maquinaria archivos - Página 12 de 51 - El blog de Víctor Yepes

La molienda en las instalaciones de tratamiento de áridos

Figura 1. Molino de bolas. https://carbosystem.com/como-funciona-un-molino-de-bolas/

El proceso de molienda es el último paso en la fragmentación del material tras la trituración. Se logra la fragmentación al combinar fuerzas de compresión, corte, percusión y abrasión. Se estima que la molienda consume la mitad de la energía total utilizada en los molinos.

El tamaño de salida en esta etapa de molienda puede variar entre milímetros y micras. La molienda gruesa produce tamaños de 1 a 2 mm; la molienda media, de 200 a 500 micras; la molienda fina, de 50 a 100 micras; y la molienda ultrafina, de 10 micras.

Los molinos de rodamiento de carga, también conocidos simplemente como molinos, realizan este proceso tanto en seco como en húmedo. Estos incluyen cuerpos molturantes como barras, bolas, guijarros de sílex o incluso fragmentos gruesos del material para ayudar en la fragmentación. Por lo tanto, una primera clasificación de los molinos se puede hacer según el tipo de cuerpos molturantes utilizados:

Molinos de barras: se emplean para moliendas más gruesas. Las barras se fabrican en acero de alto contenido en carbono y límite elástico.
Molinos de bolas: se emplean en molienda fina. Las bolas se fabrican en acero de fundición o en acero forjado aleado al Cr-Mo para ser resistentes al desgaste por impacto, o en acero forjado aleado al Ni para ser resistentes a la abrasión. A veces tienen formas cilíndricas o troncocónicas.
Molinos autógenos o semiautógenos: Los cuerpos de molienda pueden ser el propio mineral (AG) o un porcentaje de mineral y otro de bolas u otro tipo (SAG).
Molinos de pebbles: se utilizan cuerpos no metálicos, ya sean naturales o fabricados. Es el caso de guijarros de silex o de porcelana para evitar la contaminación del mineral por el desgaste del acero.

La molienda se puede realizar por volcamiento, por agitación o por vibración, tal y como se puede observar en la Figura 2.

La molienda por vía seca no debería tener un contenido de agua superior al 2%, ya que si el nivel de humedad supera el 8 % al 9 %, la pasta pegajosa resultante impedirá los choques y la abrasión, lo que disminuirá el rendimiento del proceso. El mejor rendimiento se logra con una humedad baja (1 %), lo que favorece la rotura de los granos. La vía seca es necesaria cuando se trata de sustancias que reaccionan con el agua, como el clinker del cemento. Sin embargo, requiere una gran extensión de terreno para incluir un clasificador, transportadores, captadores de polvo, etc. Si la humedad es alta, es necesario realizar un secado previo. Además, la molienda por vía seca aumenta la temperatura, por lo que no se pueden usar revestimientos de goma.

La molienda por vía húmeda presenta ventajas sobre la molienda en seco, siempre y cuando se cuente con agua y un adecuado tratamiento de esta tras el proceso de molienda. Además, requiere menos energía (1,3 veces menos), ya que el agua reduce la resistencia de los fragmentos. Sin embargo, la molienda por vía húmeda requiere un mayor consumo de revestimientos y cuerpos moledores debido a los ataques químicos de corrosión causados por los minerales con sulfuro (un desgaste hasta 6 – 8 veces superior a la vía seca por la corrosión). La molienda por vía semi-húmeda requiere un contenido de agua en el producto de entre un 2% y un 20%, mientras que la vía húmeda requiere un contenido de agua de entre un 30% y un 300%.

Los molinos pueden operar de forma discontinua o continua. En el modo intermitente, después de cargar material y cerrar el molino para que gire, se abre para separar el material de los cuerpos molturantes. Este enfoque requiere máquinas pequeñas y una gran cantidad de manipulación de materiales. Por lo tanto, es más común operar de manera continua, descargando el material y los cuerpos molturantes simultáneamente, deteniendo la operación solo para reabastecer los cuerpos molturantes o para mantenimiento. En la producción de áridos, se trabaja siempre de forma continua.

