Mes: enero 2023

Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción

Os presento una novedad editorial que he publicado sobre la gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Este manual trata de los fundamentos de la gestión del coste y la producción de la maquinaria empleada en la construcción. Se desarrollan los aspectos relacionados con la selección de las máquinas, su vida económica y estructura de coste. Se introducen los conceptos básicos sobre disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, así como otros referentes a la gestión de inventarios y parques de maquinaria. Se analizan los aspectos fundamentales del estudio del trabajo aplicables a los equipos. Se desarrollan los conceptos relacionados con la constructividad y constructabilidad, la medida y los incentivos a la productividad, el fenómeno del aprendizaje. Además, se explican aspectos necesarios para el cálculo de la producción de máquinas y conceptos relacionados con el estudio de métodos y medición del trabajo, el cronometraje, el rendimiento y los factores de producción, entre otros. El libro se complementa con un listado de referencias, así como numerosas cuestiones de autoevaluación y problemas resueltos que permiten al estudiante ampliar y aplicar los conocimientos desarrollados. Este manual tiene como objetivo apoyar los contenidos lectivos de los programas de los estudios de grado relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas. No obstante, también resulta útil en otros estudios relacionados con la ingeniería de la construcción y la minería y a aquellos profesionales que desarrollan sus tareas en estos ámbitos.

El libro tiene 254 páginas, 85 figuras y fotografías, 54 problemas resueltos, así como 149 cuestiones de autoevaluación resueltas. Los contenidos de esta publicación han sido evaluados mediante el sistema doble ciego, siguiendo el procedimiento que se recoge en: http://www.upv.es/entidades/AEUPV/info/891747normalc.html

Este Manual de Referencia lo podéis conseguir en la propia Universitat Politècnica de València o bien directamente por internet en esta dirección: https://www.lalibreria.upv.es/portalEd/UpvGEStore/products/p_442-6-1

Sobre el autor: Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de Valéncia. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Es investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Ha sido director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE). Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.

Referencia:

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

A continuación os paso las primeras páginas del libro, con el índice, para hacerse una idea del contenido desarrollado.

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Tesis doctoral: Life cycle optimization analysis of bridge sustainable development

Hoy 13 de enero de 2023 ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de D. Zhi Wu Zhou titulada “Life cycle optimization analysis of bridge sustainable development“, dirigida por Víctor Yepes Piqueras y Julián Alcalá González. La tesis recibió la máxima calificación de sobresaliente “cum laude”. Presentamos a continuación un pequeño resumen de la misma.

Resumen:

En el núcleo de la industria mundial de la construcción radica el uso excesivo de materiales, especialmente de combustibles fósiles. En esta línea de investigación, muchos investigadores y diseñadores han reducido significativamente la proporción de materiales y han minimizado la cantidad destinada al diseño en función de los criterios de investigación y las especificaciones de diseño. Teniendo en cuenta que las medidas anteriores pueden reducir los materiales de manera efectiva, es necesario investigar más a fondo algunas cuestiones: a) ¿En qué etapas del ciclo de vida de los materiales de construcción se consumen más?, b) ¿Cómo utilizar el método científico más adecuado para reducir el consumo de materiales en la fase de mayor uso?, c) ¿Cómo completar científicamente la evaluación de la optimización del consumo de materiales bajo la influencia de la superación de muchos eventos discretos y factores de influencia externos durante la etapa de diseño?, d) En la fase de construcción, ¿cómo optimizar al máximo el proceso de gestión del proyecto y lograr el mayor ahorro de material para garantizar la calidad, la seguridad y el coste?, e) ¿Cuánto material se puede ahorrar mediante la optimización del diseño y la gestión del proyecto?, f) ¿Cuál es el impacto final del sistema teórico de investigación y de los datos de análisis mencionados en el desarrollo sostenible de la industria de la construcción?
Al examinar publicaciones relevantes sobre el ciclo de vida completo de la industria de la construcción (Capítulo 2), la tesis encontró que las etapas de diseño y construcción son clave para reducir efectivamente el consumo de materiales. El objetivo principal de esta tesis es resolver los problemas de optimización propuestos. Mediante el establecimiento de un marco de modelo de investigación multidimensional y un modelo de optimización de gestión de proyectos sistemático, la tesis reduce el peso de varios componentes estructurales del puente estáticamente indeterminado y realiza la optimización ligera de la estructura del puente.

La tesis establece varios modelos teóricos básicos de innovación en el marco del modelo de investigación: el modelo de acoplamiento bibliométrico, el modelo matemático ComplexPlot; el modelo matemático integral multifactorial; el modelo de optimización de acoplamiento micro y macrodimensional de elementos finitos, y el modelo de evaluación de optimización de la gestión de proyectos dominó del método de la entropía. El sistema de investigación teórica supera la interferencia de la discreción del objeto de investigación, la complejidad y los factores de influencia inciertos y analiza la solidez de la evaluación y la mejora. El sistema de investigación teórica supera la interferencia de la discreción del objeto de investigación, la complejidad y los factores de influencia inciertos y consigue la solidez de la evaluación y la mejora. Asimismo, mejora ampliamente la resistencia del modelo a los factores naturales, humanos, accidentales e inciertos y el problema de la interferencia externa de las emergencias. Por último, el sistema formó un conjunto completo de sistemas de modelos de optimización de prevención y control conjuntos maduros y alcanzó los objetivos y enfoques de la investigación.

El estudio de caso demuestra la solidez del sistema del modelo teórico establecido, que reduce el coste del ciclo de vida (LCC) = 1.081.248,68 Chino yuan (CNY); Evaluación del ciclo de vida (LCA) = 212.566,94 tonelada (t); Evaluación del impacto social (SIA) = 17.783.505,12 hora de riesgo medio (Mrh) del análisis del estudio de impacto económico. Reducción del coste del ciclo de vida (LCC) = 739.612,19 Chino yuan (CNY); Evaluación del ciclo de vida (LCA) = 278.455,12 tonelada (t); Evaluación del impacto social (SIA) = 23.262.239,52 hora de riesgo medio (Mrh) del análisis del impacto en el desarrollo sostenible. Las preguntas formuladas en esta tesis están correctamente planteadas desde la perspectiva teórica y están fuertemente respaldadas por los datos.

El valor de la investigación de esta tesis: a) llena el vacío de la investigación en este campo. b) innova en una variedad de nuevos modelos teóricos de investigación. c) resuelve los problemas de discreción, incertidumbre e interferencia de factores externos en la optimización de la topología y la optimización de la gestión de proyectos. Las interferencias de los factores externos de mutación y la sensibilidad de las emergencias se compensan y corrigen. d) La investigación mejora la captura de datos discretos y la escasez de compensación del sistema de análisis de software Monte Carlo. En esta tesis, se aplican varios tipos de métodos avanzados de gestión de proyectos y esquemas de construcción avanzados en el caso de estudio, lo que proporciona un importante valor de referencia para la optimización de puentes estáticamente indeterminados del mismo tipo. Hay algunas dificultades para los lectores sin una experiencia práctica para comprender y aplicar el modelo. El lector debe leer atentamente este caso, que es también una de las limitaciones de este trabajo.

La futura dirección de la investigación del autor es continuar investigando en profundidad el desarrollo sostenible de los puentes de gran tamaño y la optimización de la prevención de problemas, los materiales avanzados y la investigación de recuperación de energía renovable en el desarrollo sostenible de los puentes y otros campos.

Referencias:

  1. ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Experimental Research on Diseases of Emulsified Asphalt Mortar Board for Ballastless Tracks. Journal of Materials in Civil Engineering (accepted, in press)
  2. ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). Research on Sustainable Development of the Regional Construction Industry Based on Entropy Theory. Sustainability, 14(24): 16645. DOI:10.3390/su142416645
  3. ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). Research on the optimized environment of large bridges based on multi-constraint coupling. Environmental Impact Assessment Review, 97:106914. DOI:10.1016/j.eiar.2022.106914
  4. ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). Regional sustainable development impact through sustainable bridge optimization. Structures, 41, 1061-1076. DOI: 10.1016/j.istruc.2022.05.047
  5. ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2021). Optimized application of sustainable development strategy in international engineering project management. Mathematics, 9(14):1633. DOI:10.3390/math9141633
  6. ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2021). Life cycle assessment of bridges using Bayesian Networks and Fuzzy Mathematics. Applied Sciences, 11(11):4916. DOI:10.3390/app11114916
  7. ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2021). Environmental, economic and social impact assessment: study of bridges in China’s five major economic regions. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(1):122. DOI:10.3390/ijerph18010122
  8. ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2020). Bridge Carbon Emissions and Driving Factors Based on a Life-Cycle Assessment Case Study: Cable-Stayed Bridge over Hun He River in Liaoning, China. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(16):5953. DOI:10.3390/ijerph17165953

