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.
Es habitual encontrarnos con equipos que, aunque trabajen de forma aislada, deban realizar varios tipos de trabajos consecutivos para acabar de terminar una tarea. Además, en cada uno de estos trabajos, su producción es diferente. El problema es calcular la producción combinada conjunta. 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.
Acaban de publicarnos un artículo en Sustainability, revista indexada en el segundo cuartil del JCR. Se trata de aplicar la teoría de la entropía para evaluar el desarrollo sostenible de la construcción en una región determinada, en este caso, en China. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
La humanidad se enfrenta actualmente al problema cada vez más urgente de la contaminación del medio ambiente. Para gestionar de forma rigurosa el medioambiente, los distintos gobiernos nacionales deberían basarse en bases científicas prácticas para ajustar y formular políticas y medidas legales basadas en el análisis de los datos existentes. En este trabajo se realiza un análisis basado en la teoría de la entropía de la innovación para evaluar el impacto de ocho provincias chinas, incluyendo los impactos ambientales, los económicos y los sociales. Los resultados muestran que los impactos en China deberían crecer desde 2021 hasta 2044 aproximadamente. Después de 2045, se estabilizarían, habiendo un crecimiento negativo en un corto período. La evaluación global del ciclo de vida (ECV) y la evaluación del impacto social (EIS) siguen siendo positivas. No habrá crecimiento negativo en los datos agregados y las emisiones serán nulas o negativas antes de 2108. Los datos finales de la investigación se presentan en forma de emisiones anuales, que proporcionan una base teórica para que el gobierno formule normativas y planes medioambientales a medio y largo plazo.
Abstract:
Human beings are now facing the increasingly urgent problem of global ecological environment pollution. To verify the scientific nature of environmental governance by governments of various countries, researchers need to provide a scientific basis and practical support for governments to adjust and formulate new policies and regulatory measures at any time through data analysis. This paper applies visual literature, aggregate analysis, engineering data programming, advanced mathematical science algorithms, and innovation entropy theory, and through this study, obtains sustainable impact data from eight Chinese provinces in the 21st century, including environmental, economic, and social impacts. The results show that China’s sustainable data should grow from 2021 to about 2044. After 2045, it will be stable, and there will be negative growth in a short period. The overall life cycle assessment (LCA) and social impact assessment (SIA) remain positive. There will be no negative growth in aggregate data and zero or negative emissions before 2108. The final research data are accurately presented in the form of annual emissions, which provide a scientific and theoretical basis for the government to formulate medium- and long-term ecological regulations and plans.
Keywords:
life cycle cost (LCC); life cycle assessment; social impact assessment; environment; bridge; carbon emissions
Una criba perfecta sería capaz de dejar pasar solo aquellas partículas que tuviesen un tamaño igual o inferior a la apertura de malla. Sin embargo, esta separación se ve entorpecida por la probabilidad de que el movimiento de una partícula finalmente la enfrente a la apertura de la criba sin verse afectada por otras partículas en su trayectoria. Por tanto, se hace necesario definir la eficiencia de una criba.
Para determinar la eficiencia de una criba, se deben conocer las características del material que alimenta la criba, del material pasante y del rechazo. Considerando el material de rechazo, la eficiencia de cribado (ηr) sería la relación entre el peso de material total presente en la alimentación que debería recuperarse en el rechazo y el peso del material que es rechazado a la salida de la criba. Pero si tenemos en cuenta el material pasante, entonces la eficiencia de cribado (ηp) sería el cociente entre el peso del material total presente en la alimentación que debería recuperarse como pasante y el peso del material que finalmente se obtiene como pasante a la salida de la criba.
Además, las cribas no son perfectas. Pueden estar deformadas o rotas, por lo que algunas partículas gruesas podrían obtenerse en el pasante. Por tanto, se debe hacer un balance de materia para obtener la eficiencia del cribado.
Os paso a continuación un problema resuelto de eficiencia de una criba. Espero que os sea de interés.
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.
TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.
