Categoría: maquinaria

Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción

Os presento una novedad editorial sobre la gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Este manual trata sobre los fundamentos de la gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción. En él se desarrollan los aspectos relacionados con la selección de máquinas, su vida económica y su estructura de costes. Se introducen los conceptos básicos de disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, así como otros relacionados con la gestión de inventarios y parques de maquinaria. También 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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Método de las cuotas fijas de amortización de una máquina

El coste de propiedad, también denominado coste financiero, se refiere a los años de vida de la máquina e incluye la amortización, los intereses, los seguros, etc. Se trata de un coste 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 calcular el 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

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

 

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Costes de los neumáticos de la maquinaria de construcción

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

En las grandes máquinas (tractores pesados, mototraíllas, etc.) los costes de los neumáticos pueden representar un tercio de su coste total. En algunos casos, los neumáticos se venden por separado, en función del tipo de trabajo que vaya a realizar la máquina.

En condiciones ideales, la vida útil de los neumáticos radiales es de unas 6000 horas. Sin embargo, lo más habitual es que se produzcan desgastes fuertes, por lo que, por término medio, se reponen entre las 2500 y las 4000 horas de trabajo (entre 30 000 y 50 000 km). En el caso de mototraíllas o palas cargadoras en condiciones de gran dureza, la vida útil se reduce a unas 1000 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.

Los factores que más inciden en la duración de los neumáticos son los impactos, que provocan dobleces y descascarillados, la abrasión y otros factores relacionados con las condiciones naturales y del terreno, el tipo de uso y los hábitos del operador, así como el mantenimiento realizado. La Tabla 1 muestra la duración estimada de los neumáticos de distintas máquinas en función de las condiciones de trabajo.

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 blanda 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 vida útil de los neumáticos radiales de un dúmper pasa de 6000 a 3540 horas al aplicar el producto de todos los coeficientes (0,59) en las siguientes condiciones: presión de inflado recomendada, sobrecarga del 10 %, camino de transporte de grava deficientemente mantenido, mantenimiento y conducción defectuosos, carga y descarga defectuosas, curvas suaves, pendientes que no superan el 6 % y velocidad media aproximada de 32 km/h, con un 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

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

 

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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

Las características básicas de una pala cargadora (Figura 1) se pueden definir 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, es necesario conocer la producción horaria requerida y el tipo de material que se va a cargar (blando, medio o duro).

Con estos datos, ya es posible determinar el tamaño del cazo, el tipo de volquete más adecuado para la máquina de carga, la altura del banco, el peso aproximado y la potencia de la pala cargadora. En la Figura 2 se muestra un gráfico que permite 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

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

 

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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 según la norma SAE. Evidentemente, cada tipo de material tendrá un ángulo de reposo diferente. Por tanto, para calcular la capacidad de la cuchara, es necesario multiplicar por un factor de llenado. Este factor 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/

A continuación, os dejo la formulación de dicho cálculo. Espero que os resulte interesante.

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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

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

 

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Fórmula de Hazen-Williams para calcular las pérdidas por fricción en tuberías

Ecuación de Hazen-Williams. Pérdida de carga en m, caudal en m3/s, longitud y diámetro interno de la tubería en m.

La ecuación de Hazen-Williams apareció en la primera década del siglo XX (1905), respaldada por los experimentos de sus autores. Se trata de un método muy empleado, pues es una fórmula empírica sencilla, dimensional, siendo su cálculo simple, debido a que su coeficiente de rugosidad C no depende de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Sin embargo, solo es válida cuando el fluido circulante es agua a temperaturas entre 5 °C y 25 °C. Se utiliza en conductos con un diámetro comprendido entre las dos pulgadas (50,8 mm) y los seis pies (1.828,8 mm). Además, se recomienda utilizarla para velocidades de circulación inferiores a 10 pies por segundo (3,05 m/s). La fórmula es adecuada solo para tuberías en regímenes laminar o de transición.

Os dejo a continuación un nomograma que he elaborado conjuntamente con el profesor Pedro Martínez Pagán. En este caso, en la fórmula, la perdida de carga se expresa en m, el caudal en m3/h, el diámetro de la tubería en mm y la longitud de la tubería en m, que son medidas habituales. Es posible en el nomograma usar medidas anglosajonas, pues hemos colocado una escala también para esas unidades. Espero que os sea útil.

 

También os dejo un problema resuelto que, espero, os resulte interesante.