Sostenimiento de un túnel según el índice Q de Barton

Los sistemas de clasificación del macizo rocoso se basan fundamentalmente en un enfoque empírico y se desarrollaron como una herramienta de diseño sistemática en la ingeniería civil y minera. Tratan de ordenar y sistematizar los procedimientos de las investigaciones en campo. La mayoría de estos sistemas clasifican las condiciones geomecánicas en varios grupos diferentes que representan diferentes capacidades portantes de la roca. Sin embargo, no deberían ser utilizadas como sustitutos de los estudios analíticos, las observaciones y mediciones en campo o aportaciones de expertos, sino en conjunción con otras técnicas. La clasificación Q de Barton es una de las clasificaciones geomecánicas más empleadas en los macizos rocosos, junto con la clasificación RMR de Bieniawski.

La clasificación Q fue desarrollada por Barton, Lien y Lunde en 1974 a partir de un estudio empírico de un gran número de túneles. Esta clasificación permite estimar parámetros geotécnicos del macizo y diseñar sostenimientos para túneles y cavernas subterráneas. El índice Q se basa en seis parámetros que indican el tamaño de los bloques, la resistencia a corte entre los bloques y la influencia del estado tensional:

Donde:

RQD       Índice de calidad de la roca (Rock Quality Designation)

Jn            Índice de diaclasado, que indica el grado de fracturación del macizo rocoso

Ja            Índice que indica la alteración de las discontinuidades

Jw            Coeficiente reductor por la presencia de agua

SRF        Coeficiente que tiene en cuenta la influencia del estado tensional del macizo rocoso (Stress Reduction Factor)

El índice Q varía entre 0,001 y 1.000, correspondiendo los valores bajos a rocas malas y los altos a las rocas buenas.

Una de las aplicaciones que tiene este índice es que permite establecer qué tipo de sostenimiento debería tener un túnel excavado en un macizo rocoso. A continuación os dejo un problema resuelto que, espero, os sea de interés. Un problema similar lo resolvimos en un artículo anterior, en particular el que calculaba la longitud de avance sin sostenimiento de un túnel.

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También os dejo un documento que creo que os puede resultar de muchísimo interés:

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Referencias:

BARTON, N.; GRIMSTAD, E. (2000). (C.L. Jimeno et al.) El sistema Q en el método Noruega de excavación de túneles. Ingeo Tuneles, Madrid.

BARTON, N.; LIEN, R.; LUNDE, J. (1974). Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support. Rock Mechanics, Springer Verlag, vol. 6, pp. 189-236.

BIENIAWSKI, Z. T. (1989). Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering. Wiley-Interscience, pp. 40–47.

GALLO, J.; PÉREZ, H.; GARCÍA, D. (2016). Excavación, sostenimiento y técnicas de corrección de túneles, obras subterráneas y labores mineras. Universidad del País Vasco. Bilbao, España, 277 pp.

GRIMSTAD, E.; BARTON, N. (1993). Updating the Q-Sytem for NMT. Proceedings of the International Symposium on Sprayed Concrete – Modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support. Fagemes, Norway. Ed. Kompen, Opsahi and Berg. Norwegian Concrete Association. Oslo.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Ecuaciones estructurales aplicadas a la gestión del conocimiento. La perspectiva del estudiante.