Figura 1. Animación del funcionamiento de una machacadora de mandíbulas. https://www.pinterest.es/pin/858639485203690372/
Las machacadoras de mandíbulas, están diseñadas para superar las necesidades de trituración primaria de los clientes de los sectores de canteras, minería y reciclaje (Figura 1). Se aplica principalmente en la trituración gruesa y media de las materias de resistencia a compresión no mayor a 320 MPa, caracterizada por alta relación de reducción, alta producción, granulosidad homogénea, estructura sencilla, funcionamiento fiable, mantenimiento fácil, coste de operación económico, etc.
Para estimar la capacidad su producción, se puede consultar los datos de los fabricantes o bien se puede estimar con fórmulas empíricas. Entre dichas fórmulas cabe mencionar la propuesta por Gieskieng (1950).
En la Figura 2 se aporta un esquema del profesor Pedro Martínez Pagán (Universidad Politécnica de Cartagena) de una machacadora de mandíbulas.
Figura 2. Esquema de machacadora de mandíbulas (Martínez, 2010)
Os paso un problema resuelto sobre el cálculo de la capacidad de una machacadora utilizando la fórmula empírica de Gieskieng. Espero que os sea de interés.
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.
TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.
En el procesamiento de áridos se necesita energía para reducir el tamaño del material que entra en una máquina de fragmentación. El cálculo de la energía necesaria resulta de interés, no solo desde el punto de vista teórico, sino también para estimar el coste de la energía en la operación.
Cuando se aplica una fuerza para romper una partícula, al principio se deforma y se almacena la energía aplicada en el material. Pero si la fuerza sobrepasa el límite de resistencia, la partícula se rompe consumiendo cierta energía, transformándose la sobrante en calor, ruido y energía cinética, entre otras.
Existen distintas leyes que proporcionan la energía necesaria para una operación de fragmentación determinada. La Ley de Rittinger es adecuada para partículas finas, de diámetro inferior a 74 μm, y dice que el área de la nueva superficie producida por el nuevo machaqueo o molienda es directamente proporcional al trabajo útil consumido. La Ley de Kick se aplica a partículas gruesas, de diámetro mayor a 10 cm, y dice que el trabajo requerido es directamente proporcional a la reducción de volumen entre las partículas antes y después de la operación de fragmentación o molienda.
Sin embargo, F. C. Bond (1951), a partir del estudio de un gran número de instalaciones, dedujo su Ley de Bond, que dice que el trabajo consumido es proporcional a la nueva longitud de fisura producida por la rotura de las partículas, pues una vez creada la fisura, la roca parte. Esta ley cubre el vacío de las otras dos leyes anteriores, para diámetros superiores a 74 μm y menores a 10 cm.
Para que se pueda entender esta ley y otros conceptos como el de razón de reducción o el de curva granulométrica, os dejo un problema resuelto y varios vídeos que espero os sea de interés.
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.
TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.
Las trituradoras de rodillos cilindros lisos son máquinas robustas y sencillas que sirven para triturar productos, aunque se utilicen muy poco en la actualidad. El mecanismo de rotura del material es, fundamentalmente, por compresión pura. Consisten en dos rodillos enfrentados y separados a una cierta distancia que giran en sentidos opuestos con la misma velocidad (Figura 1). Se mueven normalmente por dos motores independientes. Los rodillos presentan una camisa de acero al manganeso para protegerlos contra el desgaste.
Uno de los rodillos se monta contra unos topes sobre los cuales es presionado por unos muelles o por un sistema hidráulico, lo cual les sirve de seguridad cuando entre un intriturable. El otro cilindro se monta sobre unos soportes que permiten regular su posición para dejar más o menos distancia entre ellos, lo que se llama regulación de la máquina.
El tamaño máximo del material que entre en esta trituradora, el diámetro de los rodillos, el coeficiente de fricción entre el acero y las partículas del material y la separación entre los rodillos son factores que se encuentran relacionados entre sí (Figura 2). A modo de ejemplo, os ofrezco un problema donde se resuelve el cálculo del diámetro de los rodillos en función del resto de variables nombradas, así como algún vídeo ilustrativo.
Figura 2. Geometría de un triturador de rodillos lisos
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.
