En entradas anteriores hemos descrito en este blog cómo se elaboran las mezclas asfálticas. Esta vez vamos a resolver un par de problemas sobre el ajuste de la proporción de ligante en las plantas asfálticas, tanto continuas como discontinuas. Una vez determinada la fórmula de trabajo, es sencillo ajustar la proporción de ligante. Pero para eso deberemos tener en cuenta el tipo de instalación disponible.
En el caso de plantas discontinuas, los áridos acumulados suelen pesarse según un orden preestablecido. La pesada del polvo mineral y la del ligante se realizan de forma independiente. Si el ligante se mide en volumen, entonces se debe proceder como en el caso de las instalaciones continuas, pues allí también se mide en volumen. En efecto, las instalaciones continuas dosifican generalmente el ligante por volumen, auxiliándose de una bomba rotativa o de engranajes.
Os dejo, por tanto, un par de problemas resueltos: uno para una planta asfáltica discontinua y otro para una planta asfáltica continua. Espero que os sean útiles.
Es habitual encontrarnos con equipos que, aunque trabajen de forma aislada, deban realizar varios tipos de trabajo consecutivos para completar una tarea. Además, la producción de cada uno de estos trabajos es diferente. El problema radica en calcular la producción conjunta. Uno de los ejemplos usuales es la producción de un buldócer (bulldozer, en inglés), que primero debe escarificar un terreno y luego debe empujarlo hasta una distancia de transporte determinada.
Acaban de publicarnos un artículo en Sustainability, revista indexada en el segundo cuartil del JCR. Se trata de aplicar la teoría de la entropía para evaluar el desarrollo sostenible de la construcción en una región determinada, en este caso, China. El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación HYDELIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
La humanidad se enfrenta actualmente al problema cada vez más urgente de la contaminación medioambiental. Para gestionar el medioambiente de forma rigurosa, los distintos gobiernos nacionales deberían basarse en fundamentos científicos prácticos para ajustar y formular políticas y medidas legales basadas en el análisis de los datos existentes. En este trabajo se realiza un análisis basado en la teoría de la entropía de la innovación para evaluar el impacto de ocho provincias chinas, incluidos los impactos ambientales, económicos y sociales. Los resultados muestran que los impactos en China deberían crecer hasta aproximadamente 2044. A partir de 2045, se estabilizarían, con un crecimiento negativo en un corto plazo. La evaluación del ciclo de vida (ECV) y la del impacto social (EIS) siguen siendo positivas. No habrá crecimiento negativo en los datos agregados y, antes de 2108, las emisiones serán nulas o negativas. Los datos finales de la investigación se presentan en forma de emisiones anuales y proporcionan una base teórica sobre la que el Gobierno puede formular normativas y planes medioambientales a medio y largo plazo.
Abstract:
Human beings are now facing the increasingly urgent problem of global environmental pollution. To verify the scientific nature of environmental governance by governments of various countries, researchers need to provide a scientific basis and practical support for governments to adjust and formulate new policies and regulatory measures at any time through data analysis. This paper applies visual literature, aggregate analysis, engineering data programming, advanced mathematical science algorithms, and innovation entropy theory, and through this study, obtains sustainable impact data from eight Chinese provinces in the 21st century, including environmental, economic, and social impacts. The results show that China’s sustainable data should grow from 2021 to about 2044. After 2045, it will be stable, and there will be negative growth in a short period. The overall life cycle assessment (LCA) and social impact assessment (SIA) remain positive. There will be no negative growth in aggregate data and zero or negative emissions before 2108. The final research data are accurately presented in the form of annual emissions, which provide a scientific and theoretical basis for the government to formulate medium— and long-term ecological regulations and plans.
Keywords:
life cycle cost (LCC); life cycle assessment; social impact assessment; environment; bridge; carbon emissions
Una criba perfecta solo dejaría pasar las partículas de tamaño igual o inferior a la apertura de la malla. Sin embargo, este proceso de separación se ve entorpecido por la probabilidad de que el movimiento de una partícula la lleve finalmente a enfrentarse a la apertura de la criba sin verse afectada por otras partículas en su trayectoria. Por tanto, se hace necesario definir la eficiencia de una criba.
Para determinar la eficiencia de una criba, se deben conocer las características del material que alimenta la criba, del material pasante y del rechazo. Considerando el material de rechazo, la eficiencia de cribado (ηr) sería la relación entre el peso de material total presente en la alimentación que debería recuperarse en el rechazo y el peso del material que es rechazado a la salida de la criba. Pero si tenemos en cuenta el material pasante, entonces la eficiencia de cribado (ηp) sería el cociente entre el peso del material total presente en la alimentación que debería recuperarse como pasante y el peso del material que finalmente se obtiene como pasante a la salida de la criba.