La molienda en circuito abierto tiene menos control sobre la distribución de tamaños de partículas en el producto, lo que se traduce en una distribución más amplia. La velocidad de alimentación debe ser más baja y el tiempo de permanencia de las partículas debe ser más largo para garantizar una molienda adecuada. Esto conduce a un mayor porcentaje de partículas sobremolidas y a un mayor consumo de energía (1,5 veces más que en el circuito cerrado).

Por otro lado, la molienda en circuito cerrado es la opción predominante en la industria minera. El producto se clasifica después de ser descargado del molino, lo que se traduce en un menor consumo de energía en comparación con el circuito abierto, un mayor control sobre el tamaño máximo del producto y la capacidad de usar tanto la vía seca como la vía húmeda. Los molinos de bolas y los autógenos son los tipos más comúnmente utilizados en el circuito cerrado.

El revestimiento o blindaje del interior del tambor de los molinos se diseña para proteger la carcasa del molino contra la abrasión, la corrosión y el desgaste. Está compuesto por piezas intercambiables y debe ser resistente a impactos y tener la capacidad de minimizar el deslizamiento entre los cuerpos molturantes y el tambor. Los diseños con resaltes o nervios mejoran el movimiento de carga y se fabrican en acero fundido o laminado por su alta resistencia, pero también pueden ser de cerámica. En el caso de molinos que traten materiales muy duros, es recomendable emplear caucho como revestimiento, siempre que la temperatura no supere los 80 °C y no haya contacto con reactivos de flotación.

Os dejo un vídeo en el que os explico este tema. Espero que os sea de interés.

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

LÓPEZ JIMENO, C.; LUACES, C. (eds.) (2020). Manual de Áridos para el Siglo XXI. Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos— ANEFA, Madrid, 1328 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.

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

Evolución de las perforadoras con martillo en cabeza

Perforadora con martillo en cabeza. https://psvperforacion.com/productos-bburg/

La perforación con martillo en cabeza es un sistema clásico que ha sido accionado mediante neumático. De este tipo de perforadora ya hemos hablado en un artículo anterior. Sin embargo, hoy en día está siendo desplazado por los martillos en fondo y equipos rotativos. De hecho, desde la aparición de los martillos hidráulicos en la década de los 70, este sistema ha vuelto a cobrar utilidad y campo de aplicación.

¿Cuál es la razón de este cambio de tendencia? La justificación es muy sencilla. Basta con emplear las ecuaciones básicas de la energía y la potencia desarrollada por el pistón de este tipo de perforadoras. En efecto, la energía cinética que alcanza el pistón es proporcional a la presión de aire, a la superficie del pistón y a la longitud de carrera. Para calcular la potencia, bastará contar el número de impactos (energía cedida) en la unidad de tiempo (impactos por minuto).

Por tanto, ante dos perforadoras de la misma potencia, una produciendo pocos impactos por minuto (n), pero de gran energía, y otra con un elevado número de impactos por minuto (N), pero de pequeña energía, tendremos que la primera perforadora romperá más roca a cada golpe, pero la barrena sufrirá mucho, llegando, en algunos casos, a clavarse en la roca. La segunda cortará menos roca por impacto, de modo que no fatigará el varillaje ni clavará la barrena, siempre que su impacto supere la energía necesaria para romper esa menor cantidad de roca.

Por tanto, las perforadoras con un gran pistón, gran carrera y presiones bajas son una tendencia antigua que se sustituye por perforadoras hidráulicas, con altas presiones, pistones y carrera pequeños y gran número de impactos por minuto.