Si a un jefe de grupo experimentado le preguntamos cuántas obras puede llevar simultáneamente, vamos a obtener respuestas de todo tipo. Dirá que es función del tipo de obra, de la experiencia de los equipos que trabajan en cada una de ellas, de los costes y de los plazos. Incluso te contestaría que depende de su capacidad de aguante y de las horas que le dedique a esta tarea. La misma pregunta se podría plantear en el caso de un encargado de obra y el número de tajos que puede supervisar sin que la obra llegue a ser un caos.
Se trata de un problema complejo, incluso algunos dirían que subjetivo. Sin embargo, quisiera aportar un pequeño esquema conceptual donde se puede realizar una aproximación al problema teniendo en cuenta la necesidad de supervisión de cada obra, del número de horas que se trabajan diariamente, de la producción de cada tajo y de los costes económicos que implica la dirección de los equipos. Veamos entonces cómo plantearlo.
En ocasiones es necesario prestar servicio a un equipo que se queda fuera de servicio de forma imprevista y aleatoria. En estos casos no se conoce cuándo se debe proporcionar servicio o cuánto tiempo dura el servicio a dicho equipo. Debemos utilizar las leyes de probabilidad para determinar el número de unidades de servicio de apoyo que deben estar disponibles para evitar esperas innecesarias.
Una aproximación de la probabilidad de que 0, 1, 2, …., n equipos se queden fuera de servicio se puede estimar con la distribución binomial. De esta forma, la probabilidad de que se queden m equipos fuera de servicio de un conjunto de n, siendo p la probabilidad de estar fuera de servicio y q = 1 – p, la de que estén en operación, sería la siguiente:
De esta forma, se puede determinar el porcentaje del tiempo en las que algunos equipos van a permanecer fuera de servicio y el tiempo perdido resultante.
Para aclarar estos conceptos, os resuelvo un problema donde se trata de averiguar si es rentable, para un caso determinado, contratar a más encargados de obra para conseguir que un conjunto de equipos de encofradores se encuentren trabajando lo máximo posible. Este es uno de los casos estudiados en el “Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción”. Espero que os sea de interés.
Tricono con insertos. https://www.talleresegovia.com
En un artículo anterior se describió la perforación rotativa de rocas y la perforación con triconos. El principio utilizado por las perforadoras rotativas consiste en aplicar energía a la roca haciendo rotar un útil de corte o destroza conjuntamente con la acción de una gran fuerza de empuje. Actualmente, se emplean con frecuencia los trépanos triturantes o triconos, para lograr un alto rendimiento, alcanzando entre 60-100 m/turno, en profundidades de hasta los 200 m. Se usa en ingeniería civil con diámetros entre 100 y 300 mm. Sin embargo, en la industria petrolera, se han superado estos límites, alcanzando hasta 4500 metros de profundidad en España.
En este artículo vamos a presentar un problema resuelto de rendimientos y plazos en una perforación rotativa con triconos sobre una roca. Como podréis ver, muchas de las formulaciones empleadas son empíricas y, en este sector, sigue empleándose frecuentemente el sistema de unidades anglosajón.
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie: Tecnología y Seguridad Minera. Segunda edición, Madrid, 541 pp.
LÓPEZ JIMENO, C. (Ed.) (2000). Manual de sondeos. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 699 pp.
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia, 74 pp.
En una explotación minera, o en obras civiles de envergadura, deben circular unidades de acarreo sobre caminos provisionales. Lo importante es que el diseño de estas pistas permita una circulación segura, sin perder ritmo de producción. Para ello se deben cuidar los aspectos relacionados con el firme, la pendiente, la anchura de la pista, los radios, peraltes y sobreanchos en curvas, la visibilidad en las curvas y cambios de rasante y en el bombeo. Los mejores rendimientos y condiciones de seguridad se obtienen con pendientes en torno al 8%, siempre que la resistencia a la rodadura se considere normal.
A continuación os presento un vídeo explicativo y un problema resuelto. Nos hemos basado en el “Manual de áridos”, una publicación del año 1998 que os dejo en las referencias. Espero que os sea de interés.
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.
