Cálculo de Días de Operación de Maquinaria para Movimiento de Tierras

P1. Cálculo de Días de Operación de Excavadora

Se pide hallar la cantidad de días de operación de una excavadora para mover un material en estado suelto, el cual conformará una base que, en su forma compacta, tendrá las siguientes dimensiones: base mayor de 9.50 m, base menor de 6.50 m, espesor de 0.30 m, y longitud de 3.75 km. El factor de compactación (F.C.) es 1.38. Los datos adicionales son:

Terreno:

• 50% tierra
• 50% roca

Maquinaria:

1. Tiempo de maniobra: 35 segundos
2. Factor de llenado (F.LL.) típico de material con partículas mayores a 12 mm
3. Tiempo contributorio: 13 minutos
4. Disponibilidad mecánica: 0.885
5. Capacidad del cucharón: 3.26 m³

Solución:

Primero, calculamos el volumen compactado (Vc) del material:

Vc = (9.50 + 6.50) / 2 * 0.30 * 3750 = 9000 m³

Luego, calculamos el volumen de banco (Vb) usando la relación:

F.C. = Vb / Vc = 1.38 => Vb = 1.38 * Vc = 1.38 * 9000 = 12420 m³

Obtenemos el valor de FK (factor de esponjamiento) de la tabla, según los datos del terreno (50% tierra + 50% roca): FK = 0.75

Calculamos el volumen suelto (Vs):

Vs = Vb / FK = 12420 / 0.75 = 16560 m³

Calculamos la producción horaria (Ph) en m³/h:

Ph = Capacidad del cucharón * Número de ciclos * F.LL. * Eficiencia * Disponibilidad mecánica

Obtenemos el F.LL. de la tabla: F.LL. = 0.875

Ph = 3.26 * (60 / (35/60)) * 0.875 * ((60 - 13) / 60) * 0.885 = 203.40 m³/h

Calculamos el rendimiento diario:

Rendimiento = 203.40 * 8 = 1627.20 m³/día

Finalmente, calculamos el número de días de operación:

Número de días = Vs / Rendimiento = 16560 / 1627.20 = 10.18 días ≈ 11 días

P2. Cálculo de Días de Operación de Retroexcavadora

Se desea saber la cantidad de días que demora en operar una retroexcavadora colocando material para una base de pavimento flexible. Se conoce la sección transversal y las densidades del material: suelta (2890 kg/m³), natural (3550 kg/m³) y compactada (4120 kg/m³). Las características del equipo son:

1. Horas trabajadas el año pasado: 15000 horas (de 21000 horas programadas)
2. Factor de llenado para partículas de 24 mm y mayores
3. Capacidad del cucharón: 2.355 m³
4. Tiempo de maniobra: 45 segundos
5. Tiempo contributorio: 10 minutos

Solución:

Calculamos el volumen de base compactado (Vc). Primero, hallamos la base mayor (B) y la base menor (b) de la sección:

B = 8.70 - (2 * 0.265) - (4 * 0.265 / 3) = 7.82 m

b = 7.82 - (2 * 0.255) - (4 * 0.255 / 3) = 6.97 m

Vc = (7.82 + 6.97) / 2 * 0.255 * 2150 = 4054.31 m³

Calculamos el FC y el FK:

FC = 4120 / 3550 = 1.16

FK = 2890 / 3550 = 0.814

Calculamos el volumen de banco (Vb) y el volumen suelto (Vs):

Vb = 1.16 * 4054.31 = 4703 m³

Vs = 4703 / 0.814 = 5777.64 m³

Obtenemos el F.LL. de la tabla: F.LL. = 0.875

Calculamos la producción horaria (Ph):

Ph = 2.355 * (60 / (45/60)) * 0.875 * ((60 - 10) / 60) * (15000 / 21000) = 98.13 m³/h

Calculamos el rendimiento diario:

Rendimiento = 98.13 * 8 = 785.04 m³/día

Calculamos el número de días:

Número de días = 5777.64 / 785.04 = 7.36 días ≈ 8 días

P3. Cálculo del Ratio de Pies Tablares/m² de Encofrado

Hallar el ratio de pies tablares por m² de encofrado para la estructura de zapata mostrada a continuación: