maquinaria – Página 6 – El blog de Víctor Yepes

Método simplificado para el cálculo de la producción de una máquina

El cálculo de los rendimientos de los equipos no es un tema sencillo, pues son muchos los factores de producción de los que depende. No obstante, a veces necesitamos conocer, aunque sea de forma aproximada, la producción de la maquinaria, por ejemplo, para la justificación de los precios en un proyecto. Para resolver este problema, os propongo un método simplificado, pero que tiene en cuenta muchos de los factores que intervienen en la merma de la producción. Lo que es un error es considerar los rendimientos de los equipos que vienen dados en la justificación de precios de las bases de datos, pues son valores medios que, en numerosas ocasiones, se alejan peligrosamente de la realidad. Tampoco se deben usar los datos directamente proporcionados por los fabricantes, folletos, libros, internet, etc., pues son producciones que se alcanzan en casos ideales con maquinistas muy experimentados y en condiciones de trabajo que difícilmente se acercan a lo que realmente pasa en una obra.

Os dejo, por tanto, la propuesta de un método simplificado para el cálculo de la producción de una máquina y un pequeño problema resuelto. Este tipo de problemas forma parte del Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción. Para los interesados, os dejo este enlace: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-gestion-de-costes-y-produccion-de-la-maquinaria-empleada-en-la-construccion/

MÉTODO SIMPLIFICADO PARA EL CÁLCULO DE LA PRODUCCIÓN DE LA MAQUINARIA

Se propone el siguiente procedimiento simplificado para atender a la reducción de producción de un equipo debido a las condiciones de trabajo, la influencia del tráfico, la congestión de la obra, otras contingencias y de las condiciones atmosféricas en la producción de un equipo.

La producción real estará afectada por factores de reducción de la siguiente forma:

Se entiende por producción máxima, o producción tipo de un equipo, P_máx, aquella capaz de realizar en 54 minutos por cada hora de trabajo de forma ininterrumpida siguiendo un determinado método de trabajo y en unas condiciones determinadas. A falta de datos específicos, esta producción es la que habitualmente proporcionan los fabricantes de los equipos. Seguidamente, se detalla el cálculo simplificado de los factores de producción.

El factor de las condiciones de trabajo de la obra para una máquina f_c en un tajo determinado se puede obtener de la siguiente tabla:

Condiciones de trabajo	*f_c*
Óptima	1,00
Buena	0,95
Normal	0,85
Regular	0,75
Mala	0,65

El factor de retraso, f_d, está relacionado con el mal tiempo o las interrupciones debidas al tráfico, congestión en la obra u otras contingencias, siendo su expresión la siguiente:

siendo

Donde

f_t factor de reducción como consecuencia del tráfico, congestión en la obra u otras contingencias

TTD tiempo total de trabajo disponible

TPT tiempo perdido debido al tráfico, congestión en la obra y otras contingencias durante las horas de trabajo

f_w factor de reducción por meteorología adversa

NTDA número total de días (horas) en los que las condiciones atmosféricas permiten trabajar

NTD número total de días (horas)

El factor de operación, f_o, considera que el personal no trabaja al máximo rendimiento todas las horas, ni se pueden anticipar a imprevistos. En la tabla siguiente se muestra el factor sugerido en función de la calificación de los operadores y la organización de la obra.

		Experiencia y motivación de los operadores
		Muy buena	Buena	Mediana	Mediocre	Pobre
Organización de la obra	Muy buena	0,90	0,84	0,78	0,73	0,67
	Buena	0,88	0,82	0,77	0,71	0,65
	Mediana	0,86	0,80	0,75	0,69	0,64
	Mediocre	0,84	0,79	0,73	0,67	0,62
	Pobre	0,82	0,77	0,71	0,65	0,60

El factor de fallo mecánico, f_b, depende de la antigüedad de la máquina. Durante el primer año no se considera reducción alguna, por lo que f_b = 1,00. Pero por cada año transcurrido a partir de ese momento, se reduce de forma lineal el factor, hasta llegar a f_b = 0,85 al finalizar la vida económica de la máquina.

Para el cálculo del tiempo aprovechable en el trabajo, se utilizará el método de la D.G.C., que se puede ver aquí: https://victoryepes.blogs.upv.es/2022/05/07/metodo-de-la-direccion-general-de-carreteras-para-la-determinacion-del-tiempo-disponible-para-el-trabajo/

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Referencias:

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.

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de planificación y control de obras. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 189. Valencia, 94 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. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

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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Recomendaciones para la distribución de las instalaciones de obra

Figura 1. Vista aérea de septiembre de 2017 de las obras del estadio de Los Ángeles en Hollywood Park. https://commons.wikimedia.org/

Las instalaciones temporales son elementos colocados durante una obra para garantizar la seguridad y eficiencia de los trabajos. Al finalizar, se retiran. Es crucial realizar un estudio previo para evitar retrasos y problemas, como acceso dificultoso o falta de infraestructuras.

Las instalaciones temporales deben cumplir con la normativa vigente y pueden incluir vallas de obra para protección, instalaciones auxiliares con baños portátiles, áreas de descanso y espacios de primeros auxilios. La señalización es relevante para informar sobre los peligros y prevenir accidentes. Estas instalaciones deben ser adecuadas al tamaño y tipo de obra, y es importante que los trabajadores estén debidamente informados y capacitados. La presencia de señales es tan valiosa como la formación de los trabajadores.

La distribución eficiente y segura de las instalaciones de obra es de vital importancia. Para lograr este objetivo, se recomienda una adecuada planificación, pues optimizará el flujo de trabajo y garantizará un entorno seguro.

En general, cuando se dispone de espacio suficiente, se pueden considerar las siguientes recomendaciones para la distribución de las instalaciones de obra que facilite su gestión eficiente:

a) Las oficinas de obra deben situarse en zonas elevadas para tener una vista panorámica de la entrada y salida de la obra.

b) Los vestuarios y barracones para el personal obrero deben ubicarse fuera de la zona de trabajo, preferiblemente fuera de la vista de los tajos.

c) Los almacenes y talleres también deben estar alejados del área de trabajo para no obstaculizar la llegada y salida de suministros, así como el tráfico normal de la instalación. Los almacenes deben tener fácil acceso desde el exterior y salida fácil hacia los talleres.

d) Es recomendable que las obras importantes dispongan de una báscula propia para camiones cerca de la entrada para facilitar el control por peso de los aprovisionamientos.

e) Si hay un gran número de vehículos en uso, se debe considerar la instalación de una gasolinera o almacén-surtidor de combustible.

f) En la medida de lo posible, se debe considerar la posibilidad de reutilizar las instalaciones después de la obra o, al menos, evitar la necesidad de demolerlas.

g) Siempre que sea posible, se debe diseñar las instalaciones aprovechando la gravedad y reducir el trabajo necesario aprovechando la orografía o las pendientes del terreno.

h) Las instalaciones deben ajustarse a la duración prevista de la obra, y su ubicación debe ser tal que no se necesite un cambio de emplazamiento durante la obra. Si un cambio es imprescindible, debe tenerse en cuenta desde el principio y planificarse cuidadosamente para evitar interrupciones en el trabajo.

Os dejo un par de vídeos al respecto, que espero os sea de interés.

https://www.youtube.com/watch?v=w4igd66aJcU

https://www.youtube.com/watch?v=n_-HbPfpL_E

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Nomogramas para su empleo en trabajos de movimiento de tierras

Este artículo presenta cinco nomogramas originales que pueden ser utilizados en proyectos de movimientos de tierra. El primero de ellos calcula el peso específico aparente de un suelo, mientras que el segundo nomograma facilita el valor de la piedra en el diseño de voladuras según la metodología de Ash. Los dos siguientes se aplican para determinar la capacidad de la hoja empujadora de un buldócer, y finalmente, el último nomograma ayuda a calcular el rendimiento de escarificado de un buldócer.

Estos nomogramas demuestran también las capacidades de los programas de código abierto, PyNomo y Nomogen, para generar nomogramas adaptados a las necesidades de cálculo de cualquier proyectista. Este proyecto es el resultado de una colaboración internacional entre profesores de Finlandia, Canadá y Australia, y su artículo ha sido publicado en la revista inGEOpress en mayo de 2023.

En este trabajo se proporcionan cinco nomogramas originales generados con el programa Pynomo (http://lefakkomies.github.io/pynomo-doc/introduction/introduction.html), muy útiles para su empleo en trabajos de obra civil, movimiento de tierras y/o minería, así como en ámbito docente. Los ejemplos resueltos por cada uno de los nomogramas también demuestran que los valores obtenidos se obtienen con una precisión adecuada a los requerimientos que se exigen en ingeniería de proyectos, haciéndolos útiles cuando no se tiene acceso a ordenadores o a calculadoras programables y, especialmente, en el manejo de ecuaciones cuyo empleo sea repetitivo.

Referencia:

MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; YEPES, V.; ROSCHIER, L.; BOULET, D.; BLIGHT, T. (2023). Nomogramas para su empleo en trabajos de movimiento de tierras. Canteras y explotaciones, 657(3):44-48.

Os paso a continuación el artículo entero por si os resulta de interés.

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Curso:

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

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Clasificación directa por tamaños. El cribado

https://dasenmining.com/es/product/vibrating-screen/

El cribado se refiere a la clasificación por tamaño de los fragmentos de un material, generalmente aquellos que tienen un tamaño superior a 2 mm. Estos fragmentos presentan diversas dimensiones y formas. Se someten a una superficie con aberturas, conocida como superficie de cribado, que permite el paso de los fragmentos más pequeños que la apertura (llamados pasantes) y retiene o rechaza aquellos de un tamaño mayor (rechazo).

El cribado se utiliza para separar los fragmentos más gruesos, ya sea para eliminarlos o para someterlos a un proceso de fragmentación adicional, en comparación con los fragmentos que tienen el tamaño requerido. Además, elimina los elementos más finos, como las arcillas o los elementos coloidales (este proceso se conoce como deslamado).

Los métodos de cribado más comunes incluyen el uso de mallas de alambre metálico y chapas perforadas con agujeros circulares. Las máquinas más empleadas son el trómel o criba rotativa y el tamiz o criba plana. Además, el cribado se puede realizar en seco o en húmedo.

En el caso del cribado en seco, el material se somete al cribado tal como se obtiene de la cantera. Sin embargo, presenta la desventaja de que, cuando contiene cierta humedad, los agujeros se obstruyen fácilmente, especialmente en los tamaños más pequeños, como en el caso de la arena. El secado del material resulta costoso desde el punto de vista económico. Por otro lado, el cribado en húmedo evita la obstrucción de los agujeros y, al mismo tiempo, permite el lavado de los áridos, lo cual resulta más ventajoso, aunque implica un mayor costo de instalación y la necesidad de un proceso adicional para la recuperación de los finos.

Precribado. https://www.nubasm.com/articulo-tecnico/etapas-del-cribado-i/

Definición de términos:

Rechazo: Porcentaje de partículas que quedan retenidas en una criba y tienen un tamaño superior al valor de clasificación establecido.
Pasante: Porcentaje de partículas que atraviesan una criba y tienen un tamaño inferior al valor de clasificación establecido.
Semitamaño: Porcentaje de alimentación a una criba compuesto por partículas con un tamaño inferior a la mitad del valor de clasificación.
Desclasificados: Porcentaje o masa de partículas finas que no pasan a través de la criba y se mezclan con la fracción más gruesa (rechazo).
Todo-Uno: Es la mezcla completa antes de su clasificación.

Terminología empleada en la clasificación por tamaños:

Escalpado: Operación que consiste en eliminar fragmentos grandes que pueden representar un peligro u obstáculo para las etapas siguientes del proceso.
Precribado: Fracción fina con el tamaño adecuado que se evita que pase a la siguiente etapa de trituración o machaqueo.
Calibrado: Clasificación para calibres superiores a 100 mm. Se utilizan parrillas fijas o dinámicas.
Cribado: Clasificación de tamaños entre 150 μm y 100 mm. Se emplean trómeles, cribas de sacudidas o cribas vibrantes.
Tamizado: Clasificación de tamaños entre 40 μm y 150 μm. Se usan cribas rotativas o tamices vibrantes.
Recribado: Operación adicional de clasificación que tiene como objetivo mejorar la eliminación de la fracción fina, en particular para la eliminación de impurezas.
Agotado: Operación que consiste en eliminar el exceso de líquido (generalmente agua) de las mezclas sólido-líquido que se manejan en procesos húmedos.

Os dejo varios vídeos sobre el cribado de áridos:

Referencias:

FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación. Tecnología, diseño y aplicación. Ed. Rocas y Minerales, Madrid, 360 pp.

MARFANY, A. (2004). Tecnología de canteras y graveras. Fueyo Editores, Madrid, 525 pp.

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.

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Esquema de circulación y flujo de una instalación de tratamiento de áridos

El esquema de circulación es un dibujo que representa los movimientos de los áridos durante los diferentes procesos de trituración, clasificación y almacenamiento, incluyendo los retornos y reciclajes. Estos esquemas se elaboran antes de diseñar la instalación y deben analizarse detalladamente, considerando todas las opciones necesarias para lograr los resultados deseados y sus variantes. Requieren varias iteraciones y ajustes para encontrar la solución más adecuada al problema.

En el esquema, es importante incluir números que indiquen el tamaño de la entrada y la configuración de apertura de salida asignados a cada trituradora. En el caso de las cribas, además de su identificación, deben aparecer las aperturas de malla correspondientes a cada nivel de cribado. Asimismo, en los alimentadores, es necesario indicar su identificación junto con el tamaño máximo de alimentación permitido.

Las líneas que representan las circulaciones deben incluir el caudal horario y el tamaño del árido, indicando sus límites inferior y superior en milímetros. El caudal debe expresarse en toneladas por hora.

Es importante tener en cuenta que las posiciones relativas de las máquinas en el esquema de circulación no reflejan necesariamente las que se adoptarán en el proyecto final. Los acopios representados son simbólicos y podrán ser realizados en forma de montón, depósito de fábrica o tolvas metálicas, pudiendo ser abiertos, cubiertos o cerrados.

El esquema definitivo, que se adopta como solución, se obtiene mediante un proceso iterativo que comienza con una hipótesis de maquinaria con la capacidad adecuada. Se efectúan modificaciones en las variables hasta lograr la proporción de áridos deseada dentro de una tolerancia establecida. Las variables incluyen:

Ajuste de la apertura de salida de los trituradores.
Control de la abertura de las parrillas de los molinos.
Determinación del porcentaje de material pretriturado y clasificado que se someterá a trituración secundaria.
Selección del tipo de máquina utilizada en la trituración secundaria.
Evaluación de la opción de reciclar el material empleando la misma máquina, ya sea con o sin clasificación previa.
Consideración de la posibilidad de efectuar trituraciones terciarias en una o varias fracciones del material clasificado.

A continuación recojo un problema resuelto donde se puede apreciar las características básicas de un ejemplo de circulación y flujos para una instalación de tratamiento de áridos. Espero que sea de vuestro interés.

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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.

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Plantas asfálticas con tambor secador-mezclador

En España, las centrales discontinuas fueron el método predominante para la producción de áridos mezclados con betún hasta los años 80. En ese momento, se introdujo la tecnología de la central continua de tambor secador-mezclador (drum-mixer), capaz de producir hasta 600 toneladas por hora. Esta innovadora planta cuenta con un tambor cilíndrico que se encarga de secar los áridos y mezclarlos con el betún. El tambor gira sobre su propio eje gracias a un motor reductor alimentado por un motor eléctrico.

Las plantas continuas de tambor secador-mezclador se dividen en dos secciones: la primera calienta los áridos, mientras que en la segunda se agregan el ligante y el filler para mezclar. Aunque la corriente de gases durante el proceso arrastra partículas de polvo mineral, el betún presente en la mezcla limita la extracción del filler al 20-25%. Los álabes del tambor se cierran en la zona del quemador para proteger los materiales de la llama, y se abren gradualmente para aumentar el contacto con los gases de la combustión sin oxidar excesivamente el ligante.

El proceso de producción de mezclas asfálticas con áridos fríos comienza en el extremo del quemador, donde los áridos se introducen en el tambor y se calientan para eliminar la humedad. En la sección inicial del tambor, los potentes ventiladores extraen el fíller y lo almacenan para su uso posterior. En la sección media, se pulveriza el betún y el polvo mineral de recuperación y aportación, logrando la mezcla final en la sección final con la ayuda de los álabes. Una variante del proceso utiliza dos tambores consecutivos para calentar los áridos y agregar el ligante. La emulsificación del betún mejora la trabajabilidad de la mezcla, que luego se vierte en camiones o se almacena en silos calorífugos, como en las plantas discontinuas.

Figura 2. Planta móvil de tambor secador-mezclador

La central de tambor secador-mezclador tiene como desventaja que se realiza una única dosificación de áridos en frío, lo que dificulta la obtención de una granulometría precisa, especialmente con arenas con exceso de finos. No obstante, esta planta presenta varias ventajas en comparación con las centrales tradicionales. Es más simple y consume menos energía, debido a que solo hay una dosificación, mientras que en las plantas discontinuas se efectúan varias dosificaciones en diferentes etapas. Además, es más pequeña y fácil de transportar y montar, y también más económica tanto en su adquisición como en su mantenimiento, lo que la hace más rentable económicamente. A pesar de estas ventajas, hay desventajas en que solo hay un proceso de dosificación, lo que puede resultar en dificultades para lograr la granulometría establecida si se utiliza arena con un exceso de polvo mineral. Sin embargo, es muy adecuada para procesos de reciclado en central, para los cuales se dispone en el tambor un anillo con una tolva para la introducción de los productos de reciclado.

Referencias:

KRAEMER, C.; PARDILLO, J.M.; ROCCI, S.; ROMANA, M.G.; SÁNCHEZ, V.; DEL VAL, M.A. (2010). Ingeniería de carreteras II. McGraw-Hill, Madrid.

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.

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Los grupos electrógenos en una obra

https://protelec.com.pe/lp/mantenimiento-grupos-electrogenos-lima-peru

Los generadores eléctricos se utilizan para suministrar energía eléctrica cuando es necesario reemplazar la electricidad proveniente de la red general, ya sea porque las exigencias de la obra o porque no hay acceso a una red eléctrica. En algunos casos, es esencial emplear estos generadores debido a la falta de una red eléctrica, mientras que en otros, la demanda total de energía de la obra supera la capacidad ofrecida por la red general, lo que hace necesario recurrir a los generadores.

Además de las situaciones previamente mencionadas, hay otras en las que es necesario el uso de generadores eléctricos. Por ejemplo, cuando la cercanía a la red general no es suficiente para conectarse debido a los costos derivados del enganche y la instalación de la línea, así como el costo por kW. En estas situaciones, puede ser más conveniente usar sistemas propios de producción de energía eléctrica. En cuanto a su función, los generadores pueden generar energía total, ofrecer un servicio continuo, cubrir las horas pico o actuar como fuente de energía de emergencia.

Los grupos mencionados están equipados con un motor de combustión interna, generalmente diésel, y un generador eléctrico que suministra energía eléctrica a la obra en construcción. Su potencia varía habitualmente entre 10 y 100 kVA trifásicos y tienen arranque bajo demanda en función del escenario o la potencia requerida. En construcciones de gran envergadura, se han utilizado grupos electrógenos con capacidades de hasta 500 kVA trifásicos, que suelen ser silenciosos. También se instala comúnmente un grupo electrógeno de emergencia al finalizar la obra para garantizar el suministro eléctrico en caso de fallos en la red convencional. En la tabla siguiente se puede ver la potencia y el consumo de generadores diésel a 1.500 rpm, en función de la carga conectada.