Acaban de publicarnos un artículo en el International Journal of Environmental Research and Public Health, revista indexada en el JCR. Se trata de una aproximación innovadora a la gestión del conocimiento desde la perspectiva de los estudiantes de postgrado. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La capacidad de compartir conocimientos se considera uno de los componentes más relevantes de la gestión del conocimiento. Por otra parte, existen pocas pruebas empíricas que indiquen cómo valoran los futuros recursos humanos del sector de la construcción, la riqueza de compartir conocimientos y la riqueza de su comportamiento innovador. Los propósitos de este estudio son (1) determinar qué facilitadores, desde el punto de vista de los estudiantes de máster relacionados con la ingeniería y la gestión de la construcción en España, influyen más sustancialmente en la capacidad de compartir conocimiento; (2) comprobar si la capacidad de compartir conocimiento (KS) influye positivamente en el comportamiento innovador (IB); y (3) demostrar si el clima de innovación organizacional (OIC) es un factor que modera la relación entre KS e IB. En esta investigación, hemos propuesto un modelo teórico y probado empíricamente el modelo en una muestra de 253 estudiantes de máster en universidades públicas de España. Los resultados apoyan el modelo propuesto, y la evaluación del modelo de ecuaciones estructurales (SEM) sugiere que, entre todos los facilitadores de la KS, las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) destacan entre los demás facilitadores y tienen una influencia más significativa en la KS. Además, la investigación halló una correlación directa entre la SK y la BI y vínculos causales entre las TIC y la BI.

Abstract:

The capability to share knowledge is considered one of the most relevant components of knowledge management. Moreover, there is little empirical evidence indicating how future human resources in the construction industry value the richness of knowledge sharing and the richness of their innovative behavior. The purposes of this study are (1) to determine which facilitators, from the point of view of master’s degree students related to engineering and construction management in Spain, most substantially influence knowledge-sharing capability; (2) to test whether knowledge-sharing capability (KS) positively influences innovative behavior (IB); and (3) demonstrating whether organizational innovation climate (OIC) is a factor that moderates the relationship between KS and IB. In this research, we have proposed a theoretical model and empirically tested the model in a sample of 253 master’s degree students in public universities in Spain. The findings support the proposed model, and the structural equation modeling (SEM) evaluation suggests that among all the facilitators of KS, information and communication technologies (ICT) stand out among the other facilitators and have a more significant influence on KS. Furthermore, the research found a direct correlation between KS and IB and causal links between OIC and IB.

Keywords:

Knowledge sharing capability; knowledge sharing facilitators; innovative behavior; Innovation climate; graduate students; SEM

Reference:

YEPES, V.; LOPEZ, S. (2023). The Knowledge sharing capability in innovative behavior: A SEM approach from graduate students’ insights. International Journal of Environmental Research and Public Health, 20(2):1284. DOI:10.3390/ijerph20021284

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Dimensionamiento de una cuneta para el drenaje de una carretera

Figura 1. Cuneta trapecial revestida de hormigón. https://blog.structuralia.com/mantenimiento-de-los-elementos-de-desague-y-de-drenaje-en-carreteras

Uno de los aspectos que más influye en la calidad del servicio y en la durabilidad de una carretera es un adecuado drenaje. Las cunetas son uno de los elementos a los que hay que prestar atención para garantizar el adecuado drenaje. Son zanjas longitudinales situadas al lado de la carretera cuya función es captar, conducir y evacuar los flujos de agua superficial. Normalmente, son de sección triangular, trapezoidal o rectangular, aunque lo más habitual son las cunetas triangulares.

El cálculo hidráulico de las cunetas se realiza normalmente utilizando la fórmula empírica de Manning-Strickler. Sin embargo, una de las condiciones que debe cumplirse es que la velocidad media del agua para el caudal de proyecto, debe ser menor que la que produce daños en el elemento de drenaje superficial, en función de su material constitutivo. La Instrucción de Carreteras (5.2.-IC), en su texto actualizado en junio de 2018, recoge los requerimientos para el drenaje superficial en las carreteras.

Figura 2. Esquema de cuneta triangular. http://ponce.sdsu.edu/drenaje_de_carreteras_c.html

A continuación os dejo un problema resuelto que espero os sea de interés. Este documento es un ejemplo de lo que se imparte en el Curso online sobre “Procedimientos de contención y control del agua subterránea en obras de Ingeniería Civil y Edificación”, que podéis encontrar aquí: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-procedimientos-de-contencion-y-control-del-agua-subterranea-en-obras/

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Referencias:

DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (2018). Norma 5.2-IC de la Instrucción de Carreteras. Drenaje superficial. Ministerio de Fomento.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328.

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Método de las cuotas fijas de amortización de una máquina

El coste de propiedad, también denominado coste financiero, es el relativo a los años de vida de la máquina, donde se contempla la amortización, los intereses, los seguros, etc. Se trata de un coste que es independiente de las horas de trabajo de la máquina.

