Rendimiento en una perforación rotativa con triconos

Tricono con insertos. https://www.talleresegovia.com

En un artículo anterior se describió 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 frecuentemente los trépanos triturantes o triconos. Con este sistema de perforación se alcanzan buenos rendimientos, del orden de 60-100 m/turno, en profundidades de hasta 200 m. Se usa en ingeniería civil con diámetros entre 100 y 300 mm. Sin embargo, estos límites se superan, por ejemplo, en perforaciones petrolíferas, donde en España se han superado los 4500 m de profundidad.

En este artículo vamos a presentar un problema resuelto de rendimientos y plazos en una perforación rotativa con triconos sobre una roca. Como podréis ver, muchas de las formulaciones empleadas son empíricas y, en este sector, sigue empleándose frecuentemente el sistema de unidades anglosajón.

 

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Referencias:

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.

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Diseño de una pista para unidades de acarreo en una explotación minera

https://www.ipe.org.pe/portal/mineria-generara-impacto-positivo-de-us-17000-mllns/

En una explotación minera, o en obras civiles de envergadura, deben circular unidades de acarreo sobre caminos provisionales. Lo importante es que el diseño de estas pistas permita una circulación segura, sin perder ritmo de producción. Para ello se deben cuidar los aspectos relacionados con el firme, la pendiente, la anchura de la pista, los radios, peraltes y sobreanchos en curvas, la visibilidad en las curvas y cambios de rasante y en el bombeo. Los mejores rendimientos y condiciones de seguridad se obtienen 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 del año 1998 que os dejo en las referencias. Espero que os sea de interés.

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Referencias:

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.

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Cálculo de la producción de una draga de succión en marcha aplicando el método BBL

Draga de succión en marcha. Fuente: http://tecnologia-maritima.blogspot.com.es/

Una draga hidráulica de succión en marcha o de arrastre es una embarcación autopropulsada y autoportante que draga de forma continua elevados volúmenes de material en aguas profundas, incluso admitiendo condiciones marítimas desfavorables. Este tipo de dragas suponen algo menos de la cuarta parte del parque mundial de dragas hidráulicas. En un artículo anterior tuvimos ocasión de explicar este tipo de dragas.

Para calcular la producción de una draga de succión en marcha podemos aplicar el método BBL (Bray, Bates y Land, 1997), que estima los rendimientos de las dragas aplicando factores de reducción que representan pérdidas de tiempo sobre la producción teórica.

A continuación os paso un problema resuelto que espero que os sea de utilidad.

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Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd edition, Willey, 434 pp.

CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038. Valencia, 74 pp.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno, Madrid, 323 pp.

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Selección de una bomba de superficie en aspiración

Cuando se trata de seleccionar una bomba adecuada para impulsar un fluido, no solo debemos conocer la altura de impulsión y el caudal que queremos elevar, sino que se debe evitar el fenómeno de la cavitación. Para ello, uno de los conceptos básicos es conocer la altura neta positiva de aspiración NPSH requerida de la bomba en cada condición de capacidad de operación y carga total, que deberá ser menor a la disponible. De este tema ya hemos hablado en algún artículo anterior.

Para aclarar un poco más estos conceptos, os dejo un vídeo explicativo y un problema resuelto para el caso de una instalación en aspiración. En este problema, se ha optado por calcular las pérdidas por fricción usando las tablas aportadas por una casa comercial.

Este es uno de los casos estudiados en el “Curso de procedimientos de contención y control del agua subterránea en obras de Ingeniería Civil y Edificación”. Espero que os sea de interés.

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Referencias:

  • DÍAZ DEL RÍO, M. (2007). Maquinaria de construcción. 2ª edición. McGraw-Hill/Interamericana de España, S.A., 944 pp.
  • IDEA (2012). Guía técnica de selección de equipos de transporte de fluidos. Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración, Madrid, 108 pp.
  • ŁUSZCZEWSKI, A. (1999). Redes industriales de tubería. Bombas para agua, ventiladores y compresores. Diseño y construcción. Reverté Ediciones. México. 302 pp.
  • 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. ISBN: 978-84-9048-903-1.
  • YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

¿Es rentable contratar un servicio de mantenimiento para el parque de maquinaria?

El mantenimiento y la reparación de los equipos supone un coste importante para los parques de maquinaria de las empresas constructoras. Una posibilidad que tienen los parques es acordar un acuerdo con un proveedor que realice las labores de mantenimiento.

Sin embargo, para que ello sea rentable, el parque deber hacer sus números. Este es uno de los casos estudiados en el “Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción”.

Os paso un ejemplo de problema donde se puede ver cómo se puede ejecutar dicho cálculo. Espero que os sea de interés.

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Referencias:

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5.