Tabla. Potencia y consumo de generadores diésel a 1.500 rpm. https://maximdomenech.es/maquinaria-tv/grupos-electrogenos-que-son-tipos-y-como-elegir-el-adecuado/

El rendimiento de los equipos está directamente relacionado con la cantidad y tipo de generadores utilizados. En general, es más rentable y genera menos problemas emplear varios generadores simultáneamente en lugar de uno solo de alta capacidad. El uso de varios generadores permite realizar operaciones de mantenimiento o reparación en uno de ellos sin interrumpir la producción. Es recomendable usar generadores del mismo tipo, capacidad y fabricante para simplificar el almacenamiento y reducir el costo de las piezas de repuesto. De esta forma, se pueden intercambiar piezas entre los equipos si es necesario.

Es fundamental entender la capacidad adecuada del equipo o conjunto de equipos para su correcto funcionamiento, pues tanto la falta como el exceso de capacidad puede tener un impacto negativo en la vida útil del motor del generador. Si el equipo no cuenta con la capacidad suficiente para cubrir las necesidades de energía requeridas, se producirán sobrecargas y sobrecalentamientos, afectando negativamente el rendimiento del equipo y disminuyendo su vida útil. Por otro lado, si el equipo cuenta con una capacidad excesiva, este trabajará a bajas revoluciones por minuto, lo que puede ocasionar daños en el motor debido a su incorrecto funcionamiento.

Se recomienda el uso de varios grupos de generadores en lugar de un único grupo de gran capacidad, pues esto resulta más rentable y evita problemas de averías, reparaciones y revisiones. Al diseñar un conjunto de grupos, es importante garantizar que la suma de todos ellos tenga una reserva del 15% para casos de averías, revisiones, etc., sin afectar significativamente el rendimiento. El uso de varios generadores permite desconectar algunos de ellos durante horas de baja demanda, lo que ahorra combustible y aumenta su vida útil al permitir que los restantes trabajen a plena carga.

Os dejo algunos vídeos explicativos, que espero os resulten de interés.

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.

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Nomograma para el cálculo de la producción del ripado y transporte con un buldócer

Figura 1. Buldócer Cat D9T. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CatD9T.jpg

Uno de los ejemplos usuales es la producción de un buldócer (bulldozer, en inglés), que primero debe escarificar un terreno y luego debe empujarlo hasta una distancia de transporte determinada. En una entrada anterior dimos la resolución de la producción combinada de un buldócer.

Ahora os presentamos un nomograma elaborado junto con el profesor Pedro Martínez-Pagán sobre la producción del ripado y transporte con dicha máquina. Se han seguido las recomendaciones empíricas recogidas en el “Manual de arranque, carga y transporte en minería de cielo abierto” (Gómez de las Heras et al., 1995).

A continuación os voy a dar resuelto un problema de este tipo. Se trata de uno de los muchos casos que explicamos en el Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción. Os animo a que, si estáis interesados, os informéis de este curso en línea.

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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. (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.

Curso:

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

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Pavimentos de hormigón compactado con rodillo para carreteras

Figura 1. Pavimento de hormigón compactado con rodillo (HCR). https://www.youtube.com/watch?v=tMCJGh0FLr0

Los pavimentos de hormigón en masa incluyen los pavimentos de hormigón compactado con rodillo (HCR), que se caracterizan por una consistencia muy seca (una relación agua/cemento de 0,35 – 0,40) y requerir una compactación intensa mediante rodillos vibratorios y neumáticos, similar a la técnica utilizada para la gravacemento. A pesar de ello, el contenido de cemento es comparable al de un hormigón para pavimentos (no inferior a 300 kg/m³) y se emplean cementos especiales con alto contenido de cenizas volantes (superior al 35 %). En el caso de caminos y vías rurales, esta solución resulta económica, duradera y de fácil ejecución.

El HCR puede producirse en una planta mezcladora de suelo-cemento o mezcla granular, así como en una planta hormigonera con paletas móviles. Las primeras dosifican por volumen, mientras que las segundas lo hacen por pesado. Se ha demostrado que la dosificación por peso es más eficiente, pues garantiza una mezcla uniforme de áridos, cemento y agua. Por otro lado, se ha comprobado que la dosificación por volumen puede producir variaciones importantes en la mezcla.