La amortización de la maquinaria es la cuantificación monetaria de la depreciación sufrida por las máquinas. Para calcular la amortización se precisa conocer la cantidad a amortizar, la clase de tiempo a utilizar y el periodo o plazo de amortización.

Existen numerosos métodos de amortización. En este artículo se explica el método de las cuotas fijas de amortización, también llamado método francés. Consiste en determinar la cuota de amortización (suma de la amortización más los intereses) a interés compuesto.

A continuación os dejo la formulación completa de este método. Este documento es un ejemplo de lo que se imparte en el Curso online sobre “Gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción”, que podéis encontrar aquí: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-gestion-de-costes-y-produccion-de-la-maquinaria-empleada-en-la-construccion/

En este documento podéis descargar dos nomogramas originales, elaborados junto con los profesores Trevor Blight y Pedro Martínez Pagán, que permiten el cálculo del interés medio aplicado a un capital.

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Referencias:

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.

YEPES, V. (2022). Maquinaria para sondeos, movimientos de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 22.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Costes de los neumáticos de la maquinaria de construcción

Figura 1. Neumáticos de dúmperes rígidos. Imagen: V. Yepes

Los costes de los neumáticos pueden representar en las grandes máquinas (tractores pesados, mototraíllas…) un tercio de su coste total. En algunos casos, los neumáticos se venden aparte, ajustándose al tipo de trabajo realizado por el equipo.

En condiciones ideales, la vida de servicio de unos neumáticos radiales es de unas 6.000 horas. Sin embargo, lo habitual son desgastes fuertes, por lo que se reponen, por término medio, entre las 2.500 a 4.000 horas de trabajo (de 30.000 a 50.000 km). En el caso de mototraíllas o palas cargadoras en condiciones de gran dureza, la vida se reduce a unas 1.000 horas.

Para comparar la vida de los neumáticos se puede utilizar el concepto de T.V.H. que representa el producto de las toneladas medias transportadas por la velocidad media y por las horas recorridas. A mayor T.V.H., mejor comportamiento del neumático.

Las condiciones que más inciden en la duración de los neumáticos son los impactos, que producen dobleces y descascarillados, la abrasión y otros factores que dependen de las condiciones naturales y del terreno, del tipo y hábitos del operador y del mantenimiento realizado. En la Tabla 1 se recoge la duración estimada, en función de las condiciones de trabajo, para los neumáticos de distintas máquinas.

Tabla 1. Duración típica de los neumáticos, en horas (Nunnally, 2001)

Tipo de equipo Condiciones de trabajo
Favorables Medias Desfavorables
Buldócer o cargadora 3.200 2.100 1.300
Motoniveladora 5.000 3.200 1.900
Mototraílla convencional 4.600 3.300 2.500
Mototraílla de doble tracción 4.000 3.000 2.300
Mototraílla push-pull y autocargable 3.600 2.700 2.100
Dúmper extravial y motovagón 3.500 2.100 1.100

En la Tabla 2 se indican los factores que habría que aplicar para calcular la longevidad de los neumáticos en el caso de equipos de acarreo para movimiento de tierras.

Tabla 2. Factores que reducen la longevidad de los neumáticos en vehículos de transporte de movimiento de tierras

Eje motriz Tracción continua a 4 ruedas 0,9
Tracción intermitente a 4 ruedas 0,8
Eje de apoyo 1,0
Presión de inflado Presión correcta 1,0
Presión de inflado un 10% inferior 0,9
Carga Ninguna sobrecarga 1,0
10% sobrecarga 0,9
20% sobrecarga 0,8
Condiciones de la rodadura o ruta de transporte Tierra blando con un poco de piedras 1,0
Camino de grava bien mantenido 1,0
Camino de grava mal mantenido 0,9
Rocas dinamitadas 0,7
Mantenimiento del sitio de carga y descarga Excelente 1,0
Deficiente 0,9
Curvas Ninguna o muy suaves 1,0
Cerradas 0,9
Pendientes (solo para las ruedas motrices) No pasan del 6% 1,0
Superior al 6% 0,9
Velocidad media 16 km/h 1,0
32 km/h 0,9
Experiencia del operador Más de 6 meses 1,0
Menos de 6 meses 0,9

Por ejemplo, la longevidad de los neumáticos radiales de un dúmper pasa de 6.000 horas a 3.540 horas al aplicar el producto de todos los coeficientes (0,59) en el caso siguiente: presión de inflado recomendada, sobrecarga del 10%, camino de transporte de grava deficientemente mantenido, mantenimiento-conducción, carga, descarga defectuoso, curvas suaves, pendientes que no sobrepasan el 6%, velocidad media aproximada de 32 km/h y operador con experiencia.