Os dejo a continuación la demostración de esta formulación que, espero, os sea de utilidad.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1998). Manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras. Ministerio de Fomento, Madrid, 390 pp.
INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie Tecnológica y Seguridad Minera, 2ª Edición, Madrid, 541 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
UNIÓN ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS (1990). Manual de perforación. Rio Blast, S.A., Madrid, 206 pp.
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

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

Influencia de los factores atmosféricos en el rendimiento de un motor atmosférico

https://www.nitro.pe/mecanico-nitro/por-que-nuestro-coche-pierde-potencia-en-la-altura.html

Una disminución de la presión atmosférica, un aumento de la temperatura o de la humedad relativa reducirían el oxígeno disponible para la combustión interna. Un motor con aspiración natural se vería más afectado que uno turboalimentado. Como referencia, por cada 100 metros de aumento de altitud, la potencia de un motor de aspiración natural disminuye un 1,2 %, mientras que la de uno turboalimentado disminuye un 0,8 %. Además, por cada 10 °C de aumento de temperatura, las pérdidas son del 3,6 % y del 5,4 %, respectivamente.

El factor de reducción para los motores de aspiración natural es, aproximadamente (Atlas Copco Manual, 1976):

Donde:

r es el factor de reducción

p₀ es la presión absoluta a la altitud de referencia (bar)

p_A es la presión absoluta a la altitud (bar)

p_H es la presión de vapor de la humedad del aire (bar) a la temperatura y humedad relativa reales

T₀ es la temperatura absoluta al nivel de referencia (K)

T_A es la temperatura absoluta a la altitud real (K)

La presión de vapor p_H se obtiene de la siguiente tabla:

Tabla. Presión de vapor de la humedad del aire en milibar (Atlas Copco Manual, 1976)

Temperatura °C	Humedad relativa en %
Temperatura °C	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
—10	0	1	1	1	1	2	2	2	2	3
—5	0	1	1	2	2	2	3	3	4	4
0	1	1	2	2	3	4	4	5	5	6
5	1	2	2	3	4	5	6	7	7	8
10	1	2	4	5	6	7	9	10	11	12
15	2	3	5	7	9	10	12	14	15	17
20	2	5	7	9	12	14	15	19	21	23
25	3	6	10	13	16	19	22	25	29	32
30	4	8	13	17	21	25	30	34	38	42
35	6	11	17	22	28	34	39	45	51	56
40	7	15	22	30	37	44	52	59	66	74
45	10	19	29	38	48	57	67	77	86	96
50	12	25	37	49	62	74	86	99	111	123

A continuación os doy un problema resuelto que, espero, os resulte de interés.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

ATLAS COPCO (1976). Atlas Copco Manual. Técnica del aire comprimido. 2ª edición, Madrid.

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. (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.

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

Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción

Os presento una novedad editorial sobre la gestión de costes y la 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 abordan 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 de 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 la constructabilidad, la medida y los incentivos a la productividad, y el fenómeno del aprendizaje. Además, se explican aspectos necesarios para el cálculo de la producción de máquinas, así como 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 con 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 para 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:

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

Pincha aquí para descargar

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 que sufren 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 cuotas fijas de amortización, también conocido como método francés. Consiste en determinar la cuota de amortización (suma de la amortización y 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.

Pincha aquí para descargar

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.

Curso:

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

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

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 según el 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, en términos medios, 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 el 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 según las condiciones de trabajo.

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

Tipo de equipo	Condiciones de trabajo
Tipo de equipo	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 a considerar para calcular la longevidad de los neumáticos en equipos de acarreo para el 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	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
Mantenimiento del sitio de carga y descarga	Deficiente	0,9
Curvas	Ninguna o muy suaves	1,0
Curvas	Cerradas	0,9
Pendientes (solo para las ruedas motrices)	No pasan del 6%	1,0
Pendientes (solo para las ruedas motrices)	Superior al 6%	0,9
Velocidad media	16 km/h	1,0
Velocidad media	32 km/h	0,9
Experiencia del operador	Más de 6 meses	1,0
Experiencia del operador	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 presenta una tabla similar en la que se recogen los factores de reducción de la vida útil 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
Condiciones de uso	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 útil 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 efectuará deduciendo del coste de adquisición de la maquinaria el coste de las cámaras y los neumáticos. Su coste horario se calcula como la relación entre los costes de las cámaras y de los neumáticos y las horas de vida útil, considerando un 10% del coste de las 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.