La extensión la ejecuta una extendedora de mezcla bituminosa o una motoniveladora, que son las máquinas más empleadas en la construcción de carreteras. Después de compactar la superficie y aplicar un riego para protegerla (que puede ser el mismo utilizado para el curado), el hormigón compactado puede abrirse al tráfico en un tiempo relativamente corto. Por lo tanto, este método es útil para refuerzos de carreteras con tráfico constante.

Figura 2. Pavimento de hormigón compactado con rodillo (HCR). https://docplayer.es/81543537-Concreto-compactado-con-rodillos-aplicacion-en-pavimentos-1.html

El HCR puede compactarse en una sola capa con equipos similares a los empleados en el aglomerado asfáltico. Estos equipos incluyen un rodillo liso vibrante y un rodillo neumático. El primero es el encargado de compactar, lo que permite una rápida capacidad portante para el tráfico y una excelente resistencia mecánica a la tracción en la fase de endurecimiento. Este rodillo debe tener una carga estática igual o mayor a 30 kg/cm de generatriz y tracción en el rodillo vibrante. Por otro lado, el rodillo neumático se emplea para el «amasado y terminación superficial» que el rodillo liso vibrante no puede lograr. Se utiliza con una carga de 3000 kg por rueda y una presión de inflado mayor o igual a 8 kg/cm².

El proceso de compactación comienza con el rodillo estático y, a continuación, se vibra el material con el número de pasadas necesario para lograr un peso específico igual o superior al 97 % del máximo obtenido para la mezcla. No hay un número fijo de pasadas con el rodillo liso ni con el rodillo neumático, pues todo depende de las características de la base, del material y del equipo disponible, del espesor y del clima. Finalmente, se emplea el rodillo neumático (10-12 pasadas) para mejorar la terminación superficial, borrando las pequeñas deficiencias que puedan quedar tras el paso del rodillo liso y corrigiendo las fisuras superficiales. En esta etapa es esencial contar con un equipo de riego por aspersión, en caso de ser necesario, para mantener la humedad óptima y asegurar que la superficie permanezca húmeda sin formar charcos, especialmente en días calurosos y ventosos.

La compactación de los bordes es un aspecto crítico. En los laterales, se recomienda utilizar bordillos (en el caso de pavimentos urbanos) para lograr una mejor compactación. Si no hay bordillos disponibles, se puede extender el material del arcén y realizar una primera pasada con el rodillo a lo largo del borde antes de la compactación. Posteriormente, se debe realizar una segunda pasada sobre el borde antes de continuar con la compactación normal. Es importante disponer de una contención lateral para evitar la descompactación del borde. Si se trabaja por carriles, se debe dejar una tira longitudinal central sin compactar, de alrededor de 40 cm de ancho, que actúe como contención. Luego, se compactará esta tira junto con el segundo carril. El mismo procedimiento se seguirá para la contención lateral, compactando la tira junto con el material de los arcenes.

Para el curado, se recomienda aplicar emulsión asfáltica aniónica tras la compactación para prevenir la pérdida de humedad y permitir que el conglomerante reaccione y fragüe adecuadamente (hidratación del cemento). Se sugiere emplear un camión regador para distribuir la emulsión asfáltica sin transitar por la capa recién compactada. Si se requiere la circulación de vehículos, se debe aplicar una capa de arena de aproximadamente 2 a 6 mm de espesor con una proporción de 4 a 7 litros por metro cuadrado, después de que la emulsión se haya secado, para evitar que las ruedas levanten el asfalto. Si no hay tráfico, se pueden utilizar productos de curado basados en polímeros que evitan la evaporación del agua y crean una superficie más resistente al reaccionar con la capa superficial de unos pocos milímetros del material puesto en obra.