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Referencias:

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.

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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Plantas de áridos por vía seca

Figura 1. Planta de áridos. https://www.sotecma.es/maquinaria-planta-aridos/

Una instalación de procesado de áridos es una planta encargada de producir las distintas fracciones granulométricas necesarias para la onstrucción civil y otros sectores, como la cerámica, el vidrio y las fundiciones (Figura 1).

Existen dos tipos de plantas de procesamiento de áridos: de vía seca y de vía húmeda. Las plantas de vía húmeda suelen mejorar la finura y calidad del material, mientras que las de vía seca son más económicas y se utilizan en aplicaciones que no requieren una calidad excesiva de las materias primas. En este artículo nos centramos en las plantas de áridos por vía seca.

Las plantas de áridos por vía seca tienen la ventaja de ser sencillas y flexibles, de tener un bajo costo de inversión y operación, una alta productividad y un ritmo elevado. Además, no requieren agua para su funcionamiento, lo que las hace fáciles de ubicar en cualquier terreno, y ocupan poco espacio. Sin embargo, su desventaja es la falta de capacidad para producir materiales finos bien clasificados y la poca eficiencia en la limpieza de los materiales más finos. Por lo tanto, deben tratar materiales secos con poca arcilla (canteras).

En este tipo de plantas se pueden distinguir tres procesos básicos: trituración, clasificación y otras operaciones auxiliares, como la alimentación, el transporte y el almacenamiento.

Se pueden distinguir varios tipos de plantas de áridos por vía seca (Vázquez García, 1998):

  • Tipo 1: Planta de clasificación.
  • Tipo 2: Trituración primaria y clasificación.
  • Tipo 3: Trituración primaria, secundaria y clasificación.
  • Tipo 4: Trituración primaria, secundaria, terciaria y clasificación.

A continuación, veremos algunos ejemplos de este tipo de plantas. No obstante, los procesos requeridos pueden hacer que estos esquemas varíen en función del tipo de necesidades.

Tipo 1. Planta de clasificación.

Este tipo de planta se utiliza fundamentalmente para producir áridos para hormigones de obra, zahorras para subbases de carreteras y gravas para rellenos. Se alimenta con materiales procedentes de canteras que contienen una baja proporción de arcilla y material suelto. Los materiales de mayor tamaño (mayores de 100 mm) generalmente se descartan como estériles. Las Figuras 2 y 3 muestran los correspondientes esquemas y diagramas de flujo.

Figura 2. Esquema de una planta de clasificación por vía seca. Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

 

Figura 3. Esquema de flujos de una planta de clasificación en seco. Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

 

Tipo 2. Planta de trituración primaria y clasificación.

Las aplicaciones de este tipo de planta son similares a las del tipo 1, pero añadiendo trituración, siempre que sea rentable. Se utilizan en zahorras para subbases y bases de carreteras, así como en suelos cementados y gravas cementadas. Las Figuras 4 y 5 muestran los esquemas de esta planta en circuito abierto. No obstante, la trituración se podría diseñar en circuito cerrado interponiendo una criba mediante cintas transportadoras.

Figura 4. Esquema de una planta de trituración primaria y clasificación en seco (circuito abierto). Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

 

Figura 5. Esquema de flujos de una planta de trituración primaria y clasificación en seco (circuito abierto). Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

Tipo 3. Planta de trituración primaria, secundaria y clasificación.

Se trata del sistema más utilizado en la producción de áridos. Sus aplicaciones habituales son subbases y bases para carreteras, grava-cemento y suelo-cemento, aglomerados asfálticos y hormigones. Consiste en someter la planta tipo 2 a una trituración secundaria. Esta trituración adicional permite aprovechar bloques de gran tamaño y obtener fracciones de gravilla (30/40 mm) con un triturador de cono. Suelen intercalarse silos o depósitos intermedios, ya que la producción de la trituración primaria suele ser mayor que la de la secundaria. La trituración primaria se realiza en circuito abierto y la secundaria, en circuito cerrado (Figuras 6 y 7).

 

Figura 6. Esquema de una planta de trituración primaria, secundaria y clasificación en seco (circuito cerrado). Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

 

Figura 7. Esquema de flujos de una planta de trituración primaria, secundaria y clasificación en seco (circuito cerrado). Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

Tipo 4. Planta de trituración primaria, secundaria, terciaria y clasificación.

