Cálculo de la producción de un compactador

Figura 1. Compactador monocilíndrico vibratorio autopropulsado Cat CS10 GC. https://www.interempresas.net/ObrasPublicas/Articulos/346172-Caterpillar-presenta-sus-nuevos-compactadores-vibratorios-de-suelos-de-un-solo-tambor.html

La producción de un compactador es directamente proporcional a su velocidad de trabajo, al ancho eficaz del compactador y al espesor de la tongada una vez compactada, e inversamente proporcional al número de pasadas necesarias. El ancho eficaz sería la diferencia entre la anchura del órgano de trabajo del compactador y el solape necesario para garantizar la compactación entre los distintos carriles.

Debido a la multitud de factores que influyen en la compactación, para grandes volúmenes de obra, se aconseja la realización de tramos de prueba, donde se pueden establecer los criterios que, bajo la perspectiva económica, sean óptimos para llegar a la compactación especificada. Los tramos de prueba no suelen estar justificados en el caso de que los materiales sean suficientemente homogéneos y siempre resulta interesante cuando nos encontramos ante yacimientos importantes. En otro caso, no resulta económica su ejecución. Estos tramos de prueba están formados por una cuña, cuyo espesor llega hasta el máximo que se considere para el equipo empleado.

Este tipo de cuestiones se tratan ampliamente en el curso sobre “Compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación”. Toda la información la puedes encontrar en esta página: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-compactacion-superficial-y-profunda-de-suelos-en-obras-de-ingenieria-civil-y-edificacion/. Además, este os recomiendo también el curso sobre “Gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción”, cuya información podéis ver aquí: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-gestion-de-costes-y-produccion-de-la-maquinaria-empleada-en-la-construccion/

A continuación os dejo un par de nomogramas que permiten el cálculo directo de esta producción. En uno de ellos se han utilizado tanto las unidades del sistema internacional como las anglosajonas. Estos nomogramas se han elaborado en colaboración con el profesor Pedro Martínez Pagán, de la Universidad Politécnica de Cartagena.

Referencias:

MORILLA, I. (2012). Interpretación de los ensayos geotécnicos en suelos. 627 pp., Madrid.

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. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

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

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Costes de los neumáticos de la maquinaria de construcción

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

Los costes de los neumáticos pueden representar en las grandes máquinas (tractores pesados, mototraíllas…) un tercio de su coste total. En algunos casos, los neumáticos se venden aparte, ajustándose al tipo de trabajo realizado por el equipo.

En condiciones ideales, la vida de servicio de unos neumáticos radiales es de unas 6.000 horas. Sin embargo, lo habitual son desgastes fuertes, por lo que se reponen, por término medio, entre las 2.500 a 4.000 horas de trabajo (de 30.000 a 50.000 km). En el caso de mototraíllas o palas cargadoras en condiciones de gran dureza, la vida se reduce a unas 1.000 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.

Las condiciones que más inciden en la duración de los neumáticos son los impactos, que producen dobleces y descascarillados, la abrasión y otros factores que dependen de las condiciones naturales y del terreno, del tipo y hábitos del operador y del mantenimiento realizado. En la Tabla 1 se recoge la duración estimada, en función de las condiciones de trabajo, para los neumáticos de distintas máquinas.

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 blando 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 longevidad de los neumáticos radiales de un dúmper pasa de 6.000 horas a 3.540 horas al aplicar el producto de todos los coeficientes (0,59) en el caso siguiente: presión de inflado recomendada, sobrecarga del 10%, camino de transporte de grava deficientemente mantenido, mantenimiento-conducción, carga, descarga defectuoso, curvas suaves, pendientes que no sobrepasan el 6%, velocidad media aproximada de 32 km/h y 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

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Optimización simultánea del coste y de la constructibilidad de pilares de hormigón armado

Os paso a continuación la comunicación completa presentada en el XL Ibero-Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering (CILAMCE 2019), que tuvo lugar en Natal/RN, Brasil, del 11 al 14 de noviembre de 2019.