Si se cubre el pavimento de HCR con una capa asfáltica, no se marcarán juntas a menos que sea necesario realizar una junta transversal de construcción al final de la jornada o por interrupciones prolongadas. La junta transversal de construcción se cortará verticalmente, a una profundidad de 1/5 del espesor. En primer lugar, se extiende una cuña de hormigón seco para facilitar la salida de los equipos de compactación al final del día. Luego, se corta un poco de este hormigón seco con una motoniveladora y se rellena el espacio adyacente con grava. Las motoniveladoras dejan los bordes verticales, compactan y, al día siguiente, antes de iniciar los trabajos, retiran la grava sin tratar y la cuña de hormigón seco.

En caso de no cubrir el pavimento de HCR, se pueden cortar juntas transversales de contracción con separaciones de entre 12 y 15 m utilizando sistemas tradicionales, o permitir que se produzcan libremente sin corte previo. Si se trabaja por carriles, para evitar la formación de juntas longitudinales en la unión de dos carriles contiguos, se dejará sin compactar un cordón longitudinal central en el primer carril de unos 40 cm de ancho. Este cordón se compactará al ejecutar el segundo carril.

El comportamiento del HCR es similar al de los pavimentos tradicionales de hormigón vibrado. Sin embargo, cuando se compacta con rodillo, la regularidad superficial que se logra a menudo no es suficiente para soportar altas velocidades de circulación. Por esta razón, en las autopistas se suele colocar una o varias capas de mezcla bituminosa. No obstante, en la actualidad, se están construyendo algunos pavimentos HCR con extendedoras, lo que permite prescindir de la capa de rodadura bituminosa en algunos casos.

En las carreteras secundarias, se permite que el hormigón se fisure libremente por retracción, aunque a menudo se crean juntas mediante serrado. En cambio, en las carreteras principales es aconsejable colocar juntas transversales cercanas en el momento del vertido, a una distancia de unos 3 m, para que no se abran demasiado y no se reflejen en la posible capa de pavimento bituminoso.

El proceso constructivo del pavimento HCR sigue, en esencia, los mismos pasos que un pavimento ordinario. Estos son:

Preparación de la mezcla de hormigón in situ o cerca de él. En algunos casos, se pueden agregar aditivos para retrasar el endurecimiento.
Transporte de la mezcla en camiones basculantes.
Colocación del hormigón utilizando la máquina de pavimentación habitual de asfalto.
Compactación del hormigón con rodillos, que debe hacerse dentro de los 60 minutos posteriores a la mezcla, cuando el hormigón aún está fresco y maleable.
Aplicación de técnicas de curado para aumentar la resistencia y durabilidad del pavimento, y para eliminar posibles grietas.
Corte con sierra y sellado de juntas.
Rectificaciones, si es necesario, con discos devastadores de diamante.

Os dejo algunos vídeos que espero os aclaren los aspectos constructivos de este pavimento.

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

Cursos:

Curso de compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación.

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

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Nomograma para el cálculo energético en la molienda de minerales según la Ley de Bond

En un artículo previo, explicamos cómo se utiliza la Ley de Bond para calcular la energía necesaria para fragmentar un material, incluso proporcionando un ejemplo resuelto en el que se aplicó a un equipo de trituración para obtener un tamaño de áridos. En este artículo, presentaremos un nuevo nomograma que ha sido creado en colaboración con los profesores Pedro Martínez-Pagán, Daniel Boulet y Jaime E. Sepúlveda, específicamente diseñado para tamaños de partícula más pequeños. Este nomograma se emplea para una molienda con un molino de bolas para un tipo de mineral en particular. Esperamos que tanto el nomograma como el ejercicio resuelto sean de su interés.

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Referencias:

FUEYO, L. (1999). Equipos de trituración, molienda y clasificación: tecnología, diseño y aplicación. Editorial Rocas y Minerales. 1ª edición. Fueyo Editores. Madrid, 371 pp. ISBN: 84-923128-2-3.

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

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia.

MARTÍNEZ PAGÁN, P. (2021). Ejercicios resueltos de plantas de tratamiento de recursos minerales. Universidad Politécnica de Cartagena, CRAI Biblioteca, Cartagena, 211 pp.

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