curso factor acoplamiento maquinaria pesada movimiento tierras

FACTOR DE ACOPLAMIENTO

FACTOR DE FACTOR DE ACOPLAMIENTOACOPLAMIENTO

M. F. 1


(Match factor)

FACTOR DE FACTOR DE ACOPLAMIENTO ACOPLAMIENTO

((Match Match factor)factor)DPTO. DE TRANSPORTES Y TECNOLOGIA DE PROYECTOS Y PROCESOS

SEXTO CURSO

TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION I: EQUIPOS Y PLANTAS

Prof. Francisco Ballester Muñoz

http://www.maquinariaspesadas.org/

http://www.oroscocatt.com/



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Introducción

Un movimiento de tierras se compone de operaciones sucesivas (fases), que necesitan distintos tipos de maquinaria en función de las características de cada una de ellas.

Es necesario diseñar equipos de trabajo de forma que no haya grandes diferencias de rendimiento entre las unidades que los conforman.





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Introducción

Se trata pues, en un movimiento de tierras, de coordinar las fases de CARGA y TRANSPORTE , analizando los factores que influyen en el acoplamiento del equipo de carga y el de transporte.

Se analizarán los factores más importantes que influyen en el acoplamiento entre los equipos, cara a obtener máxima producción o minimo coste , y que puedan ayudarnos a decidir por uno u otro caso.





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Acoplamiento de equipos

FORMACION DE EQUIPOS

Equipo de CARGA (palas cargadoras o excavadoras retro)

Equipo de TRANSPORTE ( volquetes dumper o camiones)





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CONSIDERACIONES EN LA FORMACION DE EQUIPOS

• modelos• tamaño de componentes• compatibilidad entre unidades de diferentes equipos • material a transportar• recorrido a realizar por las unidades de transporte• duración de ciclos





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INTERROGANTES

-¿Cual es el número total de unidades de transporte a utilizar?

-¿Cual es el número de unidades de transporte asignadas a cada unidad de carga?





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Factor de Acoplamiento

• EQUIPO DE CARGA

“n” cargadoras que realizan su ciclo en un tiempo “t” y equipadas con cucharón de capacidad “C”.

• EQUIPO DE TRANSPORTE

“N” volquetes cuyo ciclo es “T” y que necesitan “p” cucharones de la cargadora para alcanzar su capacidad nominal.





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PRODUCCION DE LOS EQUIPOS

• EQUIPO DE CARGA

• EQUIPO DE TRANSPORTE

nCt

Pc ××=60

NCpT

Pt ×××=60





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Se define como FACTOR DE ACOPLAMIENTO (MatchFactor) al cociente entre la producción del equipo de transporte y la producción del equipo de carga.

TnC

tCpN

t

nC

T

CpN

Pc

PtFM

×××

××××=

××÷

×××==

60

606060..

Tn

tpNFM

×

××=..





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Por tanto el FACTOR DE ACOPLAMIENTO :

volqueteCiclocargadoras Nº

cargadora Ciclocucharones Nº volquetesNº..

×

××=FM





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Si hacemos que el FACTOR DE ACOPLAMIENTO sea igual a la unidad:

Y por tanto:

1.. =×

××=

Tn

tpNFM

tp

TnN

×

×=





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Obtenemos que el número de volquetes necesarios para absorber la producción del equipo de carga:

Por tanto:tp

TnN

×

×=

carga de Tiempo

Volquete CicloCargadoras Nº ×=N





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Por último, el número de volquetes que necesita una cargadora

carga de TiempoVolquete Ciclo1 =

×=

tp

TN





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Ejemplo práctico I

Se trata de cargar caliza bien volada con una densidad de 1,7 T/m3, y disponemos de 3 palas de ruedas con cucharón de 10,3 m3 y 15 dumpers extraviales 85 Tn. (77,2 Tm.) y caja de 51,3 m3. Con este material, la pala hace ciclos de 0,7 mincon un factor de llenado del 90%, mientras que el dumpertarda en su recorrido y descarga 12 min. El coste horario de la pala es de 24.000 ptas. y de 16.000 ptas. para el dumper.





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M. F. 18

Ejemplo práctico I

Determinemos inicialmente la carga del dumper, siendo la carga de cada cucharón de una pala de ruedas 992C de :

C = 10,3 x 0,9 = 9,27 m3 = 16,2 Tm. (inferior a los 18,4 Tm. que es su carga nominal).

Entonces al dumper le caben 51.3 / 9.27 = 5,5 cucharones

Con 5 cucharones la carga es 5 x 9,27= 46,35m3 = 78,8 Tm., valor que tomaremos como la carga del dumper.





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Ejemplo práctico I

n = 3N = 15t = 0,7 min.p = 5T = 15,5 min.