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¿Cómo afecta la inflación a la selección de la maquinaria en la construcción?

En un artículo anterior explicamos cómo se podría seleccionar una máquina empleada en la construcción atendiendo a criterios económicos. Para eso explicamos los conceptos de Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Rentabilidad (TIR). Sin embargo, la inflación influye en el cálculo de estos indicadores. Vamos a explicar ahora cómo influye la variación de los precios en la selección económica de los equipos. Pero aquellos que estéis más interesados en profundizar en aspectos de gestión de costes y producción de la maquinaria, podéis consultar en siguiente curso que he preparado: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-gestion-de-costes-y-produccion-de-la-maquinaria-empleada-en-la-construccion/

Los flujos de caja de la mayor parte de las inversiones productivas, entre las que se encuentran las máquinas empleadas en la construcción, se ven afectadas por la inflación. Evidentemente, la inflación provocará que la empresa incremente el precio de sus productos y, por tanto, los flujos netos de caja. Sin embargo, no se debe olvidar que la inflación también afectará a los precios de las materias prima, mano de obra, etc.

Si denominamos ej los ingresos netos en el año j, n el número de periodos, e i la tasa de actualización o coste del capital, g a la tasa de inflación y f al tanto por uno en que cada año incrementa el valor nominal de los flujos netos de caja a consecuencia de la inflación, el valor actual neto (VAN) se puede calcular de la siguiente forma:

Por otra parte, el efecto de la inflación se puede introducir en términos de elasticidad. Así, la elasticidad de los flujos netos de caja-índice general de precios se puede expresar como:

De esta forma,

Se puede calcular la tasa interna de retorno (TIR) como el valor de i que anula el VAN.

Si Ef es mayor que uno, la inflación influye favorablemente sobre la inversión, pues eleva su valor capital y su tasa de retorno. En caso contrario, repercute negativamente. En caso de ser Ef igual a la unidad, no existe repercusión de la inflación en las decisiones de inversión.

Pero creo que será mejor que veamos algunos problemas resueltos para que tengáis claro cómo se calculan estos índices con la inflación. Espero que os sean de interés.

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Referencias:

LIDÓN, J. (1998). Economía en la construcción I. Editoral de la Universidad Politécnica de Valencia, 366 pp.

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

PÉREZ GOROSTEGUI, E. (2021). Dirección de empresas. Editorial Universitaria Ramón Areces, 784 pp.

SUÁREZ, A.S. (1991). Decisiones óptimas de inversión y financiación en la empresa. Ediciones Pirámide, Madrid, 847 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. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 166 pp. Ref. 402. ISBN: 978-84-9048-301-5.

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Cálculo de la duración de un cable de acero

https://blog.bextok.com/guia-cable-de-acero/

Para la máxima duración de un cable, interesa que las solicitaciones se aproximen al límite de fatiga, pero se alejen del límite elástico, evidentemente, para conseguir una mayor seguridad. Que se cumplan ambos requisitos a veces es complicado.

Por eso, para estimar la vida útil de un cable, Gustav Niemann proporciona la siguiente expresión (Larrodé y Miravete, 1996) que intenta aunar estos dos criterios:

Donde W es el número de flexiones sufridas por el cable hasta su rotura (plegado sobre la polea y desplegado); D es el diámetro de la polea (m); d es el diámetro del cable (m); σe es el esfuerzo de extensión (MPa). Este valor suele variar entre 30.000 flexiones para el caso de polipastos y 150.000 en el caso de grandes grúas.

El coeficiente n presenta los siguientes valores:

                1             flexión en el mismo sentido

                1,5          flexión en sentido contrario, cable cruzado

                2             flexión en sentido contrario, cable Lang

El coeficiente b1 depende de la forma de la garganta

                para radio de garganta, r = 0,54 d

                               b1 = 1 cable cruzado y Lang

                para radio de garganta, r = ∞

                               b1 = 0,72 cable cruzado

                               b1 = 0,65 cable Lang

                para garganta en V a 45º

                               b1 = 0,72 cable cruzado

                               b1 = 0,60 cable Lang

El coeficiente b2 depende de la forma del cable

                               b2 = 1,04 cable cruzado 6 x 37, 1600 MPa

                               b2 = 1,11 cable Lang 6 x 37, 1600 MPa

Os dejo un problema resuelto por si os resulta de interés.

PROBLEMA. Se quiere estimar la vida de un cable de un puente grúa que tiene que elevar una carga total de 120 kN. El diámetro de las poleas es de 1200 mm, el cable es cruzado, su resistencia es de 1770 N/mm2 y su diámetro es de 30 mm. Se supone que la flexión siempre se realiza en el mismo sentido.