Además, las cribas no son perfectas. Pueden estar deformadas o rotas, por lo que podrían obtenerse partículas gruesas en el pasante. Por tanto, para obtener la eficiencia del cribado, se debe hacer un balance de materia.
A continuación os paso un problema resuelto sobre la eficiencia de una criba. Espero que os resulte interesante.
FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación: tecnología, diseño y aplicación. Editorial Rocas y Minerales. 1ª edición. Fueyo Editores. Madrid, 371 pp. ISBN: 84-923128-2-3.
LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos.Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia.
MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.
TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.
Figura 1. Animación del funcionamiento de una machacadora de mandíbulas. https://www.pinterest.es/pin/858639485203690372/
Las machacadoras de mandíbulas están diseñadas para satisfacer las necesidades de trituración primaria de los clientes de los sectores de canteras, minería y reciclaje (Figura 1). Se utiliza principalmente para triturar materiales con una resistencia a la compresión de hasta 320 MPa, caracterizados por su alta relación de reducción, alta producción, granulometría homogénea, estructura sencilla, funcionamiento fiable, fácil mantenimiento y bajo coste de operación, entre otras ventajas.
Para estimar su capacidad de producción, se pueden consultar los datos de los fabricantes o bien utilizar fórmulas empíricas. Entre dichas fórmulas, cabe mencionar la propuesta de Gieskieng en 1950.
En la Figura 2 se presenta un esquema de una machacadora de mandíbulas, elaborado por el profesor Pedro Martínez Pagán (Universidad Politécnica de Cartagena).
Figura 2. Esquema de machacadora de mandíbulas (Martínez, 2010)
Os adjunto un problema resuelto sobre el cálculo de la capacidad de una trituradora mediante la fórmula empírica de Gieseking. Espero que os resulte interesante.
FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación: tecnología, diseño y aplicación. Editorial Rocas y Minerales. 1ª edición. Fueyo Editores. Madrid, 371 pp. ISBN: 84-923128-2-3.
LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos.Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia.
MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.
TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.
En el procesamiento de áridos se necesita energía para reducir el tamaño del material que entra en una máquina de fragmentación. Calcular la energía necesaria no solo es interesante desde el punto de vista teórico, sino que también permite estimar el coste energético de la operación.
Cuando se aplica una fuerza para romper una partícula, esta se deforma primero y almacena la energía aplicada. Si la fuerza aplicada supera el límite de resistencia del material, este se rompe y se consume cierta energía; la energía sobrante se transforma en calor, ruido y energía cinética, entre otras cosas.
Existen distintas leyes que proporcionan la energía necesaria para una operación de fragmentación determinada. La Ley de Rittinger es adecuada para partículas finas, de diámetro inferior a 74 μm, y establece que el área de la nueva superficie producida por el nuevo machaqueo o molienda es directamente proporcional al trabajo útil consumido. La Ley de Kick se aplica a partículas gruesas, de diámetro mayor a 10 cm, y establece que el trabajo requerido es directamente proporcional a la reducción de volumen entre las partículas antes y después de la operación de fragmentación o molienda.
Sin embargo, F. C. Bond (1951), a partir del estudio de un gran número de instalaciones, dedujo su Ley de Bond, según la cual el trabajo consumido es proporcional a la nueva longitud de la fisura producida por la rotura de las partículas, pues una vez creada la fisura, la roca parte. Esta ley cubre el vacío de las otras dos leyes anteriores para diámetros superiores a 74 μm y menores a 10 cm.
Para entender esta ley y otros conceptos, como la razón de reducción o la curva granulométrica, os dejo un problema resuelto y varios vídeos que espero que os resulten interesantes.
FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación: tecnología, diseño y aplicación. Editorial Rocas y Minerales. 1ª edición. Fueyo Editores. Madrid, 371 pp. ISBN: 84-923128-2-3.
LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos.Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia.
MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.
TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.
Las trituradoras de rodillos cilindros lisos son máquinas robustas y sencillas que sirven para triturar productos, aunque se utilizan muy poco en la actualidad. El mecanismo de rotura del material es, fundamentalmente, la compresión pura. Consisten en dos rodillos enfrentados y separados por una cierta distancia que giran en sentidos opuestos a la misma velocidad (Figura 1). Normalmente, se mueven mediante dos motores independientes. Los rodillos tienen una camisa de acero al manganeso para protegerlos del desgaste.
Uno de los rodillos se monta sobre unos topes contra los cuales es presionado por unos muelles o por un sistema hidráulico, lo que sirve de medida de seguridad en caso de que se introduzca un material no triturable. El otro cilindro se monta sobre unos soportes que permiten regular su posición y establecer una distancia mayor o menor entre ellos, lo que se conoce como regulación de la máquina.