En la Tabla 3 se adjunta una tabla parecida donde se recogen los factores de reducción de la vida de los neumáticos (Solminihan y Thenoux, 2008).

Tabla 3. Factores de reducción de la vida de los neumáticos (Solminihan y Thenoux, 2008)

Condiciones de uso Factor a aplicar
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
Presión del neumático (kg/cm2), en comparación con la especificada 100% 90% 80% 75% 70%
Carga del neumático, en comparación con la especificada 100% 129% 139% 150% —
Velocidad media (km/h) 16 24 32 40 48
Posición de la rueda Traseras de arrastre Frontales De tracción en vagonetas de acarreo de materiales Motora
Clase de superficie del recorrido Tierra blanda, suave o suelta Camino de grava, grava angulosa Roca angulosa

Como la vida de los neumáticos es inferior a la de la máquina, los costes de propiedad y de operación de ambos se estudian por separado. Así, la amortización de este tipo de maquinaria se hará deduciendo el coste de las cámaras y neumáticos del de adquisición de aquella. Su coste horario se calcula como la relación entre el coste de las cámaras y de los neumáticos y las horas de vida útil, considerando un 10% sobre el costo por reparaciones: recauchutados, pinchazos, etc.

Referencias:

NUNNALLY, S.W. (2001). Construction Methods and Management. 5th edition, Prentice Hall, New Yersey, 549 pp.

SOLMINIHAC, H.; THENOUX, G. (2008). Procesos y técnicas de construcción. Quinta edición, Ediciones de la Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile, 545 pp.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Caracterización de una cargadora en función de la producción requerida

Figura 1. Pala cargando camión. https://www.hitachicm.eu/iground-control/issue9/es/the-perfect-fit

Se pueden definir las características básicas de una pala cargadora (Figura 1) utilizando las recomendaciones empíricas recogidas en el “Manual de arranque, carga y transporte en minería de cielo abierto” (Gómez de las Heras et al., 1995). Para ello sería necesario conocer qué producción horaria es necesaria y el tipo de material a cargar (blando, medio o duro).

Con estos datos ya es posible determinar el tamaño del cazo, el tipo de volquete adecuado a la máquina de carga, la altura de banco, el peso aproximado y la potencia de la pala cargadora. En la Figura 2 se observa un gráfico para calcular el tamaño del cazo de la pala cargadora en función de la producción requerida.

Figura 2. Tamaño del cazo de una cargadora en función de la producción requerida. Elaboración propia basada en Gómez de las Heras et al. (1995)

Os dejo un problema resuelto que, espero, os resulte de interés. Este problema es un ejemplo de lo que se imparte en el Curso online sobre “Gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción”, que podéis encontrar aquí: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-gestion-de-costes-y-produccion-de-la-maquinaria-empleada-en-la-construccion/

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Referencias:

GÓMEZ DE LAS HERAS, J.; MANGLANO, S.; TOLEDO, J.; LÓPEZ-JIMENO, C.; LÓPEZ-JIMENO, E. (1995). Manual de arranque, carga y transporte en minería a cielo abierto. Instituto Geológico y Minero de España, Madrid, 604 pp.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.

YEPES, V. (2022). Maquinaria para sondeos, movimientos de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 22.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Capacidad colmada SAE del cucharón de una cargadora

Figura 1. Capacidad SAE del cucharón de una cargadora.

La capacidad colmada definida por la SAE (Society of Automotive Engineers) del cucharón de una cargadora es una medida normalizada que supone sumar a la capacidad a ras de la cuchara una cantidad adicional que se acumula con un ángulo de reposo de 2:1 con el nivel a ras paralelo al suelo (Figura 1). Se entiende como capacidad a ras al volumen contenido en el cucharón después de pasar un rasero que descanse sobre la cuchilla y la parte trasera del cucharón.