13,15,153

7.0515.. =

×

××=

×

××=

Tn

tpNFM

Número de Cargadoras

Número de Dumpers

Ciclo de la Cargadora

Número de Cucharones

Ciclo del Dumper 12 + (0,7 x 5)





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Ejemplo práctico I

Si hacemos que el FACTOR DE ACOPLAMIENTO sea igual a la

unidad:

de donde

y susti tuyendo

por tanto el número de dumpers por pala

1.. =×

××=

Tn

tpNFM

tp

TnN

×

×=

dumpers 3,137,05

5,153=

×

×=N

pala cadapor dumpers 43,47,05

15,51 =×

=×

=tp

TN





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Ejemplo práctico I

La producción de una unidad de Carga sería :

Prod. 992 C = 60/t x C x f llenado = 60/0,7 x10,3x0,9 = 795 m3/h = 1.350 T/h.

Por tanto, la producción del Equipo de Carga :

Pc = 3xProd. 992C = 4.050 T/h.

La producción de una unidad de Transporte :

Prod. 777 = 60/T x p x C x f llenado = 60/15,5 x 5 x 10,3 x 0,9 = 170,5





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Ejemplo práctico I

EQUIPO(P=Palas,

D=Dumpers)

COSTEHORARIO

TOTAL(ptas/h)

PRODUCC.T/h

MATCHFACTOR

COSTEUNITARIO

(ptas/T)

3 P - 10 D 232.000 3.050 0,75 76,06

3 P - 11 D 248.000 3.355 0,83 73,92

3 P - 12 D 264.000 3.660 0,90 72,13

3 P - 13 D 280.000 3.965 0,97 70,61

3 P - 14 D 296.000 4.050 1,05 73,08

3 P - 15 D 312.000 4.050 1,13 77,04

3 P - 16 D 328.000 4.050 1,20 80,99

3 P - 17 D 344.000 4.050 1,28 85,43

TABLA DE PRODUCCIONES Y COSTES





M. F. 23

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Nº DE DUMPERS

PR

OD

UC

CIO

N (

T/h

)

Ejemplo práctico IGRAFICO DE PRODUCCIONES

PRODUCCION 1 CARGADORA

PRODUCCION 2 CARGADORAS


PRODUCCION EQUIPO TRANSPORTEZona de saturacíóndel equipo de tte.

Zona de saturacíóndel equipo de carga

13,3 dumpers

4.050 T/h

1.350 T/h

2.700 T/h

A





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Ejemplo práctico I

60

65

70

75

80

85

90

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Nº DUMPERS

CO

ST

E U

NIT

AR

IO

(p

tas/

T)

13 dumpers

70,61 ptas/T

GRAFICO DE COSTES UNITARIOS





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Ejemplo práctico I

Vemos que el mínimo coste corresponde al punto A, en el que el valor del FACTOR DE ACOPLAMIENTO es la unidad, pero en caso de tener que decidirse por un número exacto de unidades de transporte, el mínimo coste se obtiene para N=13, con factor de acoplamiento (M.F.) de 0,97 en donde, a costa de perder algo de producción, obtenemos costes menores que si nos decidimos por 14 dumpers en que el coste sube 3,5% consiguiéndose únicamente un 2% más de rendimientos; aún más, sería más económico realizar el trabajo con solo 12dumpers si las exigencias de producción nos lo permitieran.





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Ejemplo práctico I

Podemos afirmar entonces, que, normalmente el mínimo coste se obtiene para valores del factor de acoplamiento (matchfactor) próximos a la unidad pero por debajo de ella, en caso de no ser un número exacto el de los dumpers necesarios; tan solo en el caso de que la fracción que queda supere a las 90 centésimas puede ser menos costoso saturar la pala.





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Ejemplo práctico I

SITUACION EN LA PRACTICA

Todo lo visto teóricamente hasta el momento, tiene su refrendo en la práctica aunque con algunas variaciones; en efecto, al estudiar y calcular las producciones del dumper, hemos generalizado para todos lo supuesto para uno; pero en realidad resulta muy difícil conseguir que todos ellos circulen a la mismvelocidad.





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Ejemplo práctico I


El operador, la existencia de estrechamiento, la espera en zonas de descarga, la anchura de las pistas, etc...., son valoreque conducen a que, conforme aumenta el número de unidades de transporte, se produzcan aglomeraciones, irregularidades en las llegadas a la zona de carga, tanto mayores cuanto más nos acercamos al punto A, valor óptimo del factor de acoplamiento.





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Ejemplo práctico I


En efecto, si se había calculado que el valor de N era para estecaso 13,3 dumpers, las experiencias obtenidas en la práctica indican que a partir del octavo dumper se empiezan a producir alteraciones que repercuten en el rendimiento de transporte que se aparta de la gráfica lineal para tomar el aspecto de la curvaque se ve en la gráfica siguiente :





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Ejemplo práctico I/ Situación en la prácticaGRAFICO DE PRODUCCIONES REALES

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Nº DE DUMPERS

PR

OD

UC

CIO

N (

T/h

)

PRODUCCION REAL EQUIPO TTE.

PRODUCCION TEORICA EQUIPO TTE.