Curso:

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

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

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) pueden definirse a partir de 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 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 según 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/

Pincha aquí para descargar

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.

Curso:

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

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

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 consiste en sumar a la capacidad a ras de la cuchara una cantidad adicional que se acumula con un ángulo de reposo de 2:1 respecto del nivel a ras paralelo al suelo (Figura 1). Se entiende por capacidad a ras el 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, el talud sería de 1:1 según la norma SAE. Evidentemente, cada tipo de material tendrá un ángulo de reposo distinto. Por tanto, para calcular la capacidad de la cuchara, es necesario multiplicarla 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.

Pincha aquí para descargar

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.

Curso:

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

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

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 formulada a comienzos del siglo XX (en torno a 1905), se basa en resultados experimentales obtenidos por Allen Hazen y Gardner S. Williams para el flujo de agua en tuberías. Es una relación empírica de uso muy extendido porque presenta una forma sencilla y dimensional, lo que facilita el cálculo de la pérdida de carga y del caudal sin necesidad de iterar sobre el número de Reynolds ni sobre los factores de fricción. En su formulación clásica se adopta un coeficiente de rugosidad que, en la práctica de la ingeniería, se considera independiente de la velocidad y del diámetro dentro del rango de aplicación de la ecuación, aunque diversos estudios han analizado su sensibilidad a las condiciones de flujo y al estado de la tubería.

El método se recomienda exclusivamente para agua en condiciones ordinarias de temperatura, aproximadamente entre 5 °C y 25 °C, donde la viscosidad y las propiedades del fluido son coherentes con los ensayos originales. Habitualmente se utiliza en conducciones con diámetros comprendidos entre 2 pulgadas (50,8 mm) y 6 pies (1.828,8 mm), si bien muchos autores amplían el intervalo admitido siempre que se mantenga un flujo plenamente desarrollado y las condiciones de diseño sean similares a las de las redes de distribución de agua.

Además, se recomienda aplicarla a velocidades de circulación moderadas, típicamente inferiores a 3 m/s (aprox. 10 ft/s), evitando tanto velocidades muy bajas como muy elevadas, en las que la coherencia con los datos experimentales se reduce. La ecuación de Hazen-Williams está concebida para flujo turbulento en tuberías que conducen agua; no es adecuada para el régimen laminar y su precisión puede disminuir fuera del rango de turbulencia moderada para el que fue calibrada.

A continuación, os dejo un nomograma que he elaborado junto con el profesor Pedro Martínez Pagán. En este caso, en la fórmula, la pérdida 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.

FÓRMULA DE HAZEN

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.

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

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 construcción 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 la 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 de operación, una alta productividad y un ritmo de trabajo 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 escasa eficiencia en la limpieza de los materiales más finos. Por lo tanto, deben tratar materiales secos con poca arcilla (como los de cantera).

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 y 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 según el 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 con baja proporción de arcilla y material suelto. Los materiales de mayor tamaño (superiores a 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, basada en Vázquez García (1998).

Figura 3. Esquema de flujos de una planta de clasificación en seco. Elaboración propia, basada 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 incorporan 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 podría diseñarse 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, basada en Vázquez García (1998).

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

Tipo 3. Planta de trituración primaria, secundaria y de 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, basada en Vázquez García (1998).

Figura 7. Esquema de flujos de una planta de trituración primaria, secundaria y clasificación en seco (circuito cerrado). Elaboración propia, basada 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:

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

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