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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Uso y mantenimiento de los neumáticos en maquinaria de construcción

Figura 1. Neumático de dúmper. https://www.casajgomez.com.py/consejos-utiles/precauciones-al-cambiar-neumaticos-para-maquinaria-pesada/

Supuesta una correcta selección del neumático para las condiciones en las que va a trabajar y dejando aparte factores externos como pinchazos, cortes profundos y fuertes impactos, la vida del neumático viene limitada fundamentalmente por la generación de calor que se produce en la cubierta, que a su vez depende de diferentes factores:

      1. Temperatura exterior ambiente, que permite una mayor o menor refrigeración del neumático. Si la temperatura se sitúa entre 40 y 45ºC, se neutraliza con un aumento de la presión del 10%.
      2. Sobrecargas constantes del equipo.
      3. Velocidad y longitud del ciclo de trabajo.
      4. Continuidad o discontinuidad de la operación.
      5. Diseño (pendientes, curvas) y conservación de pistas.
      6. Presión de inflado del neumático.

Como precaución adicional, los fabricantes han introducido un procedimiento para relacionar el calentamiento y la seguridad del neumático: el índice TKPH (toneladas-kilómetro por hora). Se define el índice como el producto de las toneladas medias transportadas por la velocidad media y por los kilómetros recorridos. Si las exigencias del trabajo son superiores, habrá que reducir la velocidad, la carga o usar neumáticos con mayor TKPH.

Figura 2. Alineación de las ruedas y tipos de desgaste

Excepto la temperatura ambiente, el resto de factores pueden minorarse con una adecuada planificación y mantenimiento. En la Figura 2 se muestran diversos tipos de desgaste en los neumáticos de un automóvil. En caso contrario, la vida real del neumático puede disminuir en un 80% respecto a la teórica.

Para hacer los neumáticos más duraderos y evitar un desgaste prematuro (canteras de roca fuertemente abrasiva), se utilizan protecciones de cadenas, para trabajos en malos terrenos, constituidas por un mallazo metálico de anillos y eslabones de acero al manganeso.

Los consejos de buen mantenimiento y conservación de los neumáticos se hacen evidentes cuando para máquinas de movimiento de tierras, como las mototraíllas, el coste de los mismos puede alcanzar el 30% del total de los costes de inversión y operación de la máquina.

Os dejo a continuación algunos vídeos respecto al mantenimiento de los neumáticos.

Referencias:

DAY, D.A. (1978). Maquinaria para construcción. Editorial Limusa. 1ª Edición. México. 616 pp.

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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Resistencia a la rodadura de cadenas y neumáticos en la maquinaria

La resistencia a la rodadura se define como el esfuerzo que hay que vencer para mantener una velocidad constante sobre un tipo de terreno. Depende de la fricción interna del vehículo, de la resistencia que ofrece el terreno (a su vez dependiente de la consistencia del suelo y la presión del neumático) y del peso sobre la rueda. Queda expresado por la fuerza necesaria por unidad de peso del vehículo. Se puede estimar como resistencias internas de la máquina 20 kg/t y 15 kg adicionales por cada tonelada de peso y por cada 2,5 cm de penetración de los neumáticos. En la Tabla 1 se recogen los valores más utilizados de resistencia a la rodadura.

Tabla 1. Factores de resistencia a la rodadura (kg/t) (Day, 1978)

Os dejo algunos vídeos para ampliar la información.

Referencias:

DAY, D.A. (1978). Maquinaria para construcción. Editorial Limusa. 1ª Edición. México. 616 pp.

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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