Ejemplo práctico I/ Situación en la práctica

No DE DUMPERS PERDIDA % REND. T/h CICLO DUMPER

10 2.98 2.960 15.9

11 5.33 3.176 16.4

12 7.06 3.402 16.7

13 10.34 3.555 17.3

14 11.83 3.764 17.6

15 15.30 3.875 18.3

16 17.14 4.043 18.7



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Ejemplo práctico I/ Situación en la prácticaTABLA DE PRODUCCIONES Y COSTES REALES

EQUIPO(P = Palas, D =

COSTEHORARIO

ptas / hT / h

MATCHFACTOR UNITARIO

ptas / h

3 P - 10 D 232.000 2.960 0.73 78.4

3 P - 11 D 248.000 3.176 0.78 78

3 P - 12 D 264.000 3.402 0.84 77.6

3 P - 13 D 280.000 3.555 0.88 78.6

3 P - 14 D 296.000 3.764 0.93 78.8

3 P - 15 D 312.000 3.875 0.96 80.5

3 P - 16 D 328.000 4.043 0.99 81.1





Ejemplo práctico ICONCLUSIONES DE LA SITUACION EN LA

PRACTICA

• El mínimo coste se obtiene para, en este caso, un FACTOR DE ACOPLAMIENTO de 0,84, pero con una producción sensiblemente menor que la óptima de la pala. (3.402 Tm. reales sobre las 4.050 previstas).

• Para saturar la pala son necesarios tres camiones más de los calculados teóricamente (en este caso).





M. F. 34

Ejemplo práctico ICONCLUSION FINAL

Este tema que hemos estudiado brevemente puede ampliarse, y así debe hacerse, cuando se disponen de distintos puntos de carga, distintos vertederos y diferentes posibles recorridos de los dumpers, hasta ser necesario incluso la ayuda del ordenador para poder considerar todas las opciones posibles y poder determinar en cada momento cual es la solución más conveniente.





M. F. 35

Ejemplo práctico IISe trata de analizar el mismo caso anterior, con las mismas consideraciones, solo que complementando el equipo de carga con un tractor que facilite las labores de carga de las palas.El trabajo del tractor hace que el factor de llenado de la pala cargadora pase de 0,9 a 1, y que el ciclo de la misma pase de 0,7 min a 0,55 min., mejorando el rendimiento del equipo de carga.El coste horario del tractor es de 20.000 ptas.





M. F. 36





M. F. 37

Ejemplo práctico II

Determinemos inicialmente la carga del dumper, siendo la carga de cada cucharón de una pala de ruedas 992C de :

C = 10,3 x 1= 10,3 m3 = 17,51 Tm. (inferior a los 18,4 Tm. que es su carga nominal).

Entonces al dumper le caben 51.3 / 10,3 = 5 cucharones aprox.

Con 5 cucharones la carga es 5 x 10,3= 51,5 m3 = 87,2 Tm., valor que tomaremos como la carga del dumper.





M. F. 38


n = 3N = 15t = 0,55 min.p = 5T = 14,75 min.

93,075,143

55.0515.. =

×

××=

×

××=

Tn

tpNFM

Número de Cargadoras

Número de Dumpers

Ciclo de la Cargadora

Número de Cucharones

Ciclo del Dumper 12 + (0,55 x 5)





M. F. 39


Si hacemos que el FACTOR DE ACOPLAMIENTO sea igual a la

unidad:

de donde

y susti tuyendo

por tanto el número de dumpers por pala

1.. =×

××=

Tn

tpNFM

tp

TnN

×

×=

dumpers 09,1655,05

75,143=

×

×=N

pala cadapor dumpers 36,555,05

14,751 =×

=×

=tp

TN





M. F. 40


La producción de una unidad de Carga sería :

Prod. 992 C = 60/t x C x f llenado = 60/0,55 x10,3x1 =1.123 m3/h = 1.910 T/h.

Por tanto, la producción del Equipo de Carga :

Pc = 3xProd. 992C = 4.050 T/h.

La producción de una unidad de Transporte :

Prod. 777 = 60/T x p x C x f llenado = 60/14,75 x 5 x 10,3 x 1 = 209,5 m





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Ejemplo práctico IITABLA DE PRODUCCIONES Y COSTES

EQUIPOP=Palas T=tractor

D=Dumpers

COSTEHORARIO

TOTAL(Pts/h)

PRODUCC.T/h

MATCHFACTOR

COSTEUNITARIO

(Pts/T)

1T- 3 P - 10 D 252.000 3.560 0,62 70,79

1T- 3 P - 11 D 268.000 3.916 0,68 68,43

1T- 3 P - 12 D 284.000 4.272 0,75 66,47

1T- 3 P - 13 D 300.000 4.628 0,81 64,82

1T- 3 P - 14 D 316.000 4.984 0,87 63,40

1T- 3 P - 15 D 332.000 5.340 0,93 62,17

1T- 3 P - 16 D 348.000 5.696 0,99 61,09

1T- 3 P - 17 D 364.000 5.730 1,06 63,52





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505560657075808590

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Nº DUMPERS

CO

ST

E U

NIT

AR

IO (

Pts

/T)


16 dumpers

61,09 ptas/T

COMPARACION DE COSTES UNITARIOS

EJEMPLO IPALAS+ DUMPERS

EJEMPLO IIPALAS+DUMPERS

+TRACTOR

70,61 ptas/T

13 dumpers



curso factor acoplamiento maquinaria pesada movimiento tierras

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