El tamaño máximo del material que entre en esta trituradora, el diámetro de los rodillos, el coeficiente de fricción entre el acero y las partículas del material y la separación entre los rodillos son factores que se encuentran relacionados entre sí (Figura 2). A modo de ejemplo, os planteo un problema en el que se resuelve el cálculo del diámetro de los rodillos en función del resto de las variables mencionadas, así como algún vídeo ilustrativo.
Figura 2. Geometría de un triturador de rodillos lisos
LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia, 74 pp.
Si a un jefe de grupo experimentado le preguntamos cuántas obras puede llevar simultáneamente, obtendremos respuestas de todo tipo. Dirá que es función del tipo de obra, de la experiencia de los equipos que trabajan en cada una de ellas, de los costes y de los plazos. Incluso te contestaría que depende de su capacidad de aguante y de las horas que dedique a esta tarea. La misma pregunta se podría plantear en el caso de un encargado de obra y el número de tajos que puede supervisar sin que la obra llegue a ser un caos.
Se trata de un problema complejo que algunos incluso considerarían subjetivo. No obstante, me gustaría presentar un esquema conceptual que permita abordar el problema teniendo en cuenta la necesidad de supervisión de cada obra, las horas de trabajo diarias, la producción de cada sección y los costes económicos de la dirección de equipos. Veamos entonces cómo plantearlo.
A veces es necesario dar servicio a un equipo que se ha quedado fuera de servicio de forma imprevista y aleatoria. En estos casos, no se sabe cuándo se debe proporcionar el servicio ni cuánto tiempo debe durar. Debemos utilizar las leyes de probabilidad para determinar el número de unidades de servicio de apoyo necesarias para evitar esperas innecesarias.
La probabilidad de que 0, 1, 2, …, n equipos se queden fuera de servicio puede estimarse con la distribución binomial. De esta forma, la probabilidad de que se queden m equipos fuera de servicio de un conjunto de n, siendo p la probabilidad de estar fuera de servicio y q = 1 – p, la de que estén en operación, sería la siguiente:
De esta forma, se puede determinar el porcentaje del tiempo durante el cual algunos equipos permanecerán fuera de servicio y el tiempo perdido resultante.
Para aclarar estos conceptos, os resuelvo un problema en el que se trata de averiguar si es rentable, para un caso determinado, contratar a más encargados de obra para que un conjunto de equipos de encofradores se encuentre trabajando lo máximo posible. Este es uno de los casos estudiados en el “Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción”. Espero que os sea de interés.
Tricono con insertos. https://www.talleresegovia.com
En un artículo anterior se describieron la perforación rotativa de rocas y la perforación con triconos. El principio utilizado por las perforadoras rotativas consiste en aplicar energía a la roca, haciendo rotar un útil de corte o destroza, conjuntamente con la acción de una gran fuerza de empuje.Actualmente, se emplean con frecuencia los trépanos triturantes o triconos para lograr un alto rendimiento, alcanzando entre 60 y 100 m/turno y profundidades de hasta 200 m. Se usa en ingeniería civil con diámetros entre 100 y 300 mm. Sin embargo, en la industria petrolera, se han superado estos límites, alcanzando hasta 4500 metros de profundidad en España.
En este artículo, vamos a presentar un caso real resuelto de rendimientos y plazos en una perforación rotativa con triconos sobre una roca. Como podréis ver, muchas de las formulaciones utilizadas son empíricas y, en este sector, se sigue empleando con frecuencia el sistema de unidades anglosajón.
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie: Tecnología y Seguridad Minera. Segunda edición, Madrid, 541 pp.
LÓPEZ JIMENO, C. (Ed.) (2000). Manual de sondeos. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 699 pp.
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia, 74 pp.
En una explotación minera o en obras civiles de gran envergadura deben circular unidades de acarreo por caminos provisionales. Lo importante es que el diseño de estas pistas permita la circulación de forma segura sin que se pierda el ritmo de producción. Para ello, hay que cuidar los aspectos relacionados con el firme, la pendiente, la anchura de la pista, los radios, los peraltes, los sobreanchos en curvas, la visibilidad en las curvas y en los cambios de rasante y el bombeo. Se obtienen los mejores rendimientos y condiciones de seguridad con pendientes en torno al 8 %, siempre que la resistencia a la rodadura se considere normal.
A continuación, os presento un vídeo explicativo y un problema resuelto. Nos hemos basado en el Manual de áridos, una publicación de 1998 que encontraréis en las referencias. Espero que os resulte interesante.
LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia, 74 pp.