En el caso del cazo de una retroexcavadora, este talud sería de 1:1 para la norma SAE. Es evidente que cada tipo de material tendrá un ángulo de reposo diferente. Eso significa que, para calcular la capacidad de la cuchara, es necesario multiplicar por un factor de llenado. Este factor corrector suele variar entre el 65 % (roca volada deficiente, con lajas o bloques) y el 110 % (marga o arcilla húmeda).

El cálculo de este volumen es puramente geométrico. Este problema es un ejemplo de lo que se imparte en el Curso online sobre “Gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción”, que podéis encontrar aquí: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-gestion-de-costes-y-produccion-de-la-maquinaria-empleada-en-la-construccion/

Os dejo a continuación la formulación de dicho cálculo. Espero que os sea de interés.

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Referencias:

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.

YEPES, V. (2022). Maquinaria para sondeos, movimientos de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 22.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Agrietamiento plástico durante el fraguado del hormigón: Nomograma de Menzel

Figura 1. Nomograma de Menzel para el cálculo de la tasa de evaporación durante el fraguado del hormigón.

La contracción plástica (retracción) es un problema frecuente en el hormigón cuando aún no ha fraguado, es decir, cuando se encuentra aún en estado plástico. Por tanto, para evitar la fisuración del hormigón, se deben tomar medidas durante su puesta en obra, especialmente en climas desfavorables.

Las grietas por retracción aparecen fundamentalmente en las superficies horizontales, siendo paralelas entre sí, con una separación entre 30 y 90 cm. La condición crítica aparece cuando la tasa de evaporación de la humedad superficial supera a la velocidad en la que el agua de exudación es capaz de reemplazarla.

La tasa de evaporación en el hormigón depende, fundamentalmente, de cuatro factores: la temperatura del hormigón, la temperatura del aire, la humedad relativa y la velocidad del viento. De hecho, la fuerza necesaria para la evaporación del agua en la superficie se relaciona con la diferencia de presión entre el vapor de agua en la superficie y el vapor de agua en el aire por encima de esa superficie.

Para evitar que se formen fisuras por agrietamiento plástico se evalúa la pérdida de humedad superficial. Si la tasa de evaporación se acerca a 1 kg/m2/h, es necesario tomar precauciones contra el agrietamiento por contracción plástica. El nivel crítico por debajo del cual no se producen grietas es 0,5 kg/m2/h. A partir de 1,5 kg/m2/h, aparecen las fisuras con toda probabilidad. La velocidad del aire o del viento horizontal debe medirse a 0,5 m por arriba de la superficie de evaporación. La temperatura del aire y la humedad relativa, se deberían medir entre 1,2 a 1,8 m por encima de la superficie de evaporación en la zona protegida del viento y de los rayos del sol (Lerch, 1957). En la Figura 2 se representa en una tabla el nivel de riegos de fisuración en función de la evaporación del agua.

Figura 2. Riesgo de fisuración en función de la evaporación del agua (Calavera et al., 2004)

La ecuación anterior presenta cinco variables, por lo que si se quiere representar en tres dimensiones, deberemos fijar como constantes dos de ellas. En la Figura 3 se puede ver cómo evoluciona la evaporación en función de la temperatura del aire y de la velocidad del viento, cuando la temperatura del hormigón es de 20 °C y la humedad relativa del aire es del 50%.

Figura 3. Tasa de evaporación en función de la temperatura del aire y la velocidad del viento. Temperatura del hormigón 20 °C y humedad relativa del aire del 50%. Elaboración propia.

Una forma de tener las 5 variables en un plano es usar un nomograma. El “Nomograma de Menzel” es un método utilizado para calcular la pérdida de agua de un hormigón por unidad de área, en función de la temperatura del aire, la humedad relativa y la velocidad del viento. Para ello se ha que tener en cuenta que es válido con una temperatura del hormigón mayor a 5º C y una temperatura del aire menor a 35º C. Además, la velocidad del viento debe encontrarse entre 2 y 40 km/h.

A continuación os paso un problema resuelto para que veáis el uso de este nomograma, así como la aplicación directa de la formulación propuesta por ACI 305R. Espero que os sea de utilidad.

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Referencias:

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, 189 pp.

MENZEL, C.A. (1954). Causes and Prevention of Crack Development in Plastic Concrete. Proceedings of the Portland Cement Association, Vol. 130:136.

LERCH, W. (1957). Plastic shrinkage. ACI Journal, 53(8):797-802.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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