ABSTRACT:

Structural design, in general, consists of an iterative process developed with base on the intuition and previous experience of the designer. This strategy makes the design exhaustive and makes difficult to obtain the best solution. In addition, usually only one design criterion is adopted, being usually cost or weight. If other issues are considered, such as the environmental impact or construction facility, a more complex problem need to be solved. In such context, the aim of this work is to present the development and implementation of a formulation for obtaining optimal sections of reinforced concrete columns subjected to uniaxial flexural compression, taking as objectives the minimization of the cost and the maximization of the constructability. The constraints of the problem are based on the verification of strength proposed by the Brazilian code ABNT NBR 6118/2014. To the optimization of the column section, Simulated Annealing optimization method was adopted, in which the amount and diameters of the reinforcement bars and the dimensions of the columns cross sections were considered as discrete variables. The total cost is composed of the cost of steel bars, concrete, and formworks, and the maximization of constructability is obtained by minimizing the total number of steel bars. The optimized sections were compared to those obtained considering only the cost as the objective function. To the example considered, it was observed that a significant reduction of the number of steel bars can be achieved with a small increase on the section cost.

Keywords: Optimization, Reinforced concrete, Columns, Cost, Constructability

Reference:

KRIPKA, M.; YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2019). Otimização simultânea do custo e da constructibilidade de pilares em concreto armado. XL CILAMCE Ibero-Latin American Congress on Computational Methods in Engineering, 11-14 nov 2019, Natal/RN, Brazil.

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¿Sirve la técnica del análisis del valor ganado (EVM)?

Una metodología adoptada con frecuencia para realizar un control efectivo de los costes es la del análisis del valor ganado. Permite un control económico-temporal del proyecto considerando las repercusiones económicas que produce un retraso en el plazo. Las variaciones, tanto de tiempo como de coste respecto de la planificación prevista deben ser corregidas, lo antes posible, de modo que el proyecto pueda cumplir los objetivos previstos. Para calcular estas variaciones se definen tres variables básicas (utilizando la nomenclatura propuesta por el Project Management Institute):

  • Coste presupuestado del trabajo planificado (PV).
  • Coste presupuestado del trabajo realizado (EV) o valor ganado.
  • Coste real del trabajo realizado (AC).

PV representa el coste previsto originalmente contra el cual se mide el rendimiento real. Desde el punto de vista del contrato, PV es el presupuesto contratado menos el beneficio previsto por la empresa. Para un período determinado, PV se determina sumando los costes de cada una de las tareas finalizadas y de la parte proporcional de las tareas en curso.

Usando las definiciones anteriores pueden obtenerse las siguientes variaciones (en las que los valores negativos indican un exceso sobre lo previsto):

  • CV (variación del coste) = EV – AC
  • SV (variación del tiempo) = EV – PV

Ambas pueden transformarse en porcentajes:

  • CVP (variación del coste) = (EV – AC) / EV
  • SVP (variación del tiempo) = (EV – PV) / PV

Y también en índices:

  • CPI (índice de coste consumido) = EV / AC
  • SPI (índice de tiempo consumido) = EV / PV

Si los índice son iguales a la unidad, el rendimiento es el previsto. Si son superiores a la unidad, el rendimiento es superior al planeado. Finalmente, si son inferiores a la unidad, su rendimiento es inferior al previsto. Estos índices se utilizan normalmente para predecir tendencias y llevar a cabo acciones correctivas, si fuese necesario.

 

Para entender mejor esta técnica y su formulación, os dejo unos vídeos explicativos sobre el tema. Espero que os gusten.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V. (2007). Gestión de recursos, en Martínez, G.; Pellicer, E. (ed.): Organización y gestión de proyectos y obras. Ed. McGraw-Hill. Madrid, pp. 13-44. ISBN: 978-84-481-5641-1. (link)

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.; PELLICER, E. (2008). Resources Management, in Pellicer, E. et al.: Construction Management. Construction Managers’ Library Leonardo da Vinci: PL/06/B/F/PP/174014. Ed. Warsaw University of Technology, pp. 165-188. ISBN: 83-89780-48-8.

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. Depósito Legal: V-423-2012.

Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción

Portada costes

Os presento en esta entrada un nuevo libro que he publicado sobre coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. El libro trata de los fundamentos del coste, la producción y el mantenimiento de la maquinaria empleada en la construcción de obras civiles y de edificación. Se desarrollan los aspectos relacionados con la selección de las máquinas, su vida económica y estructura de coste. Se introducen los conceptos básicos sobre disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, así como otros referentes a la gestión de inventarios y parques de maquinaria. 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 libro se complementa con un listado de referencias bibliográficas, así como numerosas cuestiones de autoevaluación y problemas resueltos que permiten al alumno ampliar y aplicar los conocimientos desarrollados. Este texto 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.

Este libro 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_402-4-1

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. Ha sido director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. 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. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 166 pp. Ref. 402. ISBN: 978-84-9048-301-5.