Se trata de una planta similar al tipo 3, en la que se realiza una trituración terciaria con conos, molinos de impacto o martillos para la producción de arenas. Es útil para la producción de materiales de granulometría fina. La trituración secundaria y terciaria se realiza en circuito cerrado.

Os he grabado un vídeo sobre este tema que espero que sea de vuestro interés.

Referencias:

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.

VÁZQUEZ GARCÍA, A. (1998). Plantas fijas para el tratamiento de áridos, en LÓPEZ JIMENO (ed.): Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, pp. 313-331.

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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Fuerza de arranque en la excavación mecánica de túneles

Figura 1. Cabeza de una microtuneladora. https://sinducor.es/productos/marca/microtuneladoras-2/

Las máquinas de excavación mecánica de túneles, como por ejemplo las microtuneladoras, utilizan cabezales equipados con útiles de corte como rascadores, picas y discos de corte. Para conocer el rendimiento del corte en la excavación mecánica de un túnel necesitamos conocer la penetración específica (cociente entre la penetración y el empuje). De esta forma, el desgaste de un cortador se mide como el recorrido, en km, de un disco cortador o el consumo de discos cortadores por m3 de material excavado.

En su tesis doctoral (Gallo, 2011), Javier Gallo propuso un modelo empírico para estimar la fuerza de arranque en este tipo de excavación. La ventaja de esta propuesta es que se puede aplicar a todo tipo de útiles de excavación, tanto en suelos como en rocas. Permite obtener la fuerza normal que hay que aplicar sobre el útil para romper un fragmento, denominada penetración, que coincide con el avance de la máquina por revolución del cabezal. La ecuación se obtuvo empíricamente para túneles excavados con diámetros entre 2 y 2,5 m, con útiles de corte tipo disco de 280 y 305 mm de diámetro y rascadores de 60 mm de ancho. Una de las ventajas es que no es necesario conocer el área de contacto entre el útil y el terreno. El método se ajusta a una ecuación que el autor denomina función T:

Donde

F             Fuerza (kN)

P             Penetración (mm)

RC          Resistencia a compresión (MPa)

RT           Resistencia a tracción (MPa)

De esta forma, conocida la resistencia a tracción y compresión del macizo rocoso y la penetración que se pretende realizar durante el avance, podemos determinar la fuerza que debe resistir el filo del cortador. Así, podemos seleccionar el cortador más adecuado según los datos del fabricante. Del mismo modo, si conocemos la fuerza, podemos obtener la penetración máxima con la que avanzaría la tuneladora. La penetración aumenta cuanto menor es la resistencia del terreno (Gallo et al., 2016).

Os paso un problema resuelto que espero os sea de interés.

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Referencias:

GALLO, J. (2011) Definición de un modelo para la estimación de la fuerza de arranque en la excavación mecánica de túneles en suelos y rocas. Tesis doctoral. Universidad del País Vasco. Bilbao, España.

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.

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie: Tecnología y Seguridad Minera. Segunda edición, Madrid, 541 pp.

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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Trituradoras de cilindros

Figura 1. Trituradora de cilindros. https://m.spanish.alibaba.com/p-detail/2015-Baichy-hot-selling-double-roller-60189900655.html

Las trituradoras de cilindros son equipos que fragmentan materiales mediante compresión entre dos cilindros paralelos y de igual diámetro, con una pequeña separación que permite ajustar la máquina. Antes de la aparición de las trituradoras de cono, estas trituradoras eran muy comunes, pero presentaban dos desventajas importantes: una baja capacidad y un rápido desgaste de la superficie del cilindro al triturar rocas abrasivas.

Los cilindros giran en direcciones opuestas, lo que facilita el transporte del material hacia la zona de trituración. Están controlados por motores eléctricos independientes para cada cilindro, conectados mediante una rueda dentada. Uno de los cilindros está montado sobre un buje fijo y el otro sobre un buje deslizante ajustable. Por lo general, este bloque deslizante trabaja con muelles de compresión, lo que proporciona un sistema de seguridad contra sobrecargas o materiales intriturables. Los cilindros pueden ser lisos, estriados o dentados.

El tamaño de la salida está limitado por la separación entre los cilindros, mientras que la intensidad de la fragmentación depende principalmente del diámetro y de la velocidad de giro de estos. Al igual que todas las trituradoras que funcionan de manera continua, las trituradoras de cilindros ofrecen un buen rendimiento y pueden alcanzar fácilmente una producción de 1000 t/h, aunque tienen bajas relaciones de reducción, generalmente de 5:1. Si los cilindros tienen dientes, son eficaces con rocas blandas y pegajosas.