Solución:

Utilizamos la fórmula de Niemann,

donde D = 1200 mm; d = 30 mm, h1 = 1 (para un radio de garganta r = 0,54d), b2 = 1,04.

Por otra parte, el esfuerzo de extensión σe (MPa) se calcula de la siguiente forma (son dos ramales):

Por tanto,

Este valor es muy superior al límite inferior de 150.000 flexiones requerido para las grandes grúas.

Referencias:

LARRODÉ, E.; MIRAVETE, A. (1996). Grúas. Servicio de Publicaciones, Centro Politécnico Superior, Universidad de Zaragoza, 554 pp.

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

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Altura neta positiva de aspiración de una bomba

Figura. Determinación del máximo caudal aspirable desde el punto de vista de la cavitación

Cuando una bomba se instala en seco con una tubería de aspiración, se debe verificar que no se produce cavitación. Se trata de un fenómeno termodinámico por el que el agua se vaporiza al reducirse la presión absoluta por debajo de la presión de vapor del líquido. Este fenómeno depende del líquido y puede aparecer en cualquier punto o situación de la instalación: bombas, válvulas, codos, etc.

Si la bomba trabaja con una aspiración excesiva, la presión a la entrada de la bomba puede llegar a alcanzar la presión parcial de vapor del agua. En ese momento se desprenden burbujas de vapor que, al recuperarse la presión, implosionan violentamente (la implosión puede producirse a presiones de 10000 bares) provocando graves daños en la bomba y sus instalaciones, pues deteriora las paredes y superficies. Si se produce cavitación, la eficiencia de la bomba desciende radicalmente, las vibraciones asociadas con la creación y destrucción de las burbujas destruyen las máquinas y las conducciones, y el oxígeno liberado las corroe. La cavitación produce un ruido característico parecido al de arena deslizándose por una superficie metálica. Si la bomba funciona en estas condiciones durante cierto tiempo se puede dañar.

Os dejo a continuación unos apuntes sobre este tema que suelo impartir a mis estudiantes de la asignatura de Procedimientos de Construcción cuando hablamos del control del nivel freático y de las bombas usadas en la construcción. Espero que os resulte de interés.

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Referencias:

  • DÍAZ DEL RÍO, M. (2007). Maquinaria de construcción. 2ª edición. McGraw-Hill/Interamericana de España, S.A., 944 pp.
  • IDEA (2012). Guía técnica de selección de equipos de transporte de fluidos. Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración, Madrid, 108 pp.
  • ŁUSZCZEWSKI, A. (1999). Redes industriales de tubería. Bombas para agua, ventiladores y compresores. Diseño y construcción. Reverté Ediciones. México. 302 pp.
  • POWERS, J.P. (1992). Construction dewatering: New methods and applications. Ed. Wiley et al., New York.
  • 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. ISBN: 978-84-9048-903-1.
  • YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

La comunicación multicanal de la geotecnia y sus procedimientos constructivos

Hoy, 2 de octubre, pero del año 1883, nació en Praga Karl von Terzaghi que fue un ingeniero, reconocido como el padre de la mecánica de suelos. Para celebrar esta efeméride, se ha organizado un Encuentro Profesional Geololotecnia 2022.

Mi agradecimiento a los organizadores de este evento, tanto a Germán Sánchez (@ingeodo) como a Manuel Romana (@MRGdeviaje).

En dicho encuentro tuve la ocasión de presentar una comunicación denominada “La comunicación multicanal de la geotecnia y sus procedimientos constructivos“. Se trata de una reflexión muy personal respecto a la forma que tengo de comunicar con mis estudiantes y dejar en abierto el conocimiento en las redes sociales. Os dejo el vídeo completo por si os puede resultar de interés.

Problema resuelto sobre distancia crítica de transporte

En un artículo anterior definimos la distancia crítica de transporte en un movimiento de tierras como aquella distancia en la que el equipo de cargadoras y camiones está equilibrado. Es decir, ni sobran ni faltan camiones o cargadoras. O dicho de otra forma, es la distancia de transporte en la que no existen esperas en las máquinas. Esta es una distancia teórica, puesto que para calcularla debemos conocer todos los datos de antemano, y estos no son deterministas. Por otra parte, en obra ocurre lo contrario: tenemos una distancia de transporte como dato, pero en este caso se trataría de saber cuántos camiones y cargadoras serían necesarios para que no existiesen demoras. Afortunadamente en obra se puede corregir rápidamente cualquier desfase. En dicho artículo proporcionamos, incluso, una calculadora en línea para que se pudiesen visualizar los cambios.

Aquí lo que presento es un problema resuelto que, espero, os sea de interés. Este problema lo puse en su momento en un examen de Procedimientos de Construcción, en la ETS de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Valencia.

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Referencias:

YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 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. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5.