasis. El dispositivo especial de movimiento permite a la cuchilla girar y moverse en todos los sentidos. Es decir:

50 a) Puede regular su altura con relacin al plano del suelo. b) En el plano horizontal puede quedar fija, formando un ngulo cualquiera con el eje horizontal de la mquina. c) Puede tambin inclinarse con relacin al plano horizontal, llegando, incluso, a quedar en posicin vertical, fuera del chasis. 4.3.3. DISPOSITIVOS AUXILIARES. Esta mquina es especfica para: a) Desyerbar y remover vegetacin ligera. b) Limpiar bancos. c) Construir canales y formar terraplenes. d) Extender materiales. e) Mezclar y revolver materiales con objeto de uniformarlos. f) Terminar y afinar taludes. g) Mantener y conservar caminos. Sin embargo, se le adaptan otros dispositivos auxiliares para trabajos diversos; por ejemplo: a) Escarificadores para arar o remover el terreno, como trabajo preliminar a la accin de la cuchilla. b) Hoja frontal de empuje para ejercer la accin de "Bulldozer" o empujador. c) Cargadores de materiales que le permiten, en forma simultnea, excavar y descargar sobre las unidades de acarreo. 4.3.4. COMO APROVECHARLA. Como toda mquina, para su mximo rendimiento es necesario aprovechar correctamente su potencia, por ejemplo: a) El ajuste de cuchilla a las condiciones de trabajo, es indispensable para que los trabajos de cortar, de rastrear y de mezclar se realicen en ptimas condiciones.

51 b) Dado el diseo cncavo de la cuchilla, su posicin frontal ms efectiva para cortar o revolver es cuando los filos o aristas de ella quedan en un mismo plano vertical (Fig. 4.8a) Este ajuste vertical se usa para emparejar superficies y dar formas definitivas. c) Para trabajos de conservacin de caminos, la parte superior se inclina hacia adelante (Fig.4.8b) hasta lograr una inclinacin frontal conveniente para el rastreo o raspamiento. d) Con relacin al eje longitudinal de la mquina, la posicin de la cuchilla debe formar un ngulo tal que permita al material correr libremente hacia el extremo de la cuchilla (Fib. 4.9) Para el rastreo, el ngulo aconsejable debe estar entre 60o y 70o e) Cuidar la inclinacin de las ruedas delanteras. La posicin de stas es bsica, ya que en casi todas sus aplicaciones las motoconformadoras soportan una fuerza lateral que tiende a desviar su parte delantera hacia un lado. Para contrarrestar esta fuerza, las ruedas delanteras deben inclinarse hacia la direccin en que se desliza o corre la tierra sobre la hoja. (Fig.4.10) f) Adems de la posicin de la cuchilla debe cuidarse que su regreso lo realice en un tramo no menor de 300 m., pues en distancias menores conviene utilizar la reversa. 4.3.5 VELOCIDADES DE TRABAJO. En la tabla 4.3 se especifican las recomendables para varios trabajos. 4.3.6 CALCULO DEL RENDIMIENTO. Puede establecerse que el rendimiento de una motoconformadora es inversamente proporcional al nmero de pasadas efectuadas en un mismo tramo. Por ejemplo, con una buena administracin se requieren cinco pasadas para un tramo de 10 km. Si stas aumentan a siete y la velocidad de trabajo o recorrido es de 2.5 km/h., la prdida de tiempo es: velocidades en la transmisin,

7 Pasadas X 10 5 pasadas X 10 -------------- - -------------- = 28-20 = 8 horas 2.5 km/h. 2.5 km/h.

52

Tipo de trabajo Conservacin de caminos Extendido de materiales Mezcla de materiales Afinamiento de Taludes Desyerbes Acabados finales

Velocidades en la transicin recomendables 3a a 5a 2a a 4a 4a a 6a 1a. 1a a 2a 2a. a 4a TABLA 4.3

Para el clculo de rendimiento de una motoconformadora puede aplicarse la frmula siguiente: N*L N*L N*L T = ------- + ----- + ----V1 * E V2 * E V3 * E En donde: T = Tiempo en horas utilizado N = Nmero de pasadas. L = Longitud recorrida en km. en cada pasada. E = Factor de eficiencia. V1, V2, V3 = Velocidad en km./h. en cada pasada. Recomendaciones: L, debe determinarse de acuerdo a la naturaleza del trabajo, N, debe ser estimado de acuerdo con la clase de trabajo,

53 E, vara con las diferentes condiciones trabajo. Ejemplo: Se necesita rastrear y nivelar 8 kilometros de carretera mediante una motoconformadora de 3.60 m de longitud de cuchilla. Se precisan seis pasadas para completar la operacin de rastreo y nivelado. La clase del material permite efectuar las pasadas primera y segunda a 4.5 km/hr. las pasadas tercera y cuarta a 5.4 km/hr y las pasadas quinta y sexta a 8.6 km/hr, el factor de eficiencia "E", es de 0.6. Sustituyendo en la frmula del rendimiento, se obtiene: 2X8 2X8 2X8 T = --------- + -------- + --------- = 6.0 + 4.9 + 3.1 = 14 h. 4.5 x 0.6 5.4 x 0.6 8.6 x 0.6 T = 14.00 h. Como en todas las mquinas: La velocidad de la transmisin de la motoconformadora queda definida por la pendiente del terreno; y la eficiencia, por la rugosidad del terreno, por su compacidad, por su peso volumtrico y por el tamao del material por trabajarse. El tramo de poca longitud, en que las motoconformadoras deben voltear frecuentemente, al calcular los ciclos deben tomarse en cuenta los tiempos empleados en cambiar el sentido, as como los tiempos de espera cuando al realizar las vueltas una mquina tenga que esperar la salida de otras. 4.4 EQUIPO DE COMPACTACION 4.4.1 DEFINICION Lo constituye el conjunto de mquinas que, en la construccin de terraplenes, sub-rasanates, carpetas, sub-bases y bases, sirven para consolidar los suelos, de acuerdo al grado de compactacin especificado. GENERALIDADES SOBRE COMPACTACION. Por medio de la compactacin aumenta el peso volumetrico del material seco, los suelos retienen el

54 mnimo de humedad, presentan menor permeabilidad y sus asentamientos son reducidos; es decir, que la compactacin se traduce en un mayor valor de soporte, mayor resistencia al corte y mnima variacin volumtrica por cambios de humedad. El xito de toda compactacin depende de los mtodos usados, del equipo seleccionado, del tamao del rea cargada, de la presin ejercida sobre ella y del espesor de la capa del suelo. Este espesor es importantsimo, pues cuando es mayor al que puede compactar el equipo, sobreviene el fracaso; este espesor depende del tipo del suelo y de la mquina de compactacin que se utilice. Es importante tambin considerar la granuletra del material, el contenido de humedad y el esfuerzo de compactacin; ya que con una correcta granulometra, las partculas pequeas llenan los espacios vacos que dejan las partculas grandes y se aumenta, por compactacin la densidad del material; con el justo conteni