Trituradoras de cilindros dentados

Los dientes de los cilindros provocan un corte en el material, lo que ayuda a su fragmentación junto con la compresión. Estas trituradoras se utilizan comúnmente en canteras a cielo abierto para la trituración primaria de «todo-uno», pero también se emplean en etapas secundarias o terciarias. En estas últimas, producen tamaños de producto inferiores a 50 mm. Tienen una capacidad de producción de entre 50 y 5000 t/h y pueden procesar bloques de hasta 1700 mm en los equipos más grandes. La relación de reducción varía entre 3:1 y 6:1. Normalmente, entre un 80 % y un 85 % de la producción pasa a través de una criba con un tamaño de abertura igual al reglaje.

Figura 2. Trituradora de rodillos dentados. https://litech-eu.com/es/roll-crusher/

Las trituradoras de cilindros dentados destacan por su robustez, simplicidad y fácil mantenimiento. Son más económicas que las trituradoras de mandíbulas y pueden procesar materiales húmedos, pegajosos y frágiles, sin problemas. Además, son equipos de altura reducida y cuentan con un dispositivo de seguridad eficaz. Proporcionan granulometrías regulares y generan muy poco polvo.

No obstante, no se recomiendan para materiales muy duros o abrasivos. La baja razón de reducción (aproximadamente 4:1) requiere varias etapas de trituración y el sistema de alimentación no permite que se acumule material sobre los cilindros, lo que puede causar problemas de ahogamiento y dificultar la producción de material fino. Para conseguir buenas razones de reducción, se necesitan cilindros de mayor diámetro en relación con el tamaño de las partículas de alimentación.

Trituradoras de cilindros lisos

La trituradora de rodillos presenta una estructura similar a la de los cilindros dentados. A veces, el cilindro presenta acanaladuras que aumentan la fricción y facilitan el desplazamiento del material hacia la zona de compresión y trituración. La alimentación puede ser a tragante lleno, de forma que siempre exista material sobre los rodillos. De esta forma, el equipo trabaja a su máxima capacidad, con el inconveniente de generar mayor cantidad de finos. Si se alimenta en una capa (Figura 3), entonces la compresión del material es casi pura entre los cilindros y se reduce la cantidad de finos, aunque entonces tenemos menor producción.

Figura 3. Alimentación en una capa. https://ocw.bib.upct.es/course/view.php?id=178&topic=3

Los trituradores de rodillos son eficientes en la reducción de materiales blandos o de dureza media, con una razón de reducción de 5:1 y capacidades de hasta 250 t/h. Se utilizan en etapas secundarias y terciarias, así como en molienda gruesa (2-3 mm). Compiten con los molinos de martillos en materiales blandos y con los conos en materiales duros y abrasivos. Normalmente, el paso del producto obtenido será de un 85 % por la criba de abertura igual al reglaje.

Sin embargo, debido a su razón de reducción de aproximadamente 6:1 cuando trabajan a tragante lleno, estos equipos generan una cantidad excesiva de partículas finas, por lo que no se recomiendan para materiales muy duros o abrasivos. No obstante, ofrecen granulometrías regulares y sin fragmentos grandes o finos si la alimentación es a una sola capa y en circuito cerrado.

Para los que estéis interesados, os dejo un problema resuelto sobre el tamaño máximo del material que puede alimentar a una trituradora de cilindros lisos: https://victoryepes.blogs.upv.es/2022/11/29/tamano-maximo-del-material-que-puede-alimentar-a-una-trituradora-de-cilindros-lisos/

Os dejo un par de vídeos que creo os pueden dar una visión de este tipo de trituradoras. Espero que os gusten.

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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Ajuste de la proporción de ligante en plantas asfálticas continuas y discontinuas

Planta asfáltica. https://senorconstruccion.com/senor-sectores-de-actividad

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 continuas y discontinuas. Una vez se ha determinado 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, se suelen pesar los áridos acumulados 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 el caso de las instalaciones continuas, pues allí se mide en volumen. En efecto, las instalaciones continuas dosifican generalmente el ligante por volumen, auxiliándose por una bomba rotativa o de engranajes.

Os dejo, por tanto, un par de problemas resueltos: uno para una planta asfáltica discontinua y otra continua. Espero que os sean útiles.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes Universitat Politècnica de